Valitutti, Tifi, Gentile
Esploriamo la chimica
Seconda edizione di Chimica: molecole in
movimento
Capitolo 16 L’equilibrio chimico
1. L’equilibrio dinamico
2. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
3. La costante di equilibrio
4. Il principio di Le Châtelier
5. L’equilibrio di solubilità
1. L’equilibrio dinamico
Un sistema è in equilibrio dinamico quando le velocità
delle trasformazioni opposte sono uguali.
Quando una trasformazione fisica o chimica giunge
all’equilibrio, le condizioni di reversibilità e dinamicità
sono indicate da una doppia freccia.
2. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
2. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
A temperatura e pressione costanti, un sistema
chimico chiuso è all’equilibrio se la
concentrazione (o pressione) dei reagenti e dei
prodotti è costante nel tempo.
3. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
Data la generica reazione
aA + bB ⇄ cC + dD
Il valore di questo rapporto prende il nome di
costante di equilibrio (Keq) ed è espressa
dalla relazione:
3. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
Cato Guldberg e Peter Waage enunciarono nel
1864 la legge dell’azione di massa.
In un sistema chimico in equilibrio, a una data
temperatura e a una data pressione, il rapporto
fra il prodotto delle concentrazioni molari dei
prodotti e il prodotto delle concentrazioni molari
dei reagenti, ciascuna elevata al proprio
coefficiente stechiometrico, è costante.
3. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
Per ricavare la costante di equilibrio valgono le
seguenti regole:
1. le concentrazioni dei prodotti si pongono al
numeratore e quelle dei reagenti al
denominatore;
2. le concentrazioni vanno moltiplicate fra loro
ed elevate a potenza con i rispettivi coefficienti
di reazione.
3. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
Se Keq > 1 la reazione è spostata verso i
prodotti.
Se Keq = 1 la reazione è all’equilibrio.
Se Keq < 1 la reazione è spostata verso i
reagenti.
3. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
Nelle reazioni omogenee in fase gassosa, la
costante di equilibrio viene espressa in
funzione delle pressioni parziali e si indica con
Kp.
aA(g) + bB(g) ⇄ cC(g) + dD(g)
3. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
Il valore della costante di equilibrio Keq varia
con la temperatura; per ogni valore di
temperatura esistono all’equilibrio un diverso
valore valore di Keq e diverse concentrazioni di
reagenti e prodotti.
3. L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
4. Il principio di Le Châtelier
Lo stato di equilibrio si altera se si vanno a
modificare le condizioni di temperatura,
pressione, concentrazione di reagenti e
prodotti.
4. Il principio di Le Châtelier
Lo stato di equilibrio si altera se si vanno a
modificare le condizioni di temperatura,
pressione, concentrazione di reagenti e
prodotti.
4. Il principio di Le Châtelier
Si deve a Le Châtelier il principio
dell’equilibrio mobile.
Un sistema all’equilibrio, perturbato da
un’azione esterna, reagisce in modo da ridurne
o alterarne l’effetto ristabilendo l’equilibrio
4. Il principio di Le Châtelier
Aggiungendo un reagente a un sistema
all’equilibrio, questo si sposta nella direzione
che consente il consumo dell’aggiunta di
reagente a favore della formazione del
prodotto. Viceversa si ha la reazione opposta
se si aggiunge un prodotto.
4. Il principio di Le Châtelier
4. Il principio di Le Châtelier
Principio di Le Châtelier (concentrazione)
Cambiando la concentrazione dei prodotti e dei
reagenti, il loro rapporto (cioè la costante di
equilibrio, Keq) rimane invariato, purché la
temperatura rimanga costante prima e dopo
l’aggiunta.
4. Il principio di Le Châtelier
Gli equilibri in fase gassosa risentono delle
variazioni di pressione e volume.
Principio di Le Châtelier (pressione)
L’aumento di pressione di un sistema gassoso
all’equilibrio, comporta lo spostamento
dell’equilibrio nella direzione in cui è presente il
minore numero di molecole.
4. Il principio di Le Châtelier
4. Il principio di Le Châtelier
Principio di Le Châtelier (temperatura)
Se si riscalda un sistema all’equilibrio, si
favorisce la reazione endotermcia; se invece si
raffredda, si favorisce la reazione esotermica.
4. Il principio di Le Châtelier
La presenza di un catalizzatore influenza solo
la velocità con cui si raggiunge l’equilibrio, ma
non ha nessun effetto sulla posizione
dell’equilibrio perché non il catalizzatore non
partecipa alla reazione.
5. L’equilibrio di solubilità
Le reazioni si dicono eterogenee quando i
componenti si trovano in fasi diverse.
Si ha una reazione eterogenea per esempio
quando si libera un gas a partire da un solido,
oppure quando un soluto solido si scioglie in
soluzione.
5. L’equilibrio di solubilità
La dissociazione in ioni di un solido è una
reazione chimica specificata da una propria
particolare costante di equilibrio detta prodotto
di solubilità (Kps).
5. L’equilibrio di solubilità
Kps è tanto più piccolo quanto meno solubile è
una sostanza.
In soluzione si ha formazione di un precipitato
quando il prodotto delle concentrazioni ioniche
relative a una sostanza è maggiore del suo Kps.
5. L’equilibrio di solubilità
Come negli equilibri, la variazione della
temperatura influenza il prodotto di solubilità nel
seguente modo:
• se la solubilizzazione è endotermica sarà
favorita la formazione della soluzione;
• se la solubilizzazione è esotermica la
solubilità diminuisce all’aumentare della
temperatura.
5. L’equilibrio di solubilità
L’aggiunta di uno ione
comune a una
soluzione satura di un
composto ionico
all’equilibrio ne
abbassa la solubilità
(effetto dello ione
comune).