Equilibri chimici in soluzione




effervescenza

Consideriamo due generici reagenti A e B che reagendo in soluzione forniscano i prodotti C e D:

$ \sf \moveright{5em} {1)\ A + B \to C + D } $

Se i prodotti di reazione restano in soluzione, via via che procede la reazione in soluzione saranno presenti le specie chimiche A, B, C e D e possiamo presumere che sia anche possibile che avvenga la reazione opposta:

$ \sf \moveright{5em} {2)\ C + D \to A + B } $

La reazione è reversibile, e viene rappresentata con la doppia freccia:

$ \sf \moveright{5em} {3)\ A + B \rightleftharpoons C + D } $

Se uno dei prodotti è scarsamente solubile e precipita, oppure, se uno dei prodotti è un gas e si libera nell’atmosfera non potrà avvenire la reazione inversa, perché si sottrae alla possibilità di reagire. Allora la reazione è irreversibile, perché procede in un’unica direzione.

Ritorniamo all’ipotesi che la reazione sia reversibile.

La reazione $ \sf {A + B \to C + D } $, ad una determinata temperatura, procede con una velocità $\sf v_1 $ che dipende dal tipo di reazione e dalla concentrazione dei reagenti, quindi inizialmente sarà più rapida, poi, via via che i reagenti si consumano, rallenterà.

La reazione $ \sf {C + D \to A + B } $ procede con una velocità $\sf v_2 $ che dipende dal tipo di reazione e dalla concentrazione dei reagenti, quindi, inizialmente sarà molto lenta, poi via via che le la loro concentrazione aumenta, diverrà più veloce.

Quando $\sf v_1 = v_2 $ apparentemente nella soluzione non avviene nulla, ma noi sappiamo che tante molecole delle specie A e B si trasformano in C e D quante C e D si trasformano in A e B.

Nel caso più semplice,

$ \sf \moveright{5em} {v_1 = k_1[A][B]} $

e

$ \sf \moveright{5em} {v_2 = k_2[C][D]} $

quando $ \sf v_1 = v_2 $, allora

$ \sf \moveright{5em} {{k_1[A][B]}= k_2[C][D]} $

e, trasformando

$ \sf \moveright{5em} {K_{eq}= \fraz{k_1}{k_2}= \fraz{[C][D]}{[A][B]}} $

$\sf K_{eq} $ rappresenta la costante di equilibrio di una reazione, e dipende dal tipo di reazione chimica e dalla temperatura.

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docente di scienze
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