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Equilibrio chimico |
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Una reazione chimica é un processo o un insieme di processi che porta alla trasformazione di alcune sostanze in altre sostanze. La rappresentazione simbolica consiste nello scrivere le formule grezze delle molecole dei reagenti seguite da una freccia e poi le formule dei prodotti ottenuti. Se A e B sono i reagenti e C e D sono i prodotti si scrive: A + B cC +D Se indichiamo con a il numero di molecole della sostanza A con b quello della sostanza B ecc. avremo : aA +bB ccC +dD come esempio pratico: 2H2+O2 "2H2O ossia 2 molecole di idrogeno reagiscono con una molecola di ossigeno per dare 2 molecole d'acqua. A volte per una reazione chimica si parla di equilibrio. Il concetto che sta sotto queste parole é il seguente: la velocità della reazione diretta é uguale alla velocità della reazione inversa. La reazione diretta é quella che porta dai reagenti ai prodotti di reazione, la reazione inversa é quella che porta dai prodotti ai reagenti. Il simbolismo per descrivere questo tipo di processo é quello di usare una doppia freccia: aA +bB DcC +dD A volte per le reazioni di equilibrio si usa il termine reversibili per quelle in cui non esiste l'equilibrio si usa il termine irreversibili o complete. La chimica fisica ha dimostrato che in un equilibrio chimico é costante (a temperatura costante) il rapporto tra le concentrazione dei prodotti e quella dei reagenti ognuna elevata al coeficiente di reazione...... ossia il prodotto [C]c [D]d diviso il prodotto [A]a [B]b ha sempre lo stesso valore numerico. La cosa é particolarmente utile in quanto ci permette di calcolare le concentrazioni di alcune sostanze quando sono note le concentrazioni di altre sostanze. Facciamo alcuni esempi: La dissociazione dell'acido acetico in ambiente acquoso......... CH3COOH DCH3COO-- + H+ é una reazione di equilibrio, ossia nell'unità di tempo il numero di molecole di acido che si dissociano è uguale al numero di quelle che si riassociano. A 25°C la costante di dissociazione é 1,8x10-5 [CH3COO-][ H+]/[CH3COOH] =1,8x10-5 Calcoliamo adesso il valore di [ H+] per una soluzione 0,1N di acido acetico. Schematizziamo tenendo conto che [ H+]=[CH3COO-] [CH3COOH] [CH3COO-] [ H+]
sostituendo nella formula della costante [ H+]2/(0,1-[ H+])=1,8x10-5 da cui [ H+]2 =1,8x10-5 (0,1- [ H+]) e poi [ H+]2=1,8x10-5 0,1 - 1,8x10-5x[ H+] e quindi [ H+]2=1,8x10-6-1,8x10-5x[ H+] infine [ H+]2+1,8x10-5*x[ H+]-1,8x10-6=0 Risolviamo l'equazione di 2° grado : delta=(1,8x10-5)2+4x1,8x10-6 @ 7,2x10-6 (trascuriamo il pezzo (1,8x10-5)2 che é almeno 10.000 volte più piccolo ) e poi procediamo con l'equazione[ H+]=radicequadrata(7,2x10-6)=2,68x10-3 In conclusione [CH3COO-] = [ H+] =2,68x10-3 [CH3COOH] = 0,1-2,68x10-3 @ 0,1
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