L’equilibrio chimico dal punto di vista cinetico

L’equilibrio chimico dal punto di vista cinetico

L’L’equilibrio chimico dal punto di vista cineticoequilibrio chimico dal punto di vista cinetico

Ogni reazione, in un sistema chiuso, raggiunge uno stato di equilibriostato di equilibrio:

REAG → PROD (Reaz. DIRETTA) PROD → REAG (Reaz. INVERSA) REAGENTI PRODOTTI

Alto rendimento

Basso rendimento

Proprietà dell

Proprietà dell’’equilibrioequilibrio

• L’equilibrio è un processo dinamicoprocesso dinamico

PCl_5(g) PCl_3(g) + Cl_2(g) (Esperimento con ³⁷Cl₂)

• La posizione dell’equilibrio (ad una certa temperatura) è la stessa indipendentemente dalla direzione in cui l’equilibrio viene

raggiunto

N₂O_4(g) 2 NO_2(g)

Velocità di reazione

aA + bB + …… lL + mM + ……

Reazioni che possono avvenire da sinistra destra, ma anche da destra a sinistra

aA + bB + …… lL + mM +….. REAZIONE DIRETTA lL + mM + …… aA + bB +….. REAZIONE INVERSA

Velocità netta di reazione

aA + bB + …… lL + mM + ……

Reazioni che possono avvenire in entrambe le direzioni Velocità netta di reazione

v = v_diretta – v_inversa

L’L’equilibrio chimico dal punto di vista cineticoequilibrio chimico dal punto di vista cinetico Costanti di equilibrio

Costanti di equilibrio Reazioni semplici

Reazioni semplici - Reazioni che si compiono in un unico stadio H_2(g) + I_2(g) 2HI_(g)

!

d HI[ ]

dt = k_dir[ ]H₂ [ ]^I2

!

"d HI[ ]

dt = k_inv[ ]HI ² All’equilibrio: d HI[ ]

dt = "d HI[ ]

dt = k_dir[ ]H₂ [ ]^{I2 = kinv}[ ]^{HI 2}

Reazione diretta

Reazione inversa

Condizione cinetica di Condizione cinetica di

equilibrio equilibrio

Le velocità delle reazioni diretta ed inversa sono

uguali

Spostamento dell

Spostamento dell’’equilibrioequilibrio

Effetto della quantità dei componenti Effetto della quantità dei componenti

Q è il quoziente di reazione e rappresenta il valore del prodotto delle concentrazioni

in un determinato istante di reazione

!

Q_C = [ ]L ^{l" M}[ ]^{m " ...}

[ ]A ^{a " B}[ ]^{b " ...}

All’equilibrio Q = K

“Un sistema all’equilibrio reagisce ad ogni variazione delle condizioni sperimentali in modo da contrapporsi ad essa raggiungendo un nuovo

stato di equilibrio”

Variazione dell’equilibrio dovute a:

• Variazione di quantità dei componenti

• Variazione di volume

• Variazione di pressione

• Presenza di inerti

• Variazione di temperatura Spostamento dell

Spostamento dell’’equilibrio - Principio di Leequilibrio - Principio di Le Chatelier Chatelier

Spostamento dell

Spostamento dell’’equilibrioequilibrio

Effetto della quantità dei componenti Effetto della quantità dei componenti

K_C = n_L^l ! n_M^m ! ...

n_A^a ! n_B^b ! ... ! 1 V

"

# $ %

&

'

()

n_L^l _!n_M^m _{! ...}

n_A^a _!n_B^b _{! ...}

n_A^{ } n_L^l _!n_M^m _{! ...} ^{ Equilibrio }

n_L^l _!n_M^m _{! ...}

n_A^a _!n_B^b _{! ...}

n_L ^{ } n_A^a ! n_B^b ! ... ^{ Equilibrio }

variazione delle variazione delle condizioni sperimentali

condizioni sperimentali nuovo stato di equilibrionuovo stato di equilibrio

Spostamento dell

Spostamento dell’’equilibrioequilibrio Effetto del volume

Effetto del volume











Equilibrio





=1 =cost Nessun

effetto

!

K_C = n_L^l " n_M^m"...

n_A^a" n_B^b"... " 1 V

#

$ % &

' (

)*

!

V

!

1V

( )

!

n_L^l" n_M^m"...

n_A^a" n_B^b"...

!

"# > 0

"# < 0

"# = 0

Spostamento dell

Spostamento dell’’equilibrioequilibrio Effetto della pressione Effetto della pressione









Equilibrio





=1 =cost Nessun

effetto

! 

K_p = ( )X_L ^{l" X}( M)^m"...

XA

( )^{a" X}( )^{B b"..." p}

#$

!

K_p = (n_L n)^{l" n}( ^{M n})^m"...

n_A n

( )^{a" n}( ^{B n})^{b"... " p}

#$ = n_L^l" n_M^m"...

n_A^a" n_B^b"..." p n

%

&

' (

) *

#$

!

p

!

n_L^l" nM m"...

n_A^a" n_B^b"...

!

P^"#

!

"# > 0

!

"# < 0

!

"# = 0

Effetto della temperatura Effetto della temperatura

E₁ E₂

ΔH E

c.d.r.

reag

prod

c. att. lnK

1/T !H > 0

!H < 0 d(lnK )

dT = !H RT² Equazione di Van’t Hoff

Se ΔH°<0 la reazione è esotermica e quindi il secondo membro dell’ l’equazione di Van’t Hoff é negativo per cui

d(lnK)/dT<0 e quindi K diminuisce con T