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N2N2 H2H2 esotermica La reazione è esotermica: l’innalzamento della temperatura la sfavorisce. Se il sistema è chiuso e isolato, la reazione ha una resa.

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Presentazione sul tema: "N2N2 H2H2 esotermica La reazione è esotermica: l’innalzamento della temperatura la sfavorisce. Se il sistema è chiuso e isolato, la reazione ha una resa."— Transcript della presentazione:

1 N2N2 H2H2 esotermica La reazione è esotermica: l’innalzamento della temperatura la sfavorisce. Se il sistema è chiuso e isolato, la reazione ha una resa di circa il 50%: Perché? A temperature alte l’ammoniaca tende a decomporsi… Consideriamo la reazione N 2 + 3H 2  2 NH 3 2 NH 3  N 2 + 3H 2

2 tempo [reagenti] N 2 + 3H 2  2 NH 3 Reazione diretta La velocità di reazione diminuisce al diminuire delle concentrazioni dei reagenti

3 reazione inversa [prodotti] tempo 2 NH 3  N 2 + 3H 2 la velocità della reazione inversa aumenta all’aumentare della concentrazione dei prodotti

4 Equilibrio chimico [reagenti] [prodotti] tempo Dopo un certo tempo, la velocità della reazione diretta e di quella inversa si uguagliano dinamico Raggiunto l’equilibrio chimico dinamico t eq D’ora in poi le moli di reagenti che scompaiono e che si riformano nel tempo sono uguali

5 Una reazione si dice all’equilibrio quando le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti rimangono costanti nel tempo Le reazioni, diretta e inversa, non si fermano ma le velocità sono uguali. reversibileLa reazione viene rappresentata con una doppia freccia e si dice reversibile REAGENTI PRODOTTI Equilibrio chimico dinamico

6 Cinetica delle reazioni 2 NH 3  N 2 + 3H 2 diretta Reazione diretta inversa Reazione inversa KdKd = [N 2 ][H 2 ] 3 VdVd [NH 3 ] 2 KiKi = ViVi Raggiunto l’equilibrio… VdVd = ViVi Quindi… KdKd [N 2 ][H 2 ] 3 = [NH 3 ] 2 KiKi K i K i e per [N 2 ][H 2 ] 3 Divido tutto per… Ottengo… KiKi = KdKd [N 2 ][H 2 ] 3 [NH 3 ] 2 Dato che il rapporto tra due costanti è costante … K eq KiKi KdKd = Quindi… K eq = [N 2 ][H 2 ] 3 [NH 3 ] 2 N 2 + 3H 2  2 NH 3

7 aA + bB ⇄ cC + dD Data la generica reazione reversibile aA + bB ⇄ cC + dD si avrà… rapporto prodotto prodottiprodottoreagenti costante. In un sistema isolato, all’equilibrio, il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni dei prodotti e il prodotto delle concentrazioni dei reagenti, ognuno elevato al proprio coefficiente stechiometrico, è costante. Legge di azione di massa Legge di azione di massa (Waage e Guldberg ) Situazione generale

8 Se K eq > 1 la reazione è spostata verso i prodotti. Se K eq = 1 la reazione è al 50%. Se K eq < 1 la reazione è spostata verso i reagenti. Legge di azione di massa Legge di azione di massa situazioni possibili

9 Nelle reazioni omogenee in fase gassosa, 2 NO + O 2 ↔ 2 NO 2 Come, ad esempio, 2 NO + O 2 ↔ 2 NO 2 pressioni parziali K p La costante di equilibrio viene espressa in funzione delle pressioni parziali (invece delle concentrazioni) e si indica con K p. aA (g) + bB (g) ⇄ cC (g) + dD (g)

10 L’equilibrio e la legge di azione di massa valgono in un sistema isolato (non c’è variazione di materia, pressione e temperatura), ma cosa succede se non lo è? Le Chatelier principio dell’equilibrio mobile Le chatelier) Le Chatelier studiò le reazioni reversibili in caso di variazione delle condizioni di reazione giungendo al principio dell’equilibrio mobile (o di Le chatelier). Un sistema all’equilibrio, perturbato da un’azione esterna, reagisce in modo da ridurne o alterarne l’effetto ristabilendo l’equilibrio.

11 Aggiunta di una sostanza (Reagente o Prodotto) Come si può ben notare, l’aggiunta di un reagente «rompe l’equilibrio», ma il sistema tende a variare le velocità di reazione in modo da formare altro prodotto e ristabilire l’equilibrio. Quindi ad un amento della concentrazione del reagente, il sistema reagisce aumentando la concentrazione del prodotto (il rapporto tende a rimanere costante). Ovviamente succederà una cosa inversa nel caso dell’aggiunta di un prodotto

12 Effetto della variazione di pressione L’effetto della variazione di pressione va studiato caso per caso. Normalmente in caso di un sistema omogeneamente gassoso, la pressione favorisce l’incontro delle particelle, quindi entrambe le reazioni (diretta e inversa), ma il risultato finale non è sempre scontato. Consideriamo, ad esempio, la reazione: N 2 O 4  2NO 2 variaLe Chatelier La pressione (equivalente alla concentrazione per reazioni in fase liquida), aumenta allo stesso modo per i reagenti e per i prodotti, ma dati i coefficienti (esponenti) differenti, il rapporto varia. Per il principio di Le Chatelier, il sistema reagisce diminuendo i prodotti (numeratore), ristabilendo l’equilibrio

13 L’aumento di temperatura, sposta l’equilibrio verso i prodotti in una reazione endotermica e verso i reagenti in una esotermica

14 fasi diverse 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 o da un liquido (es. Zn + HCl), oppure quando un soluto solido (o gassoso) si scioglie in soluzione liquida (Es. NaCl + H 2 O oppure CO 2 + H 2 O). ioni Particolari, inoltre, sono le reazioni eterogenee con formazioni di ioni. effetto dello ione comune Il principio di Le Chatelier, oltre a verificarsi nel caso di aggiunta di prodotto o reagente, lo si si verifica anche con l’aggiunta di sostanze differenti, ma che formano almeno uno ione uguale a quelli formati dai componenti della reazione considerata (effetto dello ione comune). Tale ione, infatti, si comporta come se fosse stato aggiunto un componente della reazione. Reazioni eterogenee

15 L’aggiunta di uno ione comune a una soluzione satura di un composto ionico all’equilibrio ne abbassa la solubilità (effetto dello ione comune). Il cromato d‘argento si scioglie in acqua dissociandosi in Ag 2 CrO 4 ⇄ 2Ag + + CrO 4 2- Ag + Agiungendo AgNO 3 aggiungeremo ioni Ag +


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