Come calcolare il numero di moli all'equilibrio in una reazione

La chimica è una materia che solitamente si apprezza nella parte pratica in quanto miscelare le sostanze risulta divertente ed appagante. È ovvio che non si possono miscelare casualmente le sostanze perché le reazioni possono risultare pericolose. È opportuno prima imparare la teoria e successivamente cimentarsi nella pratica. Leggendo questo tuorial si possono avere delle corrette informazioni su come è possibile calcolare il numero di moli all'equilibrio in una reazione. La Kc è la costante di equilibrio; essa è uguale al prodotto delle concentrazioni molari dei prodotti diviso il prodotto della concentrazione molare dei reagenti. Nella guida viene illustrato l'esempio di un esercizio di un esame universitario.

Per procedere con la trattazione e la corretta spiegazione bisogna eseguire il seguente esercizio. Nella reazione: CO (g) H2O (g)<------> CO2(g) H2(g), la Kc, alla temperatura di 1000 °C è uguale a 0.58. Se viene introdotta 1 mole di CO e 1 mole di H2O in un pallone di 50L, quante moli di ogni sostanza sarebbero presenti nel pallone a equilibrio raggiunto? Per iniziare lo svolgimento si devono cominciare a calcolare le concentrazioni di ogni sostanza: [CO]= n°mol/ Vol =1 mol/ 50L= 0.02M=[H2O] (il numero di moli è uguale ed il volume è lo stesso). Successivamente si deve costruire una tabella simile alla seguente: CONCENTRAZIONI INIZIALI: [CO]=[H2O]= 0.02M; [CO2]= [H2]= 0M; VARIAZIONI: [CO]= [H2O]= -x; [CO2]= [H2]= x; CONCENTRAZIONI ALL'EQUILIBRIO: [CO]= [H2O]= 0.02 - x; [CO2]= [H2]= x.

Dal momento che Kc= [CO2]*[H2] /[CO]*[H20] per trovare la x basta impostare l'equazione:
Kc= x*x/ (0.02)*(0.02)= x^2/(0.02)^2. Ma siccome la costante Kc è nota si ha: 0.58= x^2/ (0.02)^2, e cioè: 0.76= x/(0.02). Pertanto si ha: x= (0.76)*(0.02)= 0.015M. Se si sostituiscono le concentrazioni all'equilibrio, si ha: CONCENTRAZIONI ALL'EQUILIBRIO: [CO]= [H2O]=(0.02-0.015) M; [CO2]= [H2]= 0.015M e cioè: [CO]=[H2O]= 0.005M; [CO2]=[H2]= 0.015M.

L'esercizio però richiede il numero di moli all'equilibrio per cui conoscere le concentrazioni all'equilibrio non basta. Allora per calcolare il numero di moli è indispensabile applicare la relazione: Concentrazione molare= n° moli/ Volume, cioè: n°moli= Concentrazione molare * Volume. Quindi: n°moli (CO)= n°moli (H2O)= 0.005M* 50L= 0.25 moli all'equilibrio; n°moli (CO2)= n°moli (H2)= 0.015M * 50L= 0.75 moli all'equilibrio. Con questo modo l'esercizio è stato risolto; adesso è noto come si deve calcolare il numero di moli all'equilibrio di una reazione chimica.

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