EQUILIBRIO CHIMICO
Prendiamo in esame alcune reazioni chimiche che avvengono in sistemi chiusi
e teniamo presente che dopo l'inizio di una reazione chimica, la reazione dei
reagenti inizialmente elevata diminuisce e la concentrazione dei prodotti
inizialmente bassa aumenta. Le reazioni si possono dividere in due tipologie:
●quelli irreversibili, ovvero quelle che passano dai reagenti e i prodotti in
una sola direzione;
●quelle reversibili/incomplete, ovvero che vanno da entrambe le direzioni
ed in esse i reagenti che si trasformano in prodotti compongono la
reazione diretta e invece i prodotti che si trasformano in reagenti sono
definiti reazione inversa.
La legge della conservazione di massa esprime come la somma della massa
dei reagenti sia uguale alla somma della massa dei prodotti. Se prendiamo in
considerazione una reazione reversibile che avviene in un sistema chiuso e
facciamo reagire le moli dei reagenti, i prodotti si formeranno in funzione del
tempo:
●prima che la reazione abbia inizio sono presenti solo i reagenti e la loro
concentrazione è massima, invece i prodotti sono quasi assenti.
●dopo l'inizio della reazione poiché la concentrazione molare dei
reagenti è alta, anche la probabilità di urti ecaci è elevata e quindi c'è
un aumento della velocità di reazione ed essendo la concentrazione dei
prodotti molto bassa anche la probabilità che avvengano urti ecaci è
molto ridotta;
●con il procedere della reazione la concentrazione molare dei reagenti
diminuisce e con essa anche la velocità della reazione diretta, mentre
aumenta la concentrazione molare dei prodotti e con essa la velocità
della reazione inversa;
●dopo un dato tempo le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti
rimangono costanti la velocità della reazione diretta è uguale alla
velocità della reazione inversa.
La reazione chimica ha raggiunto l'equilibrio, ovvero una condizione in cui la
sua composizione chimica non cambia per un tempo indefinito e le condizioni
del sistema non vengono modificate (proprietà macroscopiche osservabili).
L'equilibrio raggiunto dalle reazioni è un equilibrio dinamico, cioè una
condizione in cui le reazioni dirette e inverse non si arrestano, ma procedono
con la stessa velocità. L'equilibrio chimico è una condizione in cui l'energia
liberata dei reagenti è uguale all'energia liberata dei prodotti e quindi la
variazione di energia libera è uguale a zero.
In una reazione chimica all'equilibrio, il rapporto tra il prodotto delle
concentrazioni molari dei prodotti e il prodotto
delle concentrazioni molari dei reagenti, ciascuno
elevato a un esponente corrispondente al proprio
coeciente stechiometrico è uguale a una
costante K, in cui valore dipende solo dalla
temperatura. Questa reazione determinata
sperimentalmente da Guldberg e Waage esprime la legge di azione di massa.
