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Nella vita di tutti i giorni, l’equilibrio descrive il senso di equilibrio del corpo. In chimica, l'equilibrio chimico si riferisce a uno stato in cui le concentrazioni di reagenti e prodotti rimangono costanti nel tempo, anche se le reazioni dirette e inverse continuano a verificarsi alla stessa velocità.

Legge dell'equilibrio chimico

La legge dell'equilibrio chimico, spesso espressa tramite la costante di equilibrio (K), afferma che per una reazione a temperatura e pressione costanti, il rapporto tra le concentrazioni del prodotto e le concentrazioni dei reagenti (ciascuno elevato alla potenza dei rispettivi coefficienti stechiometrici) rimane invariato.

Concetto di equilibrio chimico

Consideriamo una reazione reversibile:

A + B <=> C + D

Man mano che la reazione procede, le concentrazioni di C e D aumentano mentre A e B diminuiscono. Alla fine, le velocità di reazione diretta e inversa si equalizzano e le concentrazioni si stabilizzano. Questo equilibrio dinamico è il segno distintivo dell'equilibrio chimico.

Tipi di equilibrio chimico

Gli equilibri possono essere classificati in:

• Omogeneo – reagenti e prodotti risiedono nella stessa fase.
• Eterogeneo – reagenti e prodotti occupano fasi diverse.

Condizioni di equilibrio

Affinché un sistema raggiunga l'equilibrio, deve valere quanto segue:

• Tutte le proprietà misurabili (concentrazione, pressione, colore, ecc.) rimangono costanti a una temperatura fissa.
• Il sistema può raggiungere l'equilibrio sia dalla direzione in avanti che da quella inversa.
• Un catalizzatore può accelerare l'avvicinamento all'equilibrio ma non altera la sua posizione.
• L'equilibrio è intrinsecamente dinamico.

Fattori che spostano l'equilibrio

Il principio di Le Chatelier prevede come un sistema risponde ai disturbi:

• Cambiamenti di concentrazione – L’aggiunta di reagente fa avanzare la reazione; l'aggiunta del prodotto lo spinge indietro.
• Temperatura – L’innalzamento della temperatura favorisce la direzione endotermica; l'abbassamento della temperatura favorisce la direzione esotermica.
• Pressione – L'aumento della pressione (diminuzione del volume) sposta l'equilibrio verso il lato con meno molecole di gas.
• Catalizzatori – Accelera entrambe le direzioni allo stesso modo, riducendo il tempo per raggiungere l'equilibrio.
• Gas inerti – A volume costante non hanno alcun effetto; a pressione costante possono influenzare la pressione totale.