Equilibrio chimico

Reazioni complete e reversibili

Una reazione può avvenire in modo completo, quando i reagenti si trasformano completamente nei prodotti:

Ci sono tuttavia reazioni che non avvengono completamente, per cui quando in una reazione si forma una certa quantità di prodotto, parte di esso si ritrasforma nei reagenti finché non si raggiunge l'equilibrio: si tratta di una reazione reversibile.

Condizioni di equilibrio

Quando si parla di equilibrio si pensa a qualcosa di statico, in cui la reazione è cessata; in realtà abbiamo un equilibrio, dove si formano tante molecole quante si decompongono.

Lo stato di equilibrio di una reazione incompleta corrisponde alle condizioni in cui la reazione diretta e la reazione inversa si svolgono con la stessa velocità.

Costante di equilibrio e la L.A.M.

La velocità di una reazione è direttamente proporzionale alla concentrazione dei reagenti perciò, considerando la reazione:

aA + bB ↔ cC + dD

per la reazione diretta:              v₁ = k₁ [A]^a [B]^b

per la reazione inversa:             v₂ = k₂ [C]^c [D]^d

poiché all'equilibrio: v₁ = v₂

k₁ [A]^a [B]^b = k₂ [C]^c [D]^d

da cui abbiamo:

perciò la seguente relazione esprime la costante di equilibrio:

che costituisce la Legge dell'azione di massa (L.A.M.)

In un sistema all'equilibrio, il prodotto delle concentrazioni dei prodotti, fratto il prodotto della concentrazione dei reagenti, ciascuno elevato al proprio coefficiente stechiometrico, è costante a temperatura costante.

Quando la concentrazione è espressa in moli/litro al posto di Keq si mette Kc.

La costante di equilibrio si ricava determinando, con metodi chimico-fisici, le concentrazioni dei singoli componenti all'equilibrio, che vanno inserite nella relazione matematica.

Per ciascuna relazione il valore della costante di equilibrio dipende dalla temperatura, ma non dalle concentrazioni iniziali.

Se Keq > 1 la reazione è spostata verso i prodotti, perciò una gran parte dei reagenti si è trasformata in prodotti e il rendimento della reazione è superiore al 50%.

Se Keq < 1 la reazione è spostata verso i reagenti perciò la dissociazione è scarsa e il rendimento della reazione è basso.

Se Keq = 1 le concentrazioni dei prodotti e dei reagenti sono uguali o molto simili e il rendimento è di circa il 50%.