Perturbazione di un equilibrio chimico
Esercizio riguardante la perturbazione di un equilibrio chimico
Per la seguente reazione: I2(g) + H2(g) ⇄ 2 HI(g)
valgono le seguenti concentrazioni determinate in condizioni di equilibrio: [H2] = [I2] = 0,005 M; [HI] = 0,040 M
Aggiungendo una determinata quantità di H2 si viene ad instaurare un nuovo equilibrio per il quale vale: [HI] = 0,042 M
a) Determinare i nuovi valori di [H2] e [I2]
b) Determinare la quantità di H2 aggiunta
Svolgimento
Conoscendo la concentrazione di tutte le specie nelle condizioni di equilibrio chimico, possiamo calcolare il valore della costante di equilibrio:
Keq = [HI]2 / ([H2] · [I2]) = 0,0402 / 0,0052 = 64
All'equilibrio viene aggiunta una determinata quantità di H2. La [HI] passa da 0,040 a 0,042: ciò significa che si sono formate 0,002 mol/l di HI.
Considerando i coefficienti stechiometrici della reazione:
I2(g) + H2(g) ⇄ 2 HI(g)
è facile determinare che sono 0,001 mol/l le quantità di H2 e I2 che hanno reagito.
Subito dopo l'aggiunta di X mol/l di H2 e ancor prima che venga raggiunto il nuovo equilibrio, le concentrazioni delle specie chimiche sono:
[I2] = 0,005 M
[H2] = (0,005 + X) M
[HI] = 0,040 M
Dopo l'aggiunta di H2, in base al principio di Le Chatelier, l'equilibrio si sposta verso destra consumando 0,001 mol/l di H2 e I2 e formando 0,002 mol/l di HI.
Le nuove concentrazioni all'equilibrio sono:
[I2] = 0,005 - 0,001 = 0,004 mol/l
[H2] = (0,005 + X - 0,001) = (0,004 + X) mol/l
[HI] = 0,042 mol/l
Riassumendo:
............I2(g) + ..........H2(g) ⇄ ......2 HI(g)
..........0,005..........0,005+X..........0,040......dopo aggiunta di H2
.........-0,001..........-0,001..........+0,002...mol/l reagite-formate
..........0,004...........0,004+X.........0,042....nuovo equilibrio
Sostituendo questi valori nell'espressione della costante di equilibrio si ha:
Keq = [HI]2 / ([H2] · [I2]) = 0,0422 / (0,004 · (0,004 + X))
Risolvendo, si ha:
X = [H2]aggiunto = 0,0029 mol/l
Possiamo infine calcolare le concentrazioni all'equilibrio di tutte le specie:
[I2] = 0,005 - 0,001 = 0,004 mol/l
[H2] = (0,004 + X) mol/l = 0,004 + 0,0029 = 0,0069 mol/l
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