EQUILIBRIO CHIMICO

Un sistema si dice in equilibrio dinamico quando la velocità delle trasformazioni opposte sono uguali quindi macroscopicamente non presenta più cambiamenti, ma microscopicamente le trasformazioni dirette e inverse avvengono di continuo con velocità identiche. Nell'equilibrio le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti non variano nel tempo. Quando una reazione giunge all'equilibrio le condizioni di reversibilità e dinamicità sono indicate da una doppia freccia. La costante di equilibrio in un sistema chimico, a una data temperatura e una data pressione, è il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni molari dei prodotti e il prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti, elevate ciascuna al proprio coefficiente stechiometrico, tutto questo si può tradurre in un equazione:

K_eq=[C]^cx[D]^d

[A]^ax[B]^b

Nell'equazione generale della costante, il valore di K_eq può essere grande (K_eq>>1), piccolo (K_eq<<1), o intermedio (K_eq=1)

FATTORI CHE INFLUENZANO L'EQUILIBRIO O IL PRINCIPIO DI LE CHATELIER

La costante di equilibrio varia a seconda della temperatura, e sperimentalmente si vede che variando la pressione o la concentrazione dei componenti essa non varia. Il principio di Le Chatelier dice che un sistema in equilibrio, perturbato da un'azione esterna, reagisce in modo da ridurre o annullarne l'effetto, ristabilendo l'equilibrio.

L'effetto della variazione di concentrazione se si altera la concentrazione di un reagente o di una prodotto, la reazione si sposterà per annullare l'effetto ristabilendo l'equilibrio.

L'effetto della pressione sull'equilibrio è dimostrabile in due punti: tramite il principio di Le Chatelier,  ossia un sistema in equilibrio, perturbato da un'azione esterna, reagisce in modo da ridurre o annullarne l'effetto, ristabilendo l'equilibrio. Ammettiamo per esempio che si aumenti la pressione: questa pressione si sposterà e quindi aumentando la pressione essa sarà annullata dallo spostamento dell'equilibrio. Quindi la variazione di pressione si può avere solamente nelle reazioni in cui il numero di moli è diverso al 1° e al 2° membro.

Per quanto riguarda invece l'influenza della temperatura sulla costante di equilibrio, essa si può studiare in due modi: tramite il principio di Chatelier, e in maniera termodinamica. Aumentando la pressione il valore della costante d'equilibrio varia, e noi dobbiamo vedere se aumenta o diminuisce, ossia se l'equilibrio si è spostato verso destra o sinistra. Applicando la Legge di Chatelier, devo sapere se la tonalità termica ΔH è positiva (reazione endotermica) o negativa (reazione esotermica). Aumentando la temperatura: l'equilibrio si sposterà verso dove diminuisce il calore, ossia in questo caso non si sposterà verso dove si emette calore, ma si sposterà verso la dissociazione. La costante quindi diminuirà in quanto aumenta il denominatore della legge di reazione di massa.

Se si altera la concentrazione di un reagente o di un prodotto, la reazione si sposterà per annullare l'effetto dell'alterazione. L'aggiunta o la sottrazione di un reagente o prodotto blocca temporaneamente lo stato d'equilibrio e per ripristinarlo il sistema reagisce in modo tale da consumare la sostanza aggiunta così si mantiene costante la temperatura. Quindi aggiungendo un reagente a un sistema in equilibrio esso si sposterà nella direzione che consente la ssa del reagente aggiunto e la formazione di prodotto.

Gli esperimenti fatti per capire tutto questo sono stati due: nel primo abbiamo preso un palloncino sigillato con dentro del gas velenoso (acido nitrico e rame = nitrato di rame) e del liquido prodotto dalla reazione che non interessava l'esperimento. Il gas prodotto era di colore giallo ed era in palloncino uno sbalzo di temperatura e quindi in acqua bollente o in acqua ghiacciata. In acqua calda il gas assume un colore rosso bruno invece in acqua ghiacciata diventava incolore, quindi noi fornendo calore l'equilibrio si spostava verso i prodotti invece quando era incolore si spostava verso i reagenti.

La volta equilibrio tra quelle specie chimiche N₂O₄ incolore e NO₂ che era rosso bruno. Noi abbiamo conferito al successiva abbiamo dimostrato il principio di Le Chatelier con FeCl₃(cloruro ferrico) + 3KCNS (solfocianuro di potassio) = Fe(CNS)₃ + 3KCl però noi per vederla visivamente abbiamo preso l'equilibrio tra la forma associata e quella dissociata Fe(CNS)₃ = FeCNS²⁺+2CNS^-, quindi in base al colore posso vedere l'equilibrio della reazione perché se si sposta verso i prodotti diventa rosso bruno invece se si sposta verso i reagenti diventa incolore. Noi abbiamo verificato le reazioni attraverso delle modifiche che abbiamo apportato. Abbiamo preso la prima provetta abbiamo messo del cloruro ferrino e 5 gocce di solfocianuro di potassio, il colore prodotto da questa reazione è quello che noi abbiamo di riferimento, nella seconda abbiamo messo le sostanze contenute nella prima in più il solfocianuro di potassio (in cristalli) e il cloruro ferrico e la reazione era spostata verso i prodotti, poi nella terza sempre le sostanze contenute nella prima più il cloruro ferrico ma invece abbiamo messo il nitrato di ferro perché era più solubile e così abbiamo aumentato la concentrazione del reagente il ferro e l'equilibrio era spostato verso i prodotti, nella quarta sempre identica alla prima abbiamo aggiunto del potassio fosfato monobasico che serve a far precipitare il ferro ed  è come se avessimo eliminato il reagente e 5 gocce di solfocianuro di potassio e l'equilibrio si è spostato verso i reagenti. Alla terza provetta si è notato molto poco lo spostamento della reazione. Abbiamo verificato la dipendenza della temperatura e la dipendenza dalla concentrazione dei reagenti.