Definizione di equilibrio chimico

1. Condizione di stabilità presente nelle reazioni reversibili dove le velocità di reazione diretta e inversa rimangono sempre le stesse.

Gatto. grammaticale: sostantivo maschile
in sillabe: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

Equilibrio chimico

C'è una reazione bilancia chimica quando il velocità di reazione diretto è uguale a velocità reazione inversa. Tutto reazione chimica ha una certa spontaneità verso l'equilibrio, e per indagarla lo facciamo attraverso il segno di ∆G, Energia Gibbs free, il che implica che, attraverso il valore di questa grandezza, possiamo prevedere se una reazione avverrà in una certa direzione oppure no.

La variazione della Gibbs Free Energy è espressa, in generale, in condizioni standard come differenza tra le energie dei prodotti e dei reagenti anche allo stato standard:

Mentre, se la reazione avviene in condizioni non standard, la relazione tra ∆Gº e ∆G è determinata dalla seguente espressione:

dove Q è il quoziente di reazione.

Per comprendere le implicazioni della velocità di reazione e dell'equilibrio chimico dobbiamo studiare il segno di ∆G:

Se ∆G è negativo, implica che la reazione è spontanea (avviene) in senso diretto.

Se ∆G è positivo, implica che la reazione non è spontanea (non avviene) in senso diretto.

Mentre, se ∆G=0, non ci sarà variazione, poiché il sistema è in equilibrio e, come già detto, la velocità di reazione diretta è uguale alla velocità di reazione indiretta. Ciò implica che il quoziente di reazione Q è uguale alla costante di equilibrio K, quindi non c'è tendenza a favorire una direzione specifica della reazione.

Poiché Q è definito come:

Per una reazione generica:

Mentre K assume la stessa forma, ma con le concentrazioni in equilibrio.

Se torniamo al caso in cui ∆G è negativo, ciò implica che il quoziente di reazione Q è minore di K (costante di equilibrio), implica che le concentrazioni del prodotto sono inferiori a quelle che dovrebbero essere se la reazione fosse in corso. bilancia. Pertanto, in termini di spontaneità, diventa spontaneo in senso diretto.

Mentre, se ∆G è positivo, ci sarà una preponderanza di prodotti superiore a quella che dovrebbe esserci se il sistema fosse in equilibrio, con Q maggiore di K. Pertanto, la reazione è spontanea nella direzione opposta.

Va notato che la definizione rigorosa di Q e K è data in termini di attività dei prodotti e dei reagenti, definendo l'attività in termini di concentrazione o pressioni come:

Oh bene:

Da lì deriva che sia Q che K sono adimensionali e possono essere considerati sia in concentrazioni che in pressioni parziali.

Quando le concentrazioni o pressioni parziali di prodotti e reagenti rimangono costanti nel tempo, si verifica la situazione equilibrio chimico, mentre si raggiunge una situazione di equilibrio dinamico a causa della velocità di reazione diretta e inversa con identico. È importante evidenziare il dinamismo degli equilibri, la velocità con cui si formano e consumare prodotti e reagenti è lo stesso, motivo per cui le concentrazioni o le pressioni parziali no varia.

Se la condizione si allontana dalla situazione di equilibrio, alcune specie prevarranno su altre e da lì nasce l'espressione che mette in relazione la velocità di reazione diretta e inversa, Kc:

Supponiamo la reazione vista sopra:

Essendo Kd e Ki, le costanti della velocità di reazione rispettivamente nella direzione avanti o indietro.

Di nuovo, se Kc>1, ciò implica che Ki è minore di Kd, quindi c'è un alto grado di conversione dei prodotti in reagenti. In questo caso, l'equilibrio si sposta verso i prodotti.

Il contrario si verifica se Kc<1, il che implica che la velocità di reazione diretta è inferiore alla velocità di reazione indiretta e c'è poco consumo dei reagenti, l'equilibrio si sposta verso i reagenti.

Mentre, se Kc=1, le velocità sono uguali e il sistema è in equilibrio.

È importante definire due questioni: in primo luogo, il valore di questa costante dipende esclusivamente dal temperatura e, a sua volta, varia a seconda della grandezza utilizzata per esprimere le concentrazioni o pressioni di prodotti e reagenti.

Infine il legge L'equilibrio chimico si regola per soluzioni diluite o gas a bassa pressione.