Per la determinazione delle concentrazioni delle specie all’equilibrio bisogna conoscere la costante di equilibrio e le concentrazioni iniziali
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
Determinazione delle concentrazioni all’equilibrio
Esempio guidato
1) 0.050 moli di H2 e 0.050moli di Br2 vengono messe in un recipiente avente volume pari a 5.0 L e si riscalda fino alla temperatura di 700 K. Calcolare le concentrazioni delle specie all’equilibrio sapendo che la costante Kc a 700 K è pari a 64
La reazione è la seguente:
H2 + Br2 ⇌ 2 HBr
- Scriviamo l’espressione dell’equilibrio relativa alla reazione
Kc = [HBr]2 / [H2][ Br2] = 64
- Poiché viene usata Kc è necessario esprimere le concentrazioni delle specie in termini di molarità
[H2] = 0.050 / 5.0 = 0.010 M e [Br2] = 0.050 / 5.0 = 0.010 M
- L’unica direzione verso la quale può procedere l’equilibrio è verso destra in quanto all’inizio non è presente HBr
- Costruiamo una I.C.E. chart e determiniamo le quantità delle specie all’equilibrio in termini di una sola incognita
| H2 | Br2 | HBr | |
| Stato iniziale | 0.010 | 0.010 | 0 |
| Variazione | -x | -x | +2x |
| Equilibrio | 0.010-x | 0.010-x | 2x |
- Sostituiamo tali quantità nell’espressione della costante di equilibrio e risolviamo rispetto a x
64 = (2x)2/ (0.010-x)(0.010-x) = (2x)2/ (0.010-x)2
Onde evitare lunghi calcoli poiché nell’espressione compaiono, a destra due termini al quadrato facciamo la radice di ambo i membri:
8 = 2x/ 0.010-x
0.08 – 8x = 2x
0.08 = 10 x
Da cui x = 0.008 M
- Calcoliamo le concentrazioni di ciascuna specie all’equilibrio tenendo conto delle concentrazioni iniziali e delle variazioni:
[H2] = [Br2] = 0.010- 0.008 = 0.002 M e [HBr] = 2x = 2 ( 0.008) = 0.016 M