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L'equilibrio chimico 1
LICEO SCIENTIFICO STATALE“LEONARDO da VINCI” di FIRENZE
CORSO SPERIMENTALE FDOCENTE Prof. Enrico Campolmi
L’EQUILIBRIO CHIMICO
L'equilibrio chimico 2
REVERSIBILITA’ DELLE REAZIONI CHIMICHE
CaCO3→ Alta temperatura, recipiente aperto
CaO + CO2 → CaCO3
Bassa temperatura, alta pressione
CaO + CO2
Le due reazioni sono reversibili
CaCO3 ⇆ CaO + CO2
L'equilibrio chimico 3
L’EQUILIBRIO CHIMICO
Alta temperatura, recipiente chiuso
1) CaCO3→CaO+CO2
2) CaO+CO2→CaCO3
V1=K1[CaCO3]
V2=K2[CaO] [CO2]
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La concentrazione del reagente diminuisce nel tempo
V1 diminuisce nel tempo
La concentrazione dei prodotti cresce nel tempo
V2 cresce nel tempo
Quando V1=V2 il sistema raggiunge l’equilibrio
Equilibrio dinamico: le due reazioni non si fermano, ma continuano ad avvenire assieme alla stessa velocità
La concentrazione dei prodotti e dei reagenti rimane costante nel tempo
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A B A B
Anche mettendo l’acqua iniziale in B, invece che in A, si raggiungerebbe la stessa situazione finale di equilibrio
A B
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LA LEGGE DI AZIONE DELLE MASSE
All’equilibrio la velocità della reazione diretta (V1) è uguale a quella della reazione inversa (V2) e la concentrazione di tutte le sostanze presenti resta costante a temperatura costante
V1=K1[CaCO3] V2=K2[CaO] [CO2]
Se V1=V2 K1[CaCO3] =K2[CaO] [CO2]
[CaO] [CO2] [CaCO3]=
K1
K2
[CaO] [CO2] [CaCO3]
Keq =
Keq è la costante di equilibrio della reazione, il cui valore è caratteristico di ogni reazione e dipende unicamente dalla temperatura
L'equilibrio chimico 7
Keq è indipendente sia dal cammino seguito per raggiungere l’equilibrio, che dalle quantità delle sostanze coinvolte
Ad una data temperatura, la Keq di ogni reazione è una proprietà caratteristica della reazione medesima
Legge di azione delle masse: è il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni molari dei prodotti di reazione ed il prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti all’equilibrio, ciascuna concentrazione essendo elevata ad una potenza uguale al coefficiente stechiometrico con cui la specie compare nella reazione
[CaO] [CO2] [CaCO3]
Keq = reagentiprodotti
K eq
reagenti ⇆ prodotti
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Il valore di Keq dice da che parte è spostato l’equilibrio ed indica quindi quanto la reazione è avvenuta
reagentiprodotti
K eq
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IL PRINCIPIO DELL’EQUILIBRIO MOBILE (O DI LE CHATELIER BRAUN)Ovvero cosa accade intervenendo sul sistema all’equilibrio
A + B ⇆ C + D 1) A + B → C + DReazione diretta
2) C + D → A + BReazione inversa
V1=K1[A] [B] V2=K2[C] [D]
A B A BA B
BA
DCkeq
Aggiungendo reagenti aumenta la velocità della reazione diretta (1) e l’equilibrio si sposta verso destra
Le concentrazioni di tutte le sostanze presenti sono variate, ma il valore della Keq rimane immutato
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A B A BA B
Aggiungendo prodotti aumenta la velocità della reazione inversa (2) e l’equilibrio si sposta verso sinistra
Le concentrazioni di tutte le sostanze presenti sono variate, ma il valore della Keq rimane immutato
A B A BA B
Eliminando reagenti diminuisce la velocità della reazione diretta (1) e l’equilibrio si sposta verso sinistra
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A B A BA B
Eliminando prodotti diminuisce la velocità della reazione inversa (2) e l’equilibrio si sposta verso destra
Con reazioni endotermiche o esotermiche l’equilibrio viene modificato anche fornendo o sottraendo calore; in questo caso però anche il valore di Keq viene variamente modificato
N2 + 3H2 ⇆ 2NH3 + calore
Un aumento di temperatura (fornitura di calore) sposta l’equilibrio nel senso della reazione endotermica; una diminuzione di temperatura (sottrazione di calore) lo sposta nel senso della reazione esotermica.
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Quando le sostanze coinvolte nell’equilibrio sono gas, ed il numero delle molecole dei reagenti è diverso da quello dei prodotti, si perturba l’equilibrio anche agendo sulla pressione oppure sul volume .
N2 + 3H2 ⇆ 2NH3
Tutte le sostanze sono gas; a sinistra vi sono 4 molecole, mentre a destra ve ne sono solo 2; andando da sinistra verso destra il numero delle molecole diminuisce
Aumentando la pressione (o diminuendo il volume), l’equilibrio si sposta verso destra; diminuendo la pressione (o aumentando il volume), l’equilibrio si sposta verso sinistra
Principio di Le Chatelier – Braun: un sistema chimico all’equilibro reagisce alle variazioni effettuate su di esso cercando di annullarne gli effetti
