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1Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010.

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1 1Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010

2 Valitutti, Tifi, Gentile Esploriamo la chimica Seconda edizione di Chimica: molecole in movimento

3 3 Capitolo 16 Lequilibrio chimico 1.Lequilibrio dinamico 2.Lequilibrio chimico: anche i prodotti reagiscono 3.La costante di equilibrio 4.Il principio di Le Châtelier 5.Lequilibrio di solubilità Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010

4 4 1. Lequilibrio dinamico Un sistema è in equilibrio dinamico quando le velocità delle trasformazioni opposte sono uguali. Quando una trasformazione fisica o chimica giunge allequilibrio, le condizioni di reversibilità e dinamicità sono indicate da una doppia freccia.

5 5Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio chimico: anche i prodotti reagiscono

6 6Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio chimico: anche i prodotti reagiscono A temperatura e pressione costanti, un sistema chimico chiuso è allequilibrio se la concentrazione (o pressione) dei reagenti e dei prodotti è costante nel tempo.

7 7Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio 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 (K eq ) ed è espressa dalla relazione:

8 8Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio chimico: anche i prodotti reagiscono Cato Guldberg e Peter Waage enunciarono nel 1864 la legge dellazione 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.

9 9Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio 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.

10 10Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio chimico: anche i prodotti reagiscono Se K eq > 1 la reazione è spostata verso i prodotti. Se K eq = 1 la reazione è allequilibrio. Se K eq < 1 la reazione è spostata verso i reagenti.

11 11Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio 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 K p. aA (g) + bB (g) cC (g) + dD (g)

12 12Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio chimico: anche i prodotti reagiscono Il valore della costante di equilibrio K eq varia con la temperatura; per ogni valore di temperatura esistono allequilibrio un diverso valore valore di K eq e diverse concentrazioni di reagenti e prodotti.

13 13Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio chimico: anche i prodotti reagiscono

14 14Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 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.

15 15Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il principio di Le Châtelier Si deve a Le Châtelier il principio dellequilibrio mobile. Un sistema allequilibrio, perturbato da unazione esterna, reagisce in modo da ridurne o alterarne leffetto ristabilendo lequilibrio

16 16Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il principio di Le Châtelier Aggiungendo un reagente a un sistema allequilibrio, questo si sposta nella direzione che consente il consumo dellaggiunta di reagente a favore della formazione del prodotto. Viceversa si ha la reazione opposta se si aggiunge un prodotto.

17 17Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il principio di Le Châtelier

18 18Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 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, K eq ) rimane invariato, purché la temperatura rimanga costante prima e dopo laggiunta.

19 19Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il principio di Le Châtelier Gli equilibri in fase gassosa risentono delle variazioni di pressione e volume. Principio di Le Châtelier (pressione) Laumento di pressione di un sistema gassoso allequilibrio, comporta lo spostamento dellequilibrio nella direzione in cui è presente il minore numero di molecole.

20 20Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il principio di Le Châtelier

21 21Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il principio di Le Châtelier Principio di Le Châtelier (temperatura) Se si riscalda un sistema allequilibrio, si favorisce la reazione endotermcia; se invece si raffredda, si favorisce la reazione esotermica.

22 22Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il principio di Le Châtelier La presenza di un catalizzatore influenza solo la velocità con cui si raggiunge lequilibrio, ma non ha nessun effetto sulla posizione dellequilibrio perché non il catalizzatore non partecipa alla reazione.

23 23Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio 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.

24 24Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio 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 (K ps ).

25 25Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio di solubilità K ps 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 K ps.

26 26Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio 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 allaumentare della temperatura.

27 27Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lequilibrio di solubilità Laggiunta di uno ione comune a una soluzione satura di un composto ionico allequilibrio ne abbassa la solubilità (effetto dello ione comune).


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