1. Comprensione dell'equilibrio:
* Equilibrium è uno stato in cui i tassi delle reazioni in avanti e inversa sono uguali e la variazione netta nelle concentrazioni di reagenti e prodotti è zero.
* All'equilibrio, il sistema è in uno stato di equilibrio dinamico, con reazioni in avanti e inversa che continuano ma a tariffe uguali.
2. La costante di equilibrio (k):
* Per una reazione reversibile generale: AA + BB ⇌ CC + DD
* La costante di equilibrio (k) è definita come:
K =([c]^c * [d]^d) / ([a]^a * [b]^b)
* Dove:
* [A], [B], [C] e [D] sono le concentrazioni di equilibrio dei reagenti e dei prodotti.
* A, B, C e D sono i coefficienti stechiometrici dell'equazione chimica bilanciata.
3. Determinazione di K:
* sperimentalmente:
* Misurare le concentrazioni di equilibrio di tutti i reagenti e prodotti. Questo può essere fatto usando varie tecniche analitiche, come spettrofotometria, titolazione o cromatografia.
* Sostituire le concentrazioni misurate nell'espressione costante di equilibrio.
* Dai dati termodinamici:
* usando il cambiamento di energia libera di Gibbs (ΔG °) della reazione:
* ΔG ° =-rtlnk
* Dove:
* R è la costante di gas ideale
* T è la temperatura in Kelvin
* Calcola k usando l'equazione sopra.
4. Interpretazione di K:
* k> 1: I prodotti sono favoriti in equilibrio e la reazione procederà in gran parte al completamento.
* k <1: I reagenti sono favoriti all'equilibrio e la reazione non procederà molto al completamento.
* k =1: La reazione è in equilibrio con uguale quantità di reagenti e prodotti.
Punti importanti:
* Dipendenza dalla temperatura: La costante di equilibrio dipende dalla temperatura. Una variazione di temperatura sposterà la posizione di equilibrio e cambierà il valore di K.
* unità: La costante di equilibrio è una quantità senza dimensioni, il che significa che non ha unità.
* Equilibri eterogenei: Per le reazioni che coinvolgono solidi e/o liquidi, l'espressione costante di equilibrio non include le concentrazioni di solidi o liquidi puri, poiché le loro concentrazioni rimangono relativamente costanti.
Comprendendo il concetto di equilibrio e costante di equilibrio, possiamo prevedere la direzione e l'estensione di una reazione, che è cruciale in vari campi come chimica, biochimica e ingegneria chimica.
