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13. L’Equilibrio Chimico

13. L’Equilibrio Chimico. Equilibrio e composizione - la reversibilità delle reazioni chimiche - la costante di equilibrio - gli equilibri eterogenei - gli equilibri in fase gas L’applicazione delle costanti di equilibrio - il grado di avanzamento della reazione

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13. L’Equilibrio Chimico

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Presentation Transcript

  1. 13. L’Equilibrio Chimico Equilibrio e composizione - la reversibilità delle reazioni chimiche - la costante di equilibrio - gli equilibri eterogenei - gli equilibri in fase gas L’applicazione delle costanti di equilibrio - il grado di avanzamento della reazione - il verso di svolgimento della reazione Risposta dell’equilibrio al cambiamento delle condizioni - aggiunta e sottrazione di reagenti - la compressione della miscela di reazione - temperatura ed equilibrio - i catalizzatori

  2. Equilibrio e Composizione Fritz Haber: fissaggio dell’azoto molecolare DHB = +944 kJ∙mol-1 DHB(N – H) = +388 kJ∙mol-1 LE REAZIONI CHIMICHE RAGGIUNGONO UNO STATO DI EQUILIBRIO NEL QUALE LE VELOCITÀ DELLE REAZIONI DIRETTA E INVERSA SI EGUAGLIANO E NON SI VERIFICA ALCUN CAMBIAMENTO NETTO DELLA COMPOSIZIONE

  3. La Costante di Equilibrio 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) [SO2] /mol∙L-1 [O2] /mol∙L-1 [SO3] /mol∙L-1 KC 0.660 0.390 0.0840 0.0415 0.0380 0.220 0.00360 0.0409 0.110 0.110 0.00750 0.0423 0.950 0.880 0.180 0.0408 1.44 1.98 0.410 0.0409 Media 0.0413 [X] CONCENTRAZIONI MOLARI aA + bB cC + dD T = 1000 K LEGGE DELL’AZIONE DI MASSA: esprime la composizione di equilibrio di una reazione. LA COSTANTE DI EQUILIBRIO È CARATTERISTICA DI OGNI REAZIONE E IL SUO VALORE PUÒ ESSERE CAMBIATO SOLTANTO VARIANDO LA TEMPERATURA A CUI AVVIENE LA REAZIONE.

  4. La Costante di Equilibrio 2P(g) + 3Cl2 (g) 2P(g) + 3Cl2 (g) 2PCl3(g) 2PCl3(g) PCl3(g) + Cl2 (g) PCl3(g) + Cl2 (g) PCl3(g) + Cl2 (g) PCl5(g) PCl5(g) PCl5(g) 2P(g) + 5Cl2 (g) 2P(g) + 5Cl2 (g) 2PCl5(g) 2PCl5(g)

  5. Gli Equilibri Eterogenei e in Fase Gas Ca(OH)2 (s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq) COSTANTE Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g) Def. Definiamo EQUILIBRI OMOGENEI gli equilibri che vedono reagenti e prodotti tutti nella stessa fase. Def. Definiamo EQUILIBRI ETEROGENEI gli equilibri in cui reagenti e prodotti si trovano in fasi diverse. Dn è la differenza tra il numero di moli in fase gassosa (prodotti – reagenti)

  6. Il Grado di Avanzamento delle Reazioni H2(g) + I2 (g) 2HI(g) aA + bB cC + dD N2(g) + O2 (g) 2NO(g) H2(g) + Cl2 (g) 2HCl(g) T = 783 K KC= 46 T = 300 K KC= 4x1031 • KC > 103 • 10-3 < KC < 103 • KC <10-3 T = 298 K KC= 4.8x10-31

  7. Il Verso di Svolgimento della Reazione aA + bB cC + dD Q = QUOZIENTE DI REAZIONE

  8. La Tabella dell’Equilibrio PCl5(g) PCl3(g) + Cl2 (g) Specie PCl5 PCl3 Cl2 1° Tempo. Concentrazione molare iniziale. 3.00 0 0 2° Tempo. Variazione della concentrazione molare. -x +x +x La stechiometria della reazione implica che se la concentrazione di PCl5 diminuisce di x, quelle di PCl3 e Cl2 aumentano di x. 3° Tempo. Concentrazione molare di equilibrio. 3.00 - x +x +x Questi valori individuano la somma delle concentrazioni iniziali, 1° tempo, e le variazioni di concentrazione causate dalla reazione, 2° tempo. SE DOVETE RISOLVERE UN’EQUAZIONE DI SECONDO GRADO

  9. Il Cambiamento delle Condizioni:Aggiunta e Sottrazione di Reagenti aA + bB cC + dD PRINCIPIO DI LE CHATELIER: SOLLECITANDO UN SISTEMA IN EQUILIBRIO DINAMICO, L’EQUILIBRIO TENDE A MODIFICARSI RENDENDO MINIMO L’EFFETTO DELLA SOLLECITAZIONE.

  10. Il Cambiamento delle Condizioni: La Compressione della Miscela di Reazione N2O4(g) NO2(g) LA COMPRESSIONE DI UNA MISCELA DI REAZIONE IN EQUILIBRIO PROMUOVE LA REAZIONE CHE DIMINUISCE IL NUMERO DELLE MOLI DI SOSTANZA IN FASE GASSOSA.

  11. Temperatura ed equilibrio Temperatura superiore Temperatura superiore Entalpia → Entalpia → Temperatura inferiore Temperatura inferiore Reagenti Prodotti Reagenti Prodotti Processo di Haber Def. Definiamo CATALIZZATORE una sostanza che accelera le reazioni chimiche senza venirne consumato.

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