Reazione di equilibiro

Materie:Appunti
Categoria:Fisica

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Testo

Reazione di equilibrio
Non tutte le reazioni avvengono in modo completo, con trasformazione totale delle sostanze iniziali in quelle finali. Spesso accade invece che la trasformazione a un certo punto si arresta e non va più avanti spontaneamente.
FACCIAMO UN ESEMPIO.
Se noi mettiamo a reagire azoto e idrogeno allo stato gassoso, operando con una temperatura di 200° C, una pressione di 1atm e in presenza di un catalizzatore adatto, la reazione inizia regolarmente e si forma il triidruro di azoto NH3 (ammoniaca)
Quando però l’ammoniaca ha raggiunto una concentrazione del 15,3% la trasformazione si ferma. Variando la temperatura e la pressione varia anche la percentuale di ammoniaca prodotta, ma bisogna arrivare fino a 1000atm perché questa percentuale, alla temperatura considerata, salga al 98%.
Questo ci fa pensare che la reazione tra azoto e idrogeno sia un processo reversibile che può cioè avvenire nei due sensi. Più esattamente dobbiamo considerare in esso due reazioni, una diretta da sinistra a destra e una da destra a sinistra.
Per esprimere ciò useremo due frecce:

Fino a quando queste reazioni procedono con velocità diversa una di esse prevale sull’altra, mentre se le due velocità sono uguali i due effetti si annullano.
Quando le due reazioni procedono con la stessa velocità diremo che il sistema reagente si trova in uno stato di equilibrio chimico
Riferendoci ad una reazione generica che possiamo scrivere così:

e supponiamo di partire dalla sostanza A e B che chiameremo sostanze iniziali, per giungere alle sostanze C e D che chiameremo sostanze finali.
Se le condizioni sono favorevoli ha inizio spontaneamente la reazione da sinistra a destra, ma, ad un certo punto comincerà ad avvenire quella inversa fino al momento in cui tutte e due le reazioni procederanno con la stessa velocità.
In condizioni normali una reazione dovrebbe portare sempre ad uno stato di equilibrio.
Come mai allora alcune reazioni procedono solo in un senso fino a loro completamento?
La risposta è semplice: ciò può avvenire se una delle due reazioni viene impedita, e per fare questo non c’è che un modo: togliere di mezzo almeno una delle sostanze che dovrebbero reagire.
Esempio:

Questa reazione raggiunge regolarmente uno stato di equilibrio. Se ora però noi apriamo il recipiente, il biossido di carbonio che è un gas si allontana completamente disperdendosi nell’aria e quindi non è più disponibile per la reazione inversa. Di conseguenza l’equilibrio viene annullato e la reazione procede tutta da sinistra a destra.
Ciò accade tutte le volte che in una reazione c’è sviluppo di gas.
Vediamo ora di stabilire una relazione tra le concentrazioni nelle sostanze partecipanti ad un equilibrio chimico
V1=
V2=
V1= V2
=
costante di equilibrio
Questa espressione è nota col nome di legge delle masse.
Ogni processo chimico che si svolge in un sistema chiuso, nel quale cioè non vi siano scambi di materia con l’esterno, tende a raggiungere uno stato di equilibrio cui corrisponde un determinato rapporto tra le concentrazioni delle sostanze componenti nel sistema.

Reazione di equilibrio
Non tutte le reazioni avvengono in modo completo, con trasformazione totale delle sostanze iniziali in quelle finali. Spesso accade invece che la trasformazione a un certo punto si arresta e non va più avanti spontaneamente.
FACCIAMO UN ESEMPIO.
Se noi mettiamo a reagire azoto e idrogeno allo stato gassoso, operando con una temperatura di 200° C, una pressione di 1atm e in presenza di un catalizzatore adatto, la reazione inizia regolarmente e si forma il triidruro di azoto NH3 (ammoniaca)
Quando però l’ammoniaca ha raggiunto una concentrazione del 15,3% la trasformazione si ferma. Variando la temperatura e la pressione varia anche la percentuale di ammoniaca prodotta, ma bisogna arrivare fino a 1000atm perché questa percentuale, alla temperatura considerata, salga al 98%.
Questo ci fa pensare che la reazione tra azoto e idrogeno sia un processo reversibile che può cioè avvenire nei due sensi. Più esattamente dobbiamo considerare in esso due reazioni, una diretta da sinistra a destra e una da destra a sinistra.
Per esprimere ciò useremo due frecce:

Fino a quando queste reazioni procedono con velocità diversa una di esse prevale sull’altra, mentre se le due velocità sono uguali i due effetti si annullano.
Quando le due reazioni procedono con la stessa velocità diremo che il sistema reagente si trova in uno stato di equilibrio chimico
Riferendoci ad una reazione generica che possiamo scrivere così:

e supponiamo di partire dalla sostanza A e B che chiameremo sostanze iniziali, per giungere alle sostanze C e D che chiameremo sostanze finali.
Se le condizioni sono favorevoli ha inizio spontaneamente la reazione da sinistra a destra, ma, ad un certo punto comincerà ad avvenire quella inversa fino al momento in cui tutte e due le reazioni procederanno con la stessa velocità.
In condizioni normali una reazione dovrebbe portare sempre ad uno stato di equilibrio.
Come mai allora alcune reazioni procedono solo in un senso fino a loro completamento?
La risposta è semplice: ciò può avvenire se una delle due reazioni viene impedita, e per fare questo non c’è che un modo: togliere di mezzo almeno una delle sostanze che dovrebbero reagire.
Esempio:

Questa reazione raggiunge regolarmente uno stato di equilibrio. Se ora però noi apriamo il recipiente, il biossido di carbonio che è un gas si allontana completamente disperdendosi nell’aria e quindi non è più disponibile per la reazione inversa. Di conseguenza l’equilibrio viene annullato e la reazione procede tutta da sinistra a destra.
Ciò accade tutte le volte che in una reazione c’è sviluppo di gas.
Vediamo ora di stabilire una relazione tra le concentrazioni nelle sostanze partecipanti ad un equilibrio chimico
V1=
V2=
V1= V2
=
costante di equilibrio
Questa espressione è nota col nome di legge delle masse.
Ogni processo chimico che si svolge in un sistema chiuso, nel quale cioè non vi siano scambi di materia con l’esterno, tende a raggiungere uno stato di equilibrio cui corrisponde un determinato rapporto tra le concentrazioni delle sostanze componenti nel sistema.

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