Equilibri 2

Ma, ricordando che le fasi solide e quelle liquide hanno una pressione di vaporecostante a temperatura costante, il loro valore può essere incluso nella costanteK’p:

Equilibri eterogenei

Per esempio: NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)

Per la legge di azione delle masse la relazione di equilibrio risulterebbe:

!

Kp

'=PNH3 (g )

" PHCl(g )

PNH4Cl(s)

!

Kp = PNH3 (g )" PHCl(g )

Si definisce eterogeneo quell’equilibrio in cui i componenti sonopresenti in due o più fasi.

Allo stesso modo possiamo trattare il seguente equilibrio eterogeneo:

CaCO3(s) CaO(s) +CO2(g)

Kc= [CO2] e Kp=PCO2

Prodotto di solubilità

Nell’equilibrio eterogeneo tra una fase solida e la sua soluzione, come nelseguente esempio:

AgCl(s) Ag+ + Cl-

La costante di equilibrio è espressa dalla relazione:

!

K =[Ag

+][Cl

"]

[AgCl]

Ma la concentrazione di AgCl(s) si può considerare costante, quindi il termine di

concentrazione [AgCl] può essere incluso nella costante Kps, o PRODOTTO DI

SOLUBILITÁ

Kps= [Ag+][Cl-]

A temperatura costante per ogni soluzione satura di un composto ionico poco

solubile il prodotto delle concentrazioni molari degli ioni presenti in soluzione,

ciascuna elevata al proprio coefficiente stechiometrico, è costante.

La solubilità di sali poco solubili diminuisce quando in soluzione è presente unsecondo soluto con uno ione in comune.

Il prodotto di solubilità può essere calcolato a partire dal

coefficiente di solubilità del sale:

AgCl(s) Ag+ + Cl-

Se indichiamo con S la solubilità di AgCl,

[Ag+] = [Cl-] = s

Kps = [Ag+][Cl-] = s2 ! s=!Kps

Coefficiente di solubilità

Es.: Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH-

[Fe3+]= s

[OH-]= 3s ! Kps= s(3s)3 = 27s4

1. AgCl Ag+ + Cl-

[Ag+]=[Cl-] = 1.67 · 10-5M

Kps = [Ag+][Cl-] = 2.7 · 10-10M2

Esercizio 1

A 25°C la solubilità di AgCl è 1.67· 10-5M, quella di Ag2SO4 è 1.4· 10-2M.Calcolare Kps nei due casi.

2. Ag2SO4 2Ag+ + SO42-

[Ag+]= 2.8·10-2M

[SO42-]= 1.4·10-2M

Kps = [Ag+]2 [SO42-] = 1.10·10-5M3

Esercizio 2

In un recipiente del volume di 5l a T=680°C si mettono a reagire 0.1 moli di CO e0.05 moli di H2O. La costante dell’equilibrio gassoso CO + H2O CO2 + H2

vale 1.9.Calcolare le concentrazioni delle 4 specie chimiche all’equilibrio.

xx0.05-x0.1-xequilibrio

xx-x-xConsumate/prodotte

000.050.1iniziali

H2CO2H2OCOmoli

!

Kc

=x " x

(0.1# x)(0.05 # x)=1.9

0.9x2# 0.285x + 0.0095 = 0

x =0.285 ± 0.08122 # 0.0342

1.8

x1= 0.038x2= 0.278

[CO] = (0.1-0.038)/5 = 1.24·10-2M

[H2O] = (0.05-0.038)/5 = 2.4·10-3M

[CO2] = [H2] = 0.038/5 = 7.6·10-3M

Esercizio 3

In un recipiente di 3l vengono immesse in fase gassosa 9 moli di H2 e 9 moli di O2.

L’equilibrio gassoso 2H2 + O2 2H2O viene raggiunto quando si sono formate

3 moli di H2O. Calcolare Kc.

37.56equilibrio

+3(2x)-1.5(x)-3(2x)Consumate/prodotte

099iniziali

H2OO2H2moli

!

Kc

=[H2O]

2

[H2]2[O2]

=(3 3)

2

(6 3)2(7.5 3)

=1

4 " 2.5= 0.1M

#1

Esercizio 4

La costante dell’equilibrio 2HI H2 + I2 vale Kc=1.56·10-2 alla temperatura di793K. In un recipiente del volume di 10 l vengono introdotte 0.5 moli di I2 e 1moledi H2. Calcolare le moli delle tre specie chimiche all’equilibrio.

0.5-x1-x2xequilibrio

-x-x+2xConsumate/prodotte

0.510iniziali

I2H2HImoli

!

Kc

=[H2][I2]

[HI]2

=(1" x)(0.5 " x)

(2x)2

=1.56 #10"2

0.5 "1.5x + x2

= 4x2#1.56 #10

"2

0.938x2"1.5x + 0.5 = 0

x =1.5 ± 2.25 "1.876

1.876

x1= 0.47x2= 1.12

Moli di HI = 2 · 0.47 = 0.94

Moli di H2 = 1- 0.47 = 0.53

Moli di I2 = 0.5-0.47 = 0.03!

Moli iniziali di N2: n= PV/RT= 4.12/41= 0.1moli

Esercizio 5

In un recipiente di 4.12 l contenente N2 a T= 500K e P=1atm, vengono introdotte0.5 moli di CO e 0.5 moli di N2O. Calcolare la composizione della miscela gassosaall’equilibrio sapendo che Kc=1.5·10-2.

0.5-x

-x

0.5

CO

0.1+xx0.5-xequilibrio

+x+x-xConsumate/prodotte

0.100.5iniziali

N2CO2N2Omoli

!

Kc

=[CO2][N2]

[CO][N2O]=

x(x + 0.1)

(0.5 " x)(0.5 " x)=1.5 #10

"2

x2

+ 0.1x = 0.015(0.25 " x + x2)

CO+N2O CO2 + N2

Moli di CO = 0.5-0.026 = 0.474

Moli di N2O = 0.5-0.026 = 0.474

Moli di CO2 = 0.026

Moli di N2 = 0.1+0.026 = 0.126

x1= 0.026x2= -0.09

!

0.985x2

+ 0.115x " 0.00375 = 0

x ="0.115 ± 0.013+ 0.015

1.97

grammi di SO2Cl2= x ! grammi di Cl2 = (100.3-x)

Sapendo che VSO2Cl2= VCl2 ! !

! x = 67.5g di SO2Cl

(100.3-x) = 35.5g di Cl2

Esercizio per casa 1

Un recipiente di 5l viene riempito con 100.3 g di una miscela di uguali volumi di cloruro disolforile (SO2Cl2) e cloro gassoso (Cl2). Ad equilibrio raggiunto si misura a T=300K unaPtot=5.33atm. Calcolare Kc. [P.A.: S=32, O=16, Cl=35.45]

SO2Cl2 SO2 + Cl2

0.500.5inizio

0.5-x

SO2Cl2

0.5+xxequilibrio

Cl2SO2Moli

!

x

135=100.3" x

70.9

!

x

PMSO

2Cl2

=100.3" x

PMCl2

Quindi possiamo calcolare le

rispettive moli all’inizio:

n SO2Cl2=67.5/135 = 0.5;

nCl2= 35.5/70.9= 0.5

Dalla legge di stato dei gas calcoliamo le moli totali all’equilibrio:

ntot= PV/RT = 5.33·5/0.082·300 = 1.08

!

Kc

=[SO

2][Cl

2]

[SO2Cl

2]

=

0.08

5"0.58

50.42

5

= 2.2 "10#2M

0.500.5inizio

0.5-x

SO2Cl2

0.5+xxequilibrio

Cl2SO2Moli

Quindi ci ricaviamo x:

(0.5-x)+x+(0.5+x) = 1.08 ! x=0.08

Essendo " la frazione di una mole che si dissocia, all’equilibrio si avrà:

Esercizio per casa 2

Si consideri la reazione di dissociazione 2HI H2+I2.Sapendo che la costante di equilibrio della reazione inversa a 450°C è 50,calcolare il grado di dissociazione " quando in un recipiente di 1 l vengono poste2 moli di HI alla stessa temperatura.

2(1-")

HI

""equilibrio

I2H2moli

!

Kdis

=" #"

[2(1$")]2=

" 2

4(1$")2=1

Kas

" 2

4(1$")2=1

50

" 2= 0.02 # 4(1$")2 = 0.08(1$ 2" +" 2

)

0.92" 2+ 0.16" $ 0.08 = 0

" =$0.16 ± 0.025 + 0.294

1.84

"1=-0.38"2=0.21

[H2]=[I2]= "= 0.21M[HI]= 2-2" = 1.58M Dalla legge dei gas ci calcoliamo la pressione di H2S all’equilibrio:

P= nRT/V = (0.0127·0.082·373)/1= 0.388atm

Esercizio per casa 3

A 100°C si stabilisce il seguente equilibrio (Kc=0.068): H2(g)+S(s) H2S(g)

Se 0.2 moli di H2 e 1 mole di S sono riscaldate a 100°C in un recipiente da 1l,quale sarà PH2S all’equilibrio?

010.2iniziali

x-x-xcons./prod.

0.2-x

H2

x1-xequilibrio

H2SSmoli

!

K =[H

2S]

[H2]

=x

0.2 " x= 0.068

x = 0.0136 " 0.068x

x = 0.0127

A.D.E. Corso di Laurea BAnno Accademico 2003-2004

• Esercitazione pratica sull’osmometria:Giovedì 27 Novembre 9-18

• Esercitazione pratica sulle titolazioni acido-base:Giovedì 11 Dicembre 9-18

• Esercitazione pratica sulla solubilità di proteine e Sali:Giovedì 15 Gennaio 9-18

• Seminario monografico sui tamponi biologici

Ogni modulo vale 0.2 crediti e viene svolto nell’aulaesercitazioni del Dipartimento di Scienze Biochimiche /Fisiologia umana