Dei matematici norvegesi scoprirono che all’equilibrio in una reazione esisteva un rapporto costante tra le concentrazioni dei prodotti e quelle dei reagenti, ognuna elevato al proprio coefficiente stechiometrico.
Per esempio se consideriamo la reazione:
→ +
Il rapporto considerato dai due matematici è:
= una costante
I reagenti sono messi tra parentesi quadre perchè indicano la loro concentrazione molare espressa in mol/L, e gli esponenti sono i coefficienti stechiometrici.
Se in tale formula si inseriscono i valori sperimentali, si ottiene un valore costante, chiamato costante di equilibrio . Tale valore dipende solo dalla temperatura.
La costante quindi assume valori diversi al variare della temperatura, infatti per ogni diverso valore di temperatura , esiste un diverso valore della costante all’equilibrio e diverse concentrazioni di reagenti e prodotti.
Se tale rapporto lo si volesse scrivere con una regola generale. La reazione da cui si parte è:
aA + bB ⇔ cC + dD
Il rapporto quindi è:
=
Tale rapporto rappresenta la legge di equilibrio chimico detta anche legge dell’azione di massa o di Guldeberg’e Waage il cui enunciato è:
In un sistema chimico in equilibrio, a una temperatura costante, il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni molari dei prodotti e il prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti, elevate ognuno al proprio coefficiente stechiometrico, è costante.
La grandezza della costante di equilibrio ci indica quanto la reazione si sposta verso la formazione dei prodotti quando è stato raggiunto l’equilibrio.
Se la costante è molto grande, vuol dire che la reazione è quasi del tutto spostata verso i prodotti, quindi la reazione è quasi completa.L’equilibrio è spostato verso i prodotti, quindi verso destra.
Se la costante è molto piccola, si forma una quantità minima di prodotto e quindi si è trasformata solo una piccola quantità di reagenti, quindi la reazione è spostata verso quest’ultimi, cioè verso sinistra.
Se la costante è circa 1, le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti sono praticamente uguali.
Nelle reazioni omogenee in fase gassosa si può esprimere la legge dell’azione di massa in termini di pressioni parziali.
Quindi avremo la reazione generale come:
aA + bB ⇔ cC + dD però tutti allo stato gassoso.
Il rapporto come:
=
Per distinguere le due costanti all’equilibrio, quando si parla di concentrazioni si userà , di pressioni . Tali costanti , quando riguardano una stessa reazione, a parità di temperatura, non indicano due equilibri differenti. Infatti, sono in relazione tra loro perchè la pressione parziale di un gas dipende dalla sua concentrazione molare.
Vedi programma di chimica
