Gli equilibri chimici (1 e 3)

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1 Gli equilibri chimici (1 e 3)

2 Equilibri dinamici inerenti! processi fisici I sistemi all equilibrio sono DINAMICI (in moto costante) REVERSIBILI (Possono essere considerati da entrambe le direzioni) Trasferimento di fase I 2 (H 2 O) I 2 (CCl 4 ) Evaporazione H 2 O(l) H 2 O(g) 2 H 2 O H 2 O Solubilizzazione di un soluto CCl 4 CCl 4 NaCl(s) Na + (aq) + Cl - (aq) Soluzione di iodio in acqua in contatto con CCl 4

3 LA COSTANTE DI EQUILIBRIO 3 Per qualsiasi equilibrio chimico del tipo a A + b B D c C + d D è determinabile una COSTANTE (ad una data T) K = [C] c [D] d [A] a [B] b conc. dei prodotti costante di equilibrio conc. dei reagenti Se si conosce il valore di K, si possono valutare le concentrazioni dei prodotti o dei reagenti all equilibrio.!

4 4 Equilibri eterogenei I solidi ed i liquidi puri NON compaiono mai nelle espressioni della K di equilibrio. S(s) + O 2 (g) D SO 2 (g)

5 5 NH 3 (aq) + H 2 O(liq) D NH 4+ (aq) + OH - (aq)

6 6 Il Significato di K Permette di stabilire se una reazione favorisca i prodotti o i reagenti. N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) Le concentrazioni all equilibrio dei prodotti è molto maggiore di quella dei reagenti.

7 7 Il Significato di K AgCl(s) D Ag + (aq) + Cl - (aq) K c = [Ag + ] [Cl - ] = 1.8 x 10-5 La concentrazione dei prodotti è molto minore di quella dei reagenti allo equilibrio. La reazione favorisce i reagenti.

8 Equilibrio in fase gassosa. K p 8 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) K eq = [ NO] [ NO ] 2 Poichè la pressione parziale di un gas è proporzionale alla sua concentrazione [P = (n/v)rt] K p = P P NO NO2 pressioni parziali all equilibrio delle specie gassose del sistema

9 Confronto tra K p e K eq 9 aa + bb cc + dd K = c [ C] [ D] eq a b [ A] [ B] d K = K ( RT ) c+ d a b p eq Se Δn = 0 Kp = Keq

10 10 Principio di Le Chatelier Se un sistema all equilibrio subisce una alterazione il sistema reagirà in modo da annullare, almeno in parte, l alterazione subita. Modificazione della concentrazione di un reagente o di un prodotto Modificazione della temperatura Modificazione della pressione o del volume

11 Gli Equilibri Chimici (2) 11

12 Gli equilibri chimici (3) 12

13 13 Determinazione di K 2 NOCl(g) D 2 NO(g) + Cl 2 (g) Si introducono 2.0 mol di NOCl in un pallone da 1.0 L. All equilibrio sono presenti 0.66 mol/l di NO. Calcolare la K. Soluzione Organizzare una tabella delle concentrazioni [NOCl] [NO] [Cl 2 ] Iniziale Variazioni * * Equilibrio ,0-0, * Calcolate in base al coefficiente di reazione

14 14 Determinazione di K 2 NOCl(g) D 2 NO(g) + Cl 2 (g) [NOCl] [NO] [Cl 2 ] Iniziale Variazioni Equilibrio

15 15 Esempi di Calcolo PROBLEMA: Si introducono 1.0 mol ciascuno di H 2 ed I 2 in un pallone da 1.00 L. Calcolare le concentrazioni all equilibrio. H 2 (g) + I 2 (g) D 2 HI(g)

16 H 2 (g) + I 2 (g) Kc = HI(g) 16 Stadio 1. Impostare una tabella IVE per definire le concentrazioni all EQUILIBRIO. [H 2 ] [I 2 ] [HI] Iniziale Variazioni -x -x +2x Equilib. 1.0-x 1.0-x 2x dove x è la quantità di H 2 ed I 2 vhe hanno reagito per raggiungere l equilibrio, 2x è la quantità di prodotto che si è formato.

17 Stadio 2. Introdurre le concentrazioni di equilibrio nell espressione di K c. 17 (1-x) 2 Stadio 3. Risolvere l equazione, estraendo la radice quadrata dei due termini da cui x = 0.79 Perciò all equilibrio: [H 2 ] = [I 2 ] = x = 0.21 M [HI] = 2x = 1.58 M

18 Scrivere e Manipolare le Espressioni di K 18 Sommare le equazioni di reazione S(s) + O 2 (g) D SO 2 (g) SO 2 (g) + 1/2 O 2 (g) D SO 3 (g) Equazione Risultante P a g i n a v u K net = [SO o 3 t ] a S(s) + 3/2 O 2 (g) D SO 3 (g) K 1 = [SO 2 ] [O 2 ] K 2 = [O 2 ] 3/2 K net = K 1 x K 2 [SO 3 ] [SO 2 ][O 2 ] 1/2

19 3, pg 753 Considerazioni: se si sono formate 0,58 moli di O 2 significa che 2 x 0,58 moli di SO 3 hanno reagito. Schema IVE: SO 3 SO 2 O 2 Conc. iniz. (M) 0, Variaz. all eq. (M) - 1,16/8 + 1,16/8 + 0,58/8-0,145 +0,145 +0,072 Conc. all eq. (M) 0,230 0,145 0,0725 Sostituiamo le conc. all equilibrio nell espressione della cost. di equilibrio: K = 0,145 2 x 0,0725 / 0,23 2 = 0,0015 / 0,0529 = 0,029

20 20 Come perturbare un equilibrio chimico Il PRINCIPIO di LE CHATELIER...se un sistema all equilibrio viene perturbato, il sistema tende a spostare la posizione di equilibrio per contrastare l effetto del disturbo.

21 Effetto delle variazioni di pressione e volume sugli equilibri in fase gassosa N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) 21 Nei sistemi gassosi l equilibrio si sposterà nella direzione che contrasta la variazione di pressione (aumentando o riducendo il numero delle molecole). Aumentando la pressione la reazione si sposta a SINISTRA (la P di NO 2 diminuisce e la P di N 2 O 4 aumenta. P e V sono interdipendenti. (Legge di Boyle). PV = n R T FINE