Determinazione delle pressioni all’equilibrio quando sono presenti specie allo stato gassoso
La determinazione delle pressioni all’equilibrio quando sono presenti specie allo stato gassoso si può procedere in modo analogo al calcolo delle concentrazioni. Per la determinazione delle pressioni parziali delle specie all’equilibrio è necessario conoscere la reazione bilanciata, il valore della costante di equilibrio, le quantità iniziali di ogni specie espresse in termini di molarità o di pressione parziale, e la direzione in cui la reazione procede per stabilire l’equilibrio.
A questo punto si procede attraverso i seguenti passaggi:
– Si scrive l’espressione dell’equilibrio relativa alla reazione.
– Si controlla che le quantità siano espresse in unità di misura congrue.
– Si determina la direzione della reazione calcolando il quoziente di reazione se essa non è determinata in modo evidente.
– Si costruisce una I.C.E. chart (essendo I.C.E. un acronimo di Initial Change Equilibrium) e si determinano le quantità delle specie all’equilibrio in termini di una sola incognita.
– Si sostituiscono tali quantità nell’espressione della costante di equilibrio e si risolve rispetto all’incognita.
– Si calcolano le concentrazioni di ciascuna specie all’equilibrio tenendo conto delle concentrazioni iniziali e delle variazioni.
Calcolo delle pressioni parziali
Per esempio, consideriamo il calcolo delle pressioni parziali di tutte le specie all’equilibrio nelle seguenti condizioni:
Siano dati 2.00 atm di SO3, 0.150 atm di SO2, 0.200 atm di NO2 e 1.50 atm di NO nel contenitore alla temperatura di 460°C, sapendo che la costante di equilibrio Kp è 85.0. La reazione è la seguente: SO2(g) + NO2(g) ⇌ NO(g) + SO3(g).
Scriviamo l’espressione dell’equilibrio relativa alla reazione: Kp = P(NO)P(SO3) / P(SO2)P(NO2) = 85.0.
Poiché viene usata Kp non è necessario fare alcuna conversione dal momento che le unità di misura sono appropriate. Dato che sono presenti all’inizio sia i reagenti che i prodotti, bisogna calcolare il quoziente di reazione per prevedere il quale direzione si sposta l’equilibrio: Q = (2.00)(1.50)/ (0.150)(0.200) = 100. Poiché Q > Kp, la reazione procederà da destra a sinistra.
Successivamente, si procede a sostituire tali quantità nell’espressione della costante di equilibrio e si risolve rispetto a x: 85.0 = ( 1.50-x)(2.00-x)/ (0.150+x)(0.200+x). Si ottiene x = 0.013 atm.
Infine, si calcolano le pressioni di ciascuna specie all’equilibrio tenendo conto delle concentrazioni iniziali e delle variazioni: P (SO2) = 0.150 + x = 0.150 + 0.013 = 0.163 atm; P (NO2) = 0.200 + x = 0.200 + 0.013 = 0.213 atm; P (NO) = 1.50 – x = 1.50 – 0.013 = 1.49 atm; P (SO3) = 2.00 – x = 2.00 – 0.013 = 1.99 atm.