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Principio di Le Châtelier (equilibrio chimico)

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view post Posted on 10/1/2010, 19:10          
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Se una reazione è all'equilibrio e noi cambiamo le condizioni in cui essa avviene (concentrazione delle sostanze, temperatura, pressione) la composizione del sistema cambierà, finchè si raggiunge un nuovo equilibrio, che riduce in parte l'effetto della variazione che è stata apportata.

Questa legge è nota come il principio di Le Châtelier :
Se un sistema all'equilibrio
viene sottoposto a una variazione di pressione, temperatura o
concentrazione di un componente,
esso tenderà a raggiungere
un nuovo equilibrio,
in modo da opporsi a questa variazione.

1. Concentrazione delle sostanze

Per capire come funziona il principio di Le Châtelier consideriamo la reazione di formazione dello ioduro di idrogeno (HI) a partire da idrogeno (H2) e iodio (I2) :

H2 + I2 2 HI

Consideriamo un miscuglio di queste tre sostanze all'equilibrio, e supponiamo di aggiungere altro idrogeno [variazione apportata al sistema] nel contenitore.

Il principio di Le Châtelier stabilisce che l'equilibrio si sposterà in modo da ridurre la quantità di H2 ["risposta" del sistema].

Questo può avvenire se un po' dell'H2 si consuma, reagendo con I2 per formare più HI [spiegazione della "risposta"] (in altre parole, se la reazione diretta prevale su quella inversa) . I chimici dicono che “l'equilibrio si sposta a destra".

Il seguente diagramma mostra come potrebbero cambiare nel tempo le concentrazioni dei tre componenti di questa reazione:

image

Inizialmente, le concentrazioni dei tre componenti non cambiano nel tempo perchè il sistema è all'equilibrio.

L'aggiunta di idrogeno (H2) al sistema distrugge l'equilibrio.

Per far diminuire l'idrogeno, l'equilibrio si sposta a destra (aumenta la reazione fra idrogeno (H2) e iodio (I2) – che si consumano – e si forma altro ioduro di idrogeno (HI) ).

Nel nuovo stato di equilibrio c'è più idrogeno di quanto ce ne fosse inizialmente, ma non tanto quanto ce n'era dopo l'aggiunta; la variazione che abbiamo fatto (l'aggiunta di H2) è stata parzialmente neutralizzata dallo "spostamento a destra" dell'equilibrio .


Effetto della Temperatura

Se una reazione è all'equilibrio e noi cambiamo le condizioni in cui essa avviene (concentrazione delle sostanze, temperatura, pressione) la composizione del sistema cambierà, finchè si raggiunge un nuovo equilibrio, che riduce in parte l'effetto della variazione che è stata apportata.

Questa legge è nota come il principio di Le Châtelier :
Se un sistema all'equilibrio
viene sottoposto a una variazione di pressione, temperatura o
concentrazione di un componente,
esso tenderà a raggiungere
un nuovo equilibrio,
in modo da opporsi a questa variazione.

Temperatura

Il diossido di azoto (NO2) è un gas rosso bruno utilizzato per sintetizzare l'acido nitrico, da cui si ottengono fertilizzanti per l'agricoltura.

Il diossido di azoto viene trasportato liquefatto sotto pressione; il liquido è in realta una miscela in equilibrio di biossido d'azoto e di tetrossido
di diazoto (N2O4) incolore.

image


Da che parte si sposta l'equilibrio se, per esempio, facciamo aumentare la temperatura? [variazione apportata al sistema]

Il principio di Le Châtelier ci dice che le cose cambieranno in modo che ci sia una diminuzione di temperatura.["risposta" del sistema]

Come è possibile che avvenga ciò? Delle due reazioni che avvengono in un sistema all'equilibrio, sicuramente una è esotermica e l'altra è endotermica. Ebbene la diminuzione di temperatura sarà provocata da una accelerazione della reazione endotermica (quella che assorbe energia). [spiegazione della "risposta"]

Nel nostro caso la reazione endotermica è la reazione inversa, quindi l'equilibrio si sposterà verso sinistra, e il miscuglio di gas sarà più intensamente colorato perchè si forma dell'altro NO2.

image

Dunque per prevedere l'effetto della temperatura è necessario sapere quale delle due reazioni è esotermica o endotermica.


Effetto Della Pressione

Se una reazione è all'equilibrio e noi cambiamo le condizioni in cui essa avviene (concentrazione delle sostanze, temperatura, pressione) la composizione del sistema cambierà, finchè si raggiunge un nuovo equilibrio, che riduce in parte l'effetto della variazione che è stata apportata.

Questa legge è nota come il principio di Le Châtelier :
Se un sistema all'equilibrio
viene sottoposto a una variazione di pressione, temperatura o
concentrazione di un componente,
esso tenderà a raggiungere
un nuovo equilibrio,
in modo da opporsi a questa variazione.

3. Pressione

Una variazione di pressione ha effetto su un equilibrio chimico solo se vi sono reagenti o prodotti allo stato gassoso, e se vi è una differenza di numero di molecole tra i reagenti gassosi e i prodotti gassosi.

Una variazione di pressione non modificherà dunque il seguente equilibrio

CH3COOH (aq) + H2O (l) CH3COO-(aq) + H3O+(aq)

perchè non vi sono gas. E nemmeno il seguente equilibrio

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)

dato che vi sono due molecole di gas fra i reagenti e due fra i prodotti.

Quale sarà invece l'effetto di un aumento di pressione sul seguente equilibrio? [variazione apportata al sistema]

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

Il principio di Le Châtelier stabilisce che l'equilibrio si sposterà in modo da ridurre la pressione ["risposta" del sistema].

Poichè la pressione di un gas è dovuta agli urti delle particelle del gas contro le pareti del contenitore, la pressione diminuisce se l'equilibrio si sposta dalla parte dove vi sono meno molecole di gas. [come si realizza la "risposta"]

In questo caso quindi un aumento di pressione farà spostare l'equilibrio verso destra (fra i prodotti infatti vi sono 2 molecole di gas, mentre fra i reagenti ve ne sono 4).



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Edited by .:._Silver_.:. - 7/5/2011, 10:09
 
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