Equilibrio chimico: quando la costante è grande

Equilibrio chimico: l’importanza della costante di equilibrio

Quando si affrontano esercizi sull’equilibrio chimico, sia esso omogeneo che eterogeneo e sia in soluzione che in fase gassosa, è fondamentale considerare il valore della costante di equilibrio. Quest’ultimo gioca un ruolo cruciale nel determinare la composizione della miscela all’equilibrio. Nei casi in cui il valore della costante di equilibrio è elevato, l’approssimazione delle grandezze in fase di calcolo non è possibile, e risolvere un’equazione di secondo grado diventa necessario.

Esercizio 1

Si consideri la decomposizione del pentacloruro di fosforo secondo la reazione:
PCl_5(g)⇌ PCl_3(g)+ Cl_2(g)
Se 1.00 moli di PCl₅ sono messe in un contenitore avente volume 5.00 L, con una costante di equilibrio K_c pari a 1.80 a 523 K, la composizione della miscela all’equilibrio può essere determinata. La concentrazione iniziale del pentacloruro di fosforo vale 0.200 M. Per risolvere l’esercizio, si utilizza un I.C.E. chart.

L’espressione della costante di equilibrio K_c è: K_c = [PCl₃][Cl₂]/[ PCl₅]. Risolvendo l’equazione di secondo grado, si ottengono le concentrazioni all'equilibrio: [PCl₃]= [Cl₂] = x = 0.182 M, e [PCl₅] = 0.200 – 0.182 = 0.018 M.

Esercizio 2

Per esempio, consideriamo la reazione di formazione dell’acido iodidrico, H₂ + I₂ ⇌ 2 HI, con una costante di equilibrio K_c pari a 45.9. Le concentrazioni iniziali delle tre specie sono: [H₂] = 1.00 M, [I₂] = 2.00 M, e [HI] = 3.00 M. Utilizzando un I.C.E. chart e risolvendo l’equazione di secondo grado, si ottengono le concentrazioni all’equilibrio: [I₂] = 1.32 M, [H₂] = 0.316 M, e [HI] = 4.37 M.

Questi esempi dimostrano come sia fondamentale considerare il valore della costante di equilibrio in esercizi di equilibrio chimico, e come problemi specifici richiedano un’approccio attento e mirato per trovare la soluzione corretta.