Equilibri gassosi: esempi risolti
Nel seguito vengono presentati esempi risolti riguardanti gli equilibri gassosi. Si analizzano situazioni in cui reagenti e prodotti sono allo stato gassoso e si affrontano calcoli su pressioni parziali e concentrazioni delle specie coinvolte in reazioni reversibili.
Gli equilibri gassosi possono essere omogenei, con reagenti e prodotti tutti in fase gassosa, oppure eterogenei, con coesistenza di fasi solide e gassose, come avviene quando è presente vapore acqueo. La costante di equilibrio può essere espressa in funzione di concentrazioni o pressioni parziali in entrambi i casi.
Il Principio di Le Chatelier è un utile strumento per comprendere gli equilibri gassosi e viene impiegato come nelle altre reazioni reversibili.
Ecco alcuni esempi risolti relativi agli equilibri gassosi:
Esempio 1: Calcolo della pressione parziale di CH4
Si esamina l’equilibrio C (s) + 2 H2(g) ⇌ CH4(g), con Kp=0.262 a 1000 °C. Sapendo che la pressione parziale di H2 è 1.22 atm, si calcola la pressione parziale di CH4. Applicando l’espressione di Kp, si ricava che la pressione parziale di CH4 è 0.390 atm.
Esempio 2: Calcolo delle concentrazioni delle specie all’equilibrio
Si studia l’equilibrio H2(g) + F2(g) ⇌ 2 HF(g), con Kc=115 a 25°C. Si determinano le concentrazioni delle specie all’equilibrio partendo dalle concentrazioni iniziali. Utilizzando l’”I.C.E. chart” e l’espressione di Kc, si ottengono le concentrazioni all’equilibrio: [H2]=[F2]=0.055 M e [HF]=0.59 M.
Esempio 3: Calcolo delle concentrazioni delle specie all’equilibrio
Si osserva l’equilibrio 2 CO2(g) ⇌ 2 CO(g) + O2(g), con Kc=2.0 ∙ 10^-6 a 250°C. Si calcolano le concentrazioni delle specie all’equilibrio a partire dalla concentrazione iniziale di CO2, che è 2.50 M. Utilizzando l’I.C.E. chart e l’espressione di Kc, si stabiliscono le concentrazioni all’equilibrio: [CO2]=2.47 M, [CO]=0.030 M e [O2]=0.015 M.
Esempio 4: Calcolo delle pressioni parziali dei prodotti di reazione
Si valuta l’equilibrio 2 Cl2(g) + 2 H2O(g) ⇌ 4 HCl(g) + O2(g), con Kp=3.2 ∙ 10^-14 a 25°C. Si calcolano le pressioni parziali dei prodotti di reazione all’equilibrio a partire dalle pressioni iniziali di Cl2 e H2O, rispettivamente 0.80 atm e 0.40 atm. Utilizzando l’I.C.E. chart e l’espressione di Kp, si determinano le pressioni parziali all’equilibrio: pressione parziale di HCl pari a 0.0017 atm e pressione parziale di O2 pari a 4.2 ∙ 10^-4 atm.
Questi esempi forniscono una chiara illustrazione pratica sui calcoli delle pressioni parziali e delle concentrazioni delle specie coinvolte negli equilibri gassosi, offrendo un’ulteriore comprensione di tali concetti fondamentali.
