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AnalisiMedI-orioli(cap3 ) 1 IL PRINCIPIO DI LE CHATELIER Consideriamo il seguente sistema allequilibrio: 3H 2(g) + N 2(g) 2NH 3(g) concentrazioni tempo.

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1 analisiMedI-orioli(cap3 ) 1 IL PRINCIPIO DI LE CHATELIER Consideriamo il seguente sistema allequilibrio: 3H 2(g) + N 2(g) 2NH 3(g) concentrazioni tempo H2H2H2H2 NH 3 N2N2N2N2 t1t1 equilibrio t2t2 Aggiunto H 2 Sottrata NH 3 Kc

2 analisiMedI-orioli(cap3)2 Se riduciamo la concentrazione di C: ridotta la velocità della reazione C+D A+B sarà ridotta dato il minor numero di molecole di C disponibili a reagire con le molecole di D la velocità della reazione A+B C+D non risulta tuttavia modificata il sistema è sbilanciato dato che la velocità delle due reazioni risulta differente dopo un certo periodo t avremo una nuova condizione di equilibrio ( ) caratterizzata da una concentrazione inferiore delle specie A e B e da una concentrazione maggiore del prodotto D

3 analisiMedI-orioli(cap3)3 Nel 1888, Henri Louis Le Chatelier per primo descrisse questo fenomeno con il seguente principio: Quando ad un sistema allequilibrio è indotto un cambiamento (es. nella concentrazione), il sistema risponde inducendo una nuova condizione di equilibrio tale da minimizzare il cambiamento imposto Il valore della costante di equilibrio rimane invariata, ma variano le concentrazioni relative delle specie

4 analisiMedI-orioli(cap3)4 In un sistema allequilibrio, le quantità relative dei prodotti e dei reagenti sono influenzate aggiungendo o sottraendo un reagente od un prodotto 3H 2 (g) + N 2 (g) 2NH 3 (g) [H 2 ] Keq = [NH 3 ] 2 / [H 2 ] 3 [N 2 ]

5 analisiMedI-orioli(cap3)5 Se il valore della costante è noto, è possibile calcolare la concentrazione di tutte le specie presenti nel sistema allequilibrio. Consideriamo come es. la decomposizione, per via termica (250°C), di PCl 5: PCl 5 PCl 3 + Cl 2 K sperim = K = [PCl 3 ] [Cl 2 ] / [PCl 5 ] = Quantità iniziale di PCl 5 = 1.5 mol/L PCl 5 PCl 3 + Cl 2 Qtà iniziale (M): Qtà reagita/formata (M): -xxx Qtà allequilibrio (M): 1.5-xxx

6 analisiMedI-orioli(cap3)6 K = [PCl 3 ] [Cl 2 ] / [PCl 5 ] = x 2 / (1.5 – x) = x 2 = (1.5 – x) x 2 = – x x x = 0 x 1 = x 2 = Quindi le concentrazioni allequilibrio saranno: [PCl 5 ] = 1.5 – = 1.27 M [Cl 2 ] = M[PCl 3 ] = M

7 analisiMedI-orioli(cap3)7 Determinando sperimentalmente la concentrazione dei prodotti e dei reagenti allequilibrio, è possibile ricavare il valore di K: 2HI (g) H 2 (g) + I 2 (g) [HI] iniziale = 1 mole/L [I 2 ] equilibrio = moli/L 2HI H 2 + I 2 Qtà iniziale (M): 100 Qtà reagita/formata (M): -2(0.125)0.125 Qtà allequilibrio (M): K = [H 2 ][I 2 ] / [HI] 2 = (0.125)(0.125) / (0.75) 2 = 0.028

8 analisiMedI-orioli(cap3)8 H 2 (g) + I 2 (g) 2HI (g) Calcolare la concentrazione dei gas allequilibrio Al tempo 0: Volume = 5.25L H 2 = moli I 2 = moli 1.Calcolare le concentrazioni iniziali di gas [ H 2 ] = moli / 5.25 L = M [ I 2 ] = moli / 5.25 L = M [H I ] = 0 H 2 + I 2 2HI Qtà iniziale (M): Qtà reagita/formata (M): -x +2x Qtà allequilibrio (M): x x2x

9 analisiMedI-orioli(cap3)9 K = [HI] 2 / [H 2 ][I 2 ] = 54.3 [2x] 2 / [0.152-x][ x] = x 2 = 54.3 x (0.152 – x) ( – x) 50.3x 2 – 13.4 x = 0 …………… x 1 = x 2 = [H 2 ] = – = M [I 2 ] = – = M [HI] = 2 x = M

10 analisiMedI-orioli(cap3)10 Calcolare la concentrazione di ioni CN- in una soluzione 0.10 M di HCN Dato che HCN è un elettrolita debole: HCN + H 2 O H 3 O + + CN - K a = 4.0 x = [H 3 O + ][CN - ] / [HCN] [H 3 O + ] = [CN - ] = x[HCN] = x K a = 4.0 x = (x) (x) / x [HCN] = 0.10 – x x = x 2 / 0.10 x = 6.3 x = [CN - ] 0.1 >>> 6.3 x 10 -6

11 analisiMedI-orioli(cap3)11 Si consideri lelettrolita debole MX 2 : in una soluzione acquosa di MX 2 (0.1 M), solo una quota pari all1.5% del composto è presente in forma ionizzata (volume soluzione 1L). Calcolare la costante di ionizzazione MX 2 M X - K = [M 2+ ][X - ] 2 / [MX 2 ] [MX 2 ] = 0.1 M = 0.1 mole / L Dato che 1.5% di MX 2 è in forma ionizzata: 1.5 x 0.1 / 100 = (moli M 2+ ) moli di X - = 2 (0.0015) = moliVolume soluzione = 1L [M 2+ ] = 1.5 x M[X - ] = 3 x M

12 analisiMedI-orioli(cap3)12 La concentrazione di MX 2 in forma NON IONIZZATA: [MX 2 ] = 0.1 – K = (1.5 X ) (3.0 X ) 2 / (0.10) = 1.35 X 10 -7

13 analisiMedI-orioli(cap3)13 Nel 1888, Henri Louis Le Chatelier per primo descrisse questo fenomeno con il seguente principio: Quando ad un sistema allequilibrio è indotto un cambiamento (es. nella concentrazione), il sistema risponde inducendo una nuova condizione di equilibrio tale da minimizzare il cambiamento imposto Variazioni di temperatura, volume (reazioni in fase gas)…

14 analisiMedI-orioli(cap3)14 Considerare il seguente sistema: H 2 (g) + Br 2 (g) 2HBr(g) H 2 (g) + Br 2 (g) 2HBr(g) Come varia la concentrazione allequilibrio di HBr se la temperatura viene aumentata viene aggiunto un catalizzatore Br 2 viene aggiunto al sistema HBr viene aggiunto al sistema


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