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© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas CAPITOLO 17 1 Indice 1.Reazioni complete e reazioni reversibiliReazioni complete e reazioni reversibili.

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1 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas CAPITOLO 17 1 Indice 1.Reazioni complete e reazioni reversibiliReazioni complete e reazioni reversibili 2.Lequilibrio tra N 2 O 4 e NO 2Lequilibrio tra N 2 O 4 e NO 2 3.Costante di equilibrioCostante di equilibrio 4.Fattori che influenzano lequilibrio: il principio di Le ChâtelierFattori che influenzano lequilibrio: il principio di Le Châtelier Mappa concettuale: Lequilibrio chimicoMappa concettuale: Lequilibrio chimico 5.Equilibrio eterogeneoEquilibrio eterogeneo 6.Equilibri di solubilità di composti ionici: costante del prodotto di solubilitàEquilibri di solubilità di composti ionici: costante del prodotto di solubilità 7.Effetto dello ione in comune sulla solubilitàEffetto dello ione in comune sulla solubilità 8.Reazioni di precipitazioneReazioni di precipitazione

2 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 2 CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO 1 Le reazioni che procedono con la scomparsa di uno o di entrambi i reagenti sono dette complete e sono rappresentate con una freccia rivolta verso i prodotti. Reazioni complete e reazioni reversibili Mg (s) + 2 HNO 3(aq) Mg(NO 3 ) 2(aq) + H 2(g) Molte reazioni, invece, non arrivano a completamento: CO (g) + H 2 O (g) CO 2(g) + H 2(g) Reazioni di questo tipo sono dette reversibili e sono rappresentate con due frecce di verso opposto nella stessa reazione chimica.

3 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 3 CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO 1 Reazioni complete e reazioni reversibili Quando la velocità della reazione diretta uguaglia la velocità della reazione inversa si raggiunge uno stato di equilibrio dinamico.

4 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Lequilibrio chimico, che si instaura tra il tetrossido di diazoto (N 2 O 4 ) e il diossido di azoto (NO 2 ), è rappresentato dalla seguente equazione 4 2 Lequilibrio tra N 2 O 4 e NO 2 A 0 °C lequilibrio si sposta verso sinistra, cioè verso la forma incolore, mentre a 100 °C (acqua bollente) lequilibrio si sposta verso destra, cioè verso la forma rosso- bruna. CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) incolorerosso-bruno H2O4H2O4 NO 2 A temperatura ambiente, a 25 °C, la miscela dei gas presenta la stessa colorazione perché si raggiunge un nuovo equilibrio. Poiché a temperatura ambiente si è arrivati da due situazioni opposte, dai reagenti e dai prodotti, risulta confermata la reversibilità degli equilibri chimici.

5 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Nella seguente reazione 5 3 Costante di equilibrio CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO H 2(g) + I 2(g) 2 HI (g) H2H2 I2I2 Hl una volta raggiunto lequilibrio, se le concentrazioni delle tre sostanze vengono inserite nella relazione: HI 2 H 2 I 2 si ottiene un valore costante, ad una specifica temperatura. A 465 °C si ottiene un valore 48,9 che prende il nome di costante di equilibrio, indicata con K c.

6 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas In una generica reazione: 6 3 Costante di equilibrio CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO aA + bB cC + dD la costante di equilibrio, K c, è data dalla relazione: Questa equazione prende il nome di legge dellequilibrio chimico o legge di azione di massa. C c D d costante di equilibrio = K c = A a B b prodotti reagenti

7 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 7 3 Costante di equilibrio CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO Il valore numerico della costante di equilibrio, K c, rileva se in una reazione lequilibrio è più spostato verso i prodotti o verso i reagenti. K c 1 lequilibrio è più spostato verso i prodotti Significato del valore di K c K c 1 lequilibrio è più spostato verso i reagenti K c 1 non vengono favoriti né i reagenti né i prodotti

8 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 8 4 Fattori che influenzano lequilibrio: il principio di Le Châtelier Il principio di Le Châtelier afferma che: Un aumento di pressione favorisce la reazione che porta ad un minor numero di molecole. un sistema allequilibrio reagisce ad ogni variazione delle condizioni sperimentali spostandosi nel verso che contrasta leffetto di tale variazione instaurando un nuovo equilibrio. CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO a. Variazione della pressione Un aumento della pressione sposta lequilibrio verso destra, cioè verso lammoniaca. N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) 4 molecole totali2 molecole

9 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 9 4 Fattori che influenzano lequilibrio: il principio di Le Châtelier CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO b. Variazione della concentrazione 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) Un aumento di concentrazione di O 2 sposta lequilibrio della reazione verso destra, cioè verso il prodotto SO 3. Quando un reagente o un prodotto viene aggiunto ad un sistema allequilibrio, questo si sposta nella direzione opposta a quella dove è stato aggiunto il componente.

10 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 10 4 Fattori che influenzano lequilibrio: il principio di Le Châtelier CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO c. Variazione della temperatura N 2(g) + O 2(g) kJ 2 NO (g) Con il crescere della temperatura lequilibrio di una reazione endotermica si sposta verso destra, cioè verso il prodotto di reazione. Una reazione endotermica è favorita da un aumento della temperatura. Con il crescere della temperatura lequilibrio di una reazione esotermica si sposta verso sinistra, cioè verso i reagenti. N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) + 92,4 kJ Una reazione esotermica è favorita da una diminuzione della temperatura. In una reazione allequilibrio, una variazione di temperatura determina una modifica della costante di equilibrio, K c.

11 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 11 4 Fattori che influenzano lequilibrio: il principio di Le Châtelier CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO d. Azione del catalizzatore In una miscela di reazione un catalizzatore non influenza lequilibrio perché accelera sia la reazione diretta che quella inversa. La presenza del catalizzatore permette di arrivare allequilibrio in un tempo più breve.

12 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 12 Mappa concettuale: Lequilibrio chimico EQUILIBRIO CHIMICO Una reazione chimica in cui sono presenti sia i reagenti che i prodotti Fattori che influenzano lequilibrio chimico CATALIZZATORE Non influenza lequilibrio, ma solo il tempo per raggiungerlo ESPRESSIONE DELLA COSTANTE DI EQUILIBRIO [Prodotti] K C = [Reagenti] K c determina la posizione di equilibrio Teoria dellequilibrio mobile: principio di Le Châtelier CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO VARIAZIONE DI CONCENTRAZIONE VARIAZIONE DI PRESSIONE VARIAZIONE DELLA TEMPERATURA Influenza K c

13 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 13 5 Equilibrio eterogeneo Quando tutte le sostanze, che partecipano ad un equilibrio, si presentano nella stessa fase si parla di equilibrio omogeneo. Nel caso in cui sono presenti due fasi diverse si parla di equilibrio eterogeneo. CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g)

14 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 14 5 Equilibrio eterogeneo CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO Nella decomposizione del carbonato di calcio, CaCO 3, lespressione della costante di equilibrio viene così scritta: K c = CO 2 Il valore di K c non è influenzato dalla quantità di CaCO 3 e di CaO, fin quando entrambi i solidi sono presenti. Sebbene i due contenitori contengano quantità differenti di CaCO 3 e CaO, ad una definita temperatura (T), allequilibrio della reazione i due contenitori hanno la stessa [CO 2 ], se sono presenti ambedue i solidi.

15 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 15 6 Equilibri di solubilità di composti ionici: costante del prodotto di solubilità Per un composto ionico poco solubile in acqua, la costante di equilibrio prende il nome di costante del prodotto di solubilità e si indica con K ps. K ps = Pb 2+ Cl 2 La costante del prodotto di solubilità è uguale al prodotto delle concentrazioni degli ioni presenti allequilibrio, elevate ciascuna ad un potenza pari al suo coefficiente nellequazione di equilibrio. CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO PbCl 2(s) Pb 2+ (aq) + 2 Cl (aq) solido non disciolto in soluzione

16 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Nella reazione di equilibrio 16 7 Effetto dello ione in comune sulla solubilità se si aggiungono ioni Cl, che derivano da un sale solubile come NaCl, lequilibrio, in base al principio di Le Châtelier, si sposta verso sinistra e si forma più AgCl solido. CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO AgCl (s) Ag + (aq) + Cl (aq) Questo comportamento è denominato effetto dello ione in comune. Leffetto dello ione in comune viene applicato per rimuovere ioni metallici nocivi in acque inquinate.

17 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas In una soluzione si indica con Q il prodotto delle concentrazioni iniziali degli ioni Reazioni di precipitazione Per determinare se questi ioni danno luogo ad un precipitato si deve eseguire un confronto di Q con K ps, il prodotto di solubilità. CAPITOLO 17. LEQUILIBRIO CHIMICO Si possono presentare queste situazioni: Q K ps il sale precipita Q K ps il sale non precipita.


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