In breve: l'equilibrio chimico è lo stato dinamico in cui la velocità della reazione diretta uguaglia quella inversa e le concentrazioni restano costanti. La costante di equilibrio ne misura la posizione; il principio di Le Chatelier prevede come reagisce a una perturbazione.
Cinetica ed equilibrio spiegano il "quando" e il "quanto" delle reazioni, completando ciò che accade agli ioni in acidi, basi e pH. Chiude il blocco di Chimica fisica del semestre filtro.
Velocità di reazione
La velocità di reazione misura quanto rapidamente reagenti si trasformano in prodotti. Dipende dalla concentrazione dei reagenti, dalla temperatura, dalla superficie di contatto e dai catalizzatori. Il modello degli urti la spiega bene: perché una reazione avvenga servono urti abbastanza energetici (superiori all'energia di attivazione) e con l'orientamento giusto. Un catalizzatore abbassa l'energia di attivazione senza consumarsi.
L'equilibrio chimico
Nelle reazioni reversibili si raggiunge l'equilibrio chimico quando la velocità diretta uguaglia quella inversa: le concentrazioni si stabilizzano, ma le reazioni continuano (equilibrio dinamico). La costante di equilibrio (K) è il rapporto tra concentrazioni dei prodotti e dei reagenti, elevate ai rispettivi coefficienti. Se K è grande, l'equilibrio è spostato verso i prodotti; se è piccolo, verso i reagenti.
Il principio di Le Chatelier
Il principio di Le Chatelier prevede la risposta a una perturbazione: il sistema si sposta nel verso che la attenua. Cambiare concentrazione o pressione sposta l'equilibrio ma non cambia K; cambiare la temperatura sposta l'equilibrio e modifica anche il valore di K. Un catalizzatore, invece, non sposta l'equilibrio: fa solo raggiungere più in fretta lo stesso stato.
| Perturbazione | Risposta del sistema |
|---|---|
| Aumento di un reagente | sposta verso i prodotti |
| Aumento di pressione | verso il lato con meno moli gassose |
| Aumento di temperatura | verso il verso endotermico |
| Aggiunta di catalizzatore | nessuno spostamento, solo più veloce |
Domande frequenti
Cos'è l'equilibrio chimico?
È la condizione in cui, in una reazione reversibile, la velocità della reazione diretta uguaglia quella inversa. Le concentrazioni di reagenti e prodotti restano costanti nel tempo, pur continuando le reazioni: è un equilibrio dinamico.
Cos'è la costante di equilibrio?
È il rapporto tra le concentrazioni dei prodotti e dei reagenti all'equilibrio, ciascuna elevata al proprio coefficiente stechiometrico. Un valore grande indica un equilibrio spostato verso i prodotti, uno piccolo verso i reagenti.
Cosa afferma il principio di Le Chatelier?
Afferma che se un sistema all'equilibrio viene perturbato (variando concentrazione, pressione o temperatura), il sistema reagisce spostando l'equilibrio nella direzione che tende ad attenuare la perturbazione.
Da cosa dipende la velocità di reazione?
Dalla concentrazione dei reagenti, dalla temperatura, dalla superficie di contatto e dalla presenza di catalizzatori. In generale, più urti efficaci avvengono tra le molecole, più veloce è la reazione.
Cos'è un catalizzatore?
È una sostanza che aumenta la velocità di una reazione abbassando l'energia di attivazione, senza consumarsi. Non sposta l'equilibrio: fa raggiungere più in fretta lo stesso stato finale. Gli enzimi sono catalizzatori biologici.
La temperatura sposta l'equilibrio?
Sì. Aumentando la temperatura l'equilibrio si sposta nel verso endotermico, diminuendola nel verso esotermico. A differenza di concentrazione e pressione, la temperatura modifica anche il valore della costante di equilibrio.