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Determinazione delle pressioni all’equilibrio

Per la determinazione delle pressioni all’equilibrio quando sono presenti specie allo stato gassoso si può procedere in modo analogo al calcolo delle concentrazioni

Per la determinazione delle pressioni parziali delle specie all’equilibrio bisogna conoscere:

1)      La reazione bilanciata

2)      Il valore della costante di equilibrio

3)      Le quantità iniziali di ogni specie espresse in termini, ad esempio, di molarità o di pressione parziale

4)      La direzione in cui la reazione procede per stabilire l’equilibrio

A questo punto si procede secondo i seguenti steps:

• Si scrive l’espressione dell’equilibrio relativa alla reazione
• Si controlla che le quantità siano espresse in unità di misura congrue
• Si determina la direzione della reazione calcolando il quoziente di reazione se essa non è determinata in modo evidente
• Si costruisce una I.C.E. chart (essendo I.C.E. un acronimo di Initial Change Equilibrium) e si determinano le quantità delle specie all’equilibrio in termini di una sola incognita
• Si sostituiscono tali quantità nell’espressione della costante di equilibrio e si risolve rispetto all’incognita
• Si calcolano le concentrazioni di ciascuna specie all’equilibrio tenendo conto delle concentrazioni iniziali e delle variazioni

Calcolo delle pressioni parziali

Calcolare le pressioni parziali di tutte le specie all’equilibrio se 2.00 atm di SO₃, 0.150 atm di SO₂, 0.200 atm di NO₂ e 1.50 atm di NO vengono poste in un contenitore alla temperatura di 460°C sapendo che la costante di equilibrio K_p è 85.0

La reazione è la seguente:

SO₂(g) + NO₂ (g) ⇌ NO (g) + SO₃ (g)

• Scriviamo l’espressione dell’equilibrio relativa alla reazione:

K_p = P_(NO)P_(SO3) / P_(SO2)P_(NO2) = 85.0

• Poiché viene usata K_p non è necessario fare alcuna conversione dal momento che le unità di misura sono appropriate.
• Dato che sono presenti all’inizio sia i reagenti che i prodotti bisogna calcolare il quoziente di reazione per prevedere il quale direzione si sposta l’equilibrio:

Q = (2.00)(1.50)/ (0.150)(0.200) = 100

Poiché Q > K_p la reazione procederà da destra a sinistra

	SO2	NO2	NO	SO3
Pressione iniziale	0.150	0.200	1.50	2.00
Variazione	+x	+x	-x	-x
Equilibrio	0.150+x	0.200+x	1.50-x	2.00-x

 

• Sostituiamo tali quantità nell’espressione della costante di equilibrio e risolviamo rispetto a x:

85.0 = ( 1.50-x)(2.00-x)/ (0.150+x)(0.200+x)

Si ottiene x = 0.013 atm

• Calcoliamo le pressioni di ciascuna specie all’equilibrio tenendo conto delle concentrazioni iniziali e delle variazioni:

P (SO₂) = 0.150 + x = 0.150 + 0.013 = 0.163 atm

P (NO₂) = 0.200 + x = 0.200 + 0.013 = 0.213 atm

P (NO) = 1.50 – x = 1.50 – 0.013 = 1.49 atm

P (SO₃) = 2.00 – x = 2.00 – 0.013 = 1.99 atm