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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