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L'equilibrio chimico1 LICEO SCIENTIFICO STATALE LEONARDO da VINCI di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi LEQUILIBRIO CHIMICO.

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1 L'equilibrio chimico1 LICEO SCIENTIFICO STATALE LEONARDO da VINCI di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi LEQUILIBRIO CHIMICO

2 L'equilibrio chimico2 REVERSIBILITA DELLE REAZIONI CHIMICHE CaCO 3 Alta temperatura, recipiente aperto CaO + CO 2 CaCO 3 Bassa temperatura, alta pressione CaO + CO 2 Le due reazioni sono reversibili CaCO 3 CaO + CO 2

3 L'equilibrio chimico3 LEQUILIBRIO CHIMICO Alta temperatura, recipiente chiuso 1) CaCO 3CaO+CO 2 2) CaO+CO 2CaCO 3 V 1 =K 1 [CaCO 3 ] V 2 =K 2 [CaO] [CO 2 ]

4 L'equilibrio chimico4 La concentrazione del reagente diminuisce nel tempo V 1 diminuisce nel tempo La concentrazione dei prodotti cresce nel tempo V 2 cresce nel tempo Quando V 1 =V 2 il sistema raggiunge lequilibrio 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

5 L'equilibrio chimico5 ABAB Anche mettendo lacqua iniziale in B, invece che in A, si raggiungerebbe la stessa situazione finale di equilibrio AB

6 L'equilibrio chimico6 LA LEGGE DI AZIONE DELLE MASSE Allequilibrio la velocità della reazione diretta (V 1 ) è uguale a quella della reazione inversa (V 2 ) e la concentrazione di tutte le sostanze presenti resta costante a temperatura costante V 1 =K 1 [CaCO 3 ] V 2 =K 2 [CaO] [CO 2 ] Se V 1 =V 2 K 1 [CaCO 3 ] =K 2 [CaO] [CO 2 ] [CaO] [CO 2 ] [CaCO 3 ] = K1K2K1K2 [CaO] [CO 2 ] [CaCO 3 ] K eq = Keq è la costante di equilibrio della reazione, il cui valore è caratteristico di ogni reazione e dipende unicamente dalla temperatura

7 L'equilibrio chimico7 Keq è indipendente sia dal cammino seguito per raggiungere lequilibrio, 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 allequilibrio, ciascuna concentrazione essendo elevata ad una potenza uguale al coefficiente stechiometrico con cui la specie compare nella reazione [CaO] [CO 2 ] [CaCO 3 ] K eq = reagenti prodotti

8 L'equilibrio chimico8 Il valore di Keq dice da che parte è spostato lequilibrio ed indica quindi quanto la reazione è avvenuta

9 L'equilibrio chimico9 IL PRINCIPIO DELLEQUILIBRIO MOBILE (O DI LE CHATELIER BRAUN) Ovvero cosa accade intervenendo sul sistema allequilibrio A + B C + D 1)A + B C + D Reazione diretta 2) C + D A + B Reazione inversa V 1 =K 1 [A] [B] V 2 =K 2 [C] [D] AB AB AB Aggiungendo reagenti aumenta la velocità della reazione diretta (1) e lequilibrio si sposta verso destra Le concentrazioni di tutte le sostanze presenti sono variate, ma il valore della Keq rimane immutato

10 L'equilibrio chimico10 AB AB AB Aggiungendo prodotti aumenta la velocità della reazione inversa (2) e lequilibrio si sposta verso sinistra Le concentrazioni di tutte le sostanze presenti sono variate, ma il valore della Keq rimane immutato AB AB AB Eliminando reagenti diminuisce la velocità della reazione diretta (1) e lequilibrio si sposta verso sinistra

11 L'equilibrio chimico11 AB AB AB Eliminando prodotti diminuisce la velocità della reazione inversa (2) e lequilibrio si sposta verso destra Con reazioni endotermiche o esotermiche lequilibrio viene modificato anche fornendo o sottraendo calore; in questo caso però anche il valore di Keq viene variamente modificato N 2 + 3H 2 2NH 3 + calore Un aumento di temperatura (fornitura di calore) sposta lequilibrio nel senso della reazione endotermica; una diminuzione di temperatura (sottrazione di calore) lo sposta nel senso della reazione esotermica.

12 L'equilibrio chimico12 Quando le sostanze coinvolte nellequilibrio sono gas, ed il numero delle molecole dei reagenti è diverso da quello dei prodotti, si perturba lequilibrio anche agendo sulla pressione oppure sul volume. N 2 + 3H 2 2NH 3 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), lequilibrio si sposta verso destra; diminuendo la pressione (o aumentando il volume), lequilibrio si sposta verso sinistra Principio di Le Chatelier – Braun: un sistema chimico allequilibro reagisce alle variazioni effettuate su di esso cercando di annullarne gli effetti


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