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La Costante di equilibrio dice fino a che punto i reagenti si sono trasformati in prodotti.

Ogni reazione ha una sua costante di equilibrio in funzione di temperatura e pressione.

La costante di equilibrio Keq è un concetto generale, che si traduce in Kc cioè costante delle concentrazioni molari in ambiente liquido e in Kp o costante delle pressioni nelle miscele di gas.

Equilibrio chimico

Equilibrio omogeneo ed eterogeneo

Se l’equilibrio è solo in fase liquida o solo in fase gassosa, si parla di equilibrio omogeneo:

esempio H2 (gassoso) + I2 (gassoso) >< 2HI (gassoso)

Invece se ci sono sia gas che liquidi si parla di equilibrio eterogeneo:

esempio CaCO3 (solido ) >< CaO (solido ) + CO2 (gassoso).

Costante Kc [concentrazioni]

La Keq è una costante all’equilibrio, nei solidi e liquidi si parla di costante di equilibrio Kc che varia in funzione della temperatura.

Esempio: la reazione H2 + I2 > 2HI, vediamo la variazione della Kc all’aumento della temperatura:

Temperatura °KEquilibrio Kc
298794
500160
70054
71350
76346

Una costante maggiore di 1 vuol dire che ci sono più prodotti che reagenti e viceversa.

Se la Kc è molto grande significa che si produrrà molto, se invece la Kc è molto piccola, ad. es. 10 alla meno…, significa che si sono formati pochissimi prodotti.

reazioneTemperatura °KEquilibrio Kc
H2+Cl2 > HCl3004 X 10 alla 31°
H2+Cl2 > HCl10005,1 X 10 alla 8°
Cl2 >< 2Cl10001,2 X 10 alla meno 7°
Cl2 >< 2Cl12001,7 X 10 alla meno 5°

Variazione della Kc in funzione della direzione della reazione

Osserviamo la reazione H2 + I2 >< 2HI e il suo inverso 2HI >< H2 + I2 a temperature simili

Reazione Temperatura °KEquilibrio Kc
H2 + I2 >< 2HI 76346
2HI >< H2 + I2 7830,022

Nota di merito: si utilizza l’esempio della reazione H2 + I2 >< 2HI, perché H2 e HI sono incolori, mentre I2 è violetto. Macroscopicamente sono evidenti le varie sfumature di violetto che testimoniano anche una minima presenza di iodio molecolare restante. Anche quando la reazione va molto a destra, resta sempre una leggera sfumatura violetta a testimoniare un minimo di iodio libero (I2).

Esercizio.: Ossidiamo l’anidride solforosa per ottenere l’anidride solforica e calcoliamo la Kc o costante di equilibrio

reazione: 2SO2 + O2 = 2SO3

Non conosciamo temperatura e pressione in cui avviene, sappiamo solo che il 40% del volume del gas è formato da anidride solforica SO3. Determiniamo prima i volumi degli altri 2 gas e poi la costante all’equilibrio

Semplicemente i gas restanti fanno il 60%, in rapporto 2 a 1, quindi 40 di SO2 e 20 di O2.

costante all’equilibrio = [prodotto] / [reagenti] = 0,40^2 / 0,40^2 X 0,20 = 1/0,20 = 5