Dalla Kc si può giungere alla concentrazione di prodotti e reagenti.

Conoscendo la Kc di una reazione, la temperatura e la pressione posso prevedere fin dove si spingerà la reazione, cioè fino a che punto distruggerà i vecchi reagenti e creerà i nuovi prodotti.

Posso sapere in anticipo la concentrazione di reagenti e la concentrazione di prodotti nel momento in cui si raggiunge l’equilibrio, nel momento in cui la reazione raggiunge l’equilibrio.

Calcolo il prodotto e i reagenti di una reazione all’equilibrio

Calcolo [prodotti] e [reagenti ] della reazione: H2 + I2 >< 2HI, sapendo che la reazione avviene alla temperatura di 440°C o 713°K.

Il primo passo è cercare nella tabella la Kc in funzione della temperatura:

Temperatura °KEquilibrio Kc
298794
500160
70054
71350
76346

Dalla tabella prendiamo la Kc a 713°K: 50.

Sappiamo che se la Kc è uguale a 1 la reazione si ferma a metà, nel senso che il prodotto delle concentrazione dei prodotti è uguale al prodotto delle concentrazione dei reagenti.

La Kc 50 è abbondantemente maggiore di 1, significa che si formerà molto prodotto e resterà poco reagente, ma quanto ?

Dopo questa introduzione, vediamo il quesito per intero:

se in un litro di acqua si aggiunge 1 mole/l-1 di I2 e 2 moli/l-1 di H2,

quanto acido iodidrico si produrrà ?

In una tabella mettiamo i dati del problema:

I2 H2 HI
concentrazioni iniziali 1 2 0
variazioni– X – X 2 X
equilibrio 1 – X 2 – X 2 X

Nella riga delle concentrazioni iniziali mettiamo le moli dei reagenti e dei prodotti all’inizio della reazione: quindi una mole di iodio molecolare I2, due moli di idrogeno molecolare H2, e nessuna mole di ac.iodidrico HI.

Nella riga delle variazioni scriviamo le variazioni delle moli che ci aspettiamo, così come dice la reazione: H2 + I2 >< 2HI, quindi una mole di iodio molecolare I2 , una mole di idrogeno molecolare H2, due moli di ac.iodidrico HI.

ll segno è negativo per i reagenti che diminuiranno e positivo per i prodotti che aumenteranno.

Ora utilizziamo la formula della costante all’equilibrio

Dalla Kc ai prodotti e reagenti
Attenzione: se si ottengono più moli di prodotto, bisognerà elevare la concentrazione alla potenza pari il numero di moli, cioè il coefficiente stechiometrico diventa l’esponente della concentrazione.

50 = [HI]^2° / [I2] [H2]

quel che otteniamo è la variazione di moli, non il valore finale all’equilibrio.

50 = [2X]^ 2° / [1 – X] [2 – X]

se svolgiamo [1 -X] [2 – X] viene: X^2° -3 X +2

50 = 4 X^2° / X^2° -3 X +2

46X^2° – 150 X + 100 = 0

E’ una equazione di secondo grado :

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è equazione-di-2-grado.png

Ora si risolve l’equazione di secondo grado:

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è risoluzione-eq-2-grado.png

il risultato dell’ equazione di secondo grado: 0,935

Riprendiamo la tabella precedente e sostituiamo la X con 0,935

I2 H2 HI
equilibrio 1 – X 2 – X 2 X
1 – 0,935 2 – 0,935 2 * 0,935
moli finali 0,065 1,065 1,870

Se invece abbiamo una reazione gassosa, avremo bisogno della costante delle pressioni Kp.