14.1:

14.1: Equilibrio dinamico

Name: Equilibrio dinamico
Uploaded: 2020-09-24T15:06:50+00:00
Duration: 2 min 20 s
Description: Una reazione chimica reversibile rappresenta un processo chimico che procede sia in avanti (da sinistra a destra) che in retromarcia (da destra a sinistra). Quando i tassi delle reazioni avanti e indi

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Dynamic Equilibrium

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14.2: The Equilibrium Constant

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02:20 min

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September 24, 2020

Una reazione chimica reversibile rappresenta un processo chimico che procede sia in avanti (da sinistra a destra) che in retromarcia (da destra a sinistra). Quando i tassi delle reazioni avanti e indietro sono uguali, le concentrazioni del reagente e delle specie di prodotto rimangono costanti nel tempo e il sistema è in equilibrio. Una doppia freccia speciale viene utilizzata per enfatizzare la natura reversibile della reazione. Le concentrazioni relative di reagenti e prodotti nei sistemi di equilibrio variano notevolmente; alcuni sistemi contengono per lo più prodotti in equilibrio, alcuni contengono per lo più reagenti, e alcuni contengono quantità apprezzabili di entrambi.

Equilibrio dinamico nelle reazioni chimiche

Si consideri la decomposizione reversibile del tetrossido di dinitrogeno incolore per produrre biossido di azoto marrone, descritto dall’equazione:

All’inizio della reazione(tempo = 0), la concentrazione del reagente N 2 O₄ è finita e quella del prodotto NO₂ è zero, quindi la reazione in avanti procede ad una velocità finita_mentrela velocità di reazione inversa è zero. Con il passare del tempo, N₂O_{4 viene} consumato e la sua concentrazione diminuisce, mentre viene prodotto NO₂ e la sua concentrazione aumenta. La concentrazione decrescente del reagente rallenta la velocità di reazione in avanti e l’aumento della concentrazione del prodotto accelera la velocità di reazione inversa. Questo processo continua fino a quando le velocità di reazione avanti e indietro diventano uguali, momento in cui la reazione ha raggiunto l’equilibrio. È importante sottolineare che gli equilibri chimici sonodinamici; una reazione all’equilibrio non si è “fermata”, ma sta procedendo nelle direzioni avanti e indietro alla stessa velocità. Pertanto, all’equilibrio, le concentrazioni di N₂O₄ e NO_{2 non cambiano} più perché il tasso di formazione di NO₂ è esattamente uguale al tasso di consumo di NO₂e il tasso di formazione di N₂O₄ è esattamente uguale al tasso di consumo di N₂O₄.

Equilibri omogenei ed eterogenei

Un equilibrio omogeneo è quello in cui tutti i reagenti e i prodotti (e tutti i catalizzatori, se del caso) sono presenti nella stessa fase, sia acquosa che gassosa, come illustrato dai seguenti esempi:

Un equilibrio eterogeneo coinvolge reagenti e prodotti in due o più fasi diverse, come illustrato dal seguente esempio:

Questo testo è stato adattato da Openstax, Chemistry 2e, Section 13.1 Chemical Equilibria.

Transcript

Una reazione chimica reversibile è quella in cui la conversione dei reagenti in prodotti e la conversione dei prodotti in reagenti avvengono simultaneamente. Una doppia freccia fra i reagenti e i prodotti indica la sua natura reversibile. Quando la velocità di formazione dei prodotti, o la velocità della reazione diretta, è uguale alla velocità di formazione dei reagenti, o alla velocità della reazione inversa, si ottiene l’equilibrio chimico.

L’equilibrio chimico è infatti un processo dinamico. Dall’esterno, l’intero sistema appare statico tuttavia, a livello molecolare, è altamente attivo. Considerate la decomposizione termica del pentacloruro di fosforo.

Quando viene riscaldato in un contenitore chiuso, il pentacloruro di fosforo gassoso si decompone in una miscela di tricloruro di fosforo e cloro gassoso, in una reazione reversibile. Man mano che la reazione procede, la concentrazione di pentacloruro di fosforo diminuisce mentre aumentano il tricloruro di fosforo e il gas di cloro. Ne consegue che la velocità della reazione diretta diminuisce e quella della reazione inversa aumenta.

Alla fine, le velocità delle reazioni dirette e inverse diventano uguali e il sistema raggiunge l’equilibrio chimico. In questo stato, le concentrazioni relative di pentacloruro di fosforo, tricloruro di fosforo e cloro, non cambiano più. Tale stato di equilibrio è anche detto equilibrio dinamico perché sia le reazioni dirette che quelle inverse continuano a verificarsi, ma alla stessa velocità.

Poiché i reagenti e i prodotti si formano alla stessa velocità con cui vengono consumati, le loro concentrazioni rimangono costanti, sebbene non necessariamente uguali. Un equilibrio chimico è omogeneo se tutti i reagenti e i prodotti in una data reazione reversibile sono nella stessa fase sia gassosa che acquosa. In un equilibrio eterogeneo, reagenti e prodotti esistono in fasi diverse.