La reazione inversa non è spontanea !! Reazioni spontanee Una reazione chimica che, considerato un tempo sufficiente, avviene da sola, si dice spontanea. C7H16 + 11O2 7CO2 + 8H2O La reazione inversa non è spontanea !! 7CO2 + 8H2O C7H16 + 11O2

Equilibrio Chimico Si rappresentano con una sola freccia ( ) le reazioni chimiche irreversibili, ovvero che vanno solo da reagenti a prodotti. Per le reazioni chimiche reversibili si usa una doppia freccia: a A+b B c C +d D Questo indica che anche i prodotti reagiscono tra loro riformando i reagenti. Quando il sistema è all'equilibrio sono presenti tutti i componenti, ognuno con una concentrazione che non cambia nel tempo, detta concentrazione all’equilibrio.

Il sistema rimane all’equilibrio finché non cambia nessuno dei seguenti parametri: •pressione P (o volume V) •temperatura T •numero di moli dei singoli componenti ni Modificando una di queste variabili il sistema raggiunge una nuova situazione di equilibrio

aA + bB  cC + d D V1=k1[A]a[B]b Equilibrio Chimico La velocità con cui avviene una reazione chimica dipende dalla concentrazione delle sostanze reagenti reazione diretta aA + bB  cC + d D V1=k1[A]a[B]b k1 è la costante di proporzionalità della reazione diretta.

cC + d D  aA + bB v2=k2[C]c[D]d reazione inversa cC + d D  aA + bB v2=k2[C]c[D]d Quando v1 = v2 k1[A]a[B]b = k2[C]c[D]d Questa condizione è detta di equilibrio.

L’equilibrio chimico è un equilibrio dinamico: e si raggiunge quando la velocità di reazione diretta è uguale a quella della reazione inversa: "dinamico“ perché, all'equilibrio, le reazioni diretta e inversa continuano ad avvenire, ma le concentrazioni delle specie presenti rimangono costanti

All’equilibrio [NO]2 [N2] [O2] N2 + O2 2NO Keq =

L’equilibrio chimico non è una condizione statica ma è piuttosto un processo dinamico, a livello molecolare. Nonostante ciò, una volta che si è raggiunto l’equilibrio le proprietà macroscopiche (concentrazioni, etc.) rimangono inalterate.

Caratteristiche dell’equilibrio Non mostra evidenze macroscopiche di cambiamento. Viene raggiunto attraverso processi termodinamici spontanei. Mostra un bilanciamento dinamico tra processi diretti e inversi. È indipendente dalla direzione seguita per raggiungerlo.

Qual’è la composizione all’Equilibrio? Equilibrio A B H2O(l) H2O(g) Nessuna reazione va a completamento Tutte le reazioni raggiungono un equilibrio All’equilibrio la velocità con cui B si trasforma in A è identica alla velocità con cui A si trasforma in B Qual’è la composizione all’Equilibrio?

Equilibrio chimico Data la reazione : aA + bB = cC + dD all’equilibrio si trova che [C]c [D]d [A]a [B]b con Kc = costante di equilibrio della reazione espressa in (moli/l) (d+c)-(a+b) = cost = Kc

Il valore di K dipende dal formalismo con cui si scrive la reazione: reazione di formazione SO2 + ½ O2 SO3 K = [SO3] [SO2] [O2]1/2 reazione di dissociazione SO3 SO2 + ½ O2 1 [SO2] [O2]1/2 K’ = = [SO3] K

Le costanti di equilibrio Per una reazione all’equilibrio

n = c+d-a

Le costanti di equilibrio Kc e Kp sono correlate dalle leggi sui gas Kc = Kp (1/RT)Dn L’equazione è detta legge di azione di massa K rappresenta il grado di avanzamento di una reazione chimica In caso di non equilibrio si parla di quoziente di reazione Q

Quoziente di Reazione Per una reazione in soluzione aA + bB cC + dD Definito per un sistema non necessariamente all’equilibrio All’equilibrio:

Esercizio 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) Inizialmente abbiamo 0.060 mol di SO3 in 1.0 L a 1000 K; all’equilibrio troviamo che il 36.7% della SO3 e’ dissociata. Calcolare la Kc Soluzione: Chiamiamo x la concentrazione (in moli/L) di O2 all’equilibrio La concentrazione di SO2 all’equilibrio e’ 2x Costruiamo una tabellina …

Esercizio 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) Concentrazioni: Iniziali : 0.060 0 0 Equilibrio : 0.060 – 2x 2x x Valori : 0.038 0.022 0.011 Calcolo di 2x : 36.7% di SO3 = 2x = 0.060  36.7/100 = 0.022 M