Calcolo del grado di dissociazione
Come si calcola il grado di dissociazione
Ad una certa temperatura 2 moli di NH3(g) vengono poste in un recipiente da 10 litri.
Avviene la seguente reazione all'equilibrio:
2 NH3(g) ⇄ N2(g) + 3 H2(g)
Sapendo che all'equilibrio è presente 1 mole di NH3, determinare il valore della costante di equilibrio Kc e il grado di dissociazione α.
Svolgimento
All'interno del recipiente da 10 litri vengono introdotte 2 moli di NH3(g).
Determiniamo la concentrazione iniziale dell'ammoniaca espressa in termini di molarità, dividendo il numero delle moli per il volume in litri:
[NH3]i = n / V = 2 mol / 10 l = 0,2 mol/l
Ad equilibrio raggiunto è presente soltanto 1 mole di ammoniaca. Anche in questo caso determiniamo la sua molarità::
[NH3]eq = n / V = 1 mol / 10 l = 0,1 mol/l
Inizialmente erano presenti 0,2 mol/l di ammoniaca. Ad equilibrio raggiunto le mol/l di ammoniaca sono diventate 0,1. Ciò vuole dire che 0,1 mol/l di ammoniaca hanno reagito per formare N2(g) e H2(g). Dai coefficienti stechiometrici della reazione
2 NH3(g) ⇄ N2(g) + 3 H2(g)
è possibile notare che per 2 moli di ammoniaca che reagiscono, si formano 3 moli di H2 e 1 mole di N2.
Mediante una proporzione determiniamo le mol/l di N2 che si formano dalla reazione:
2 : 1 = 0,1 : X
da cui:
X = 0,1 · 1 / 2 = 0,05 mol/l
quindi:
[N2]eq = 0,05 mol/l
In modo analogo, determiniamo le mol/l di H2 che si formano dalla reazione:
2 : 3 = 0,1 : X
da cui:
X = 0,1 · 3 / 2 = 0,15 mol/l
quindi:
[H2]eq = 0,15 mol/l
Riassumendo:
.......2 NH3(g) .....⇄........ N2(g) +..... 3 H2(g)
........0,2......................0............0........ mol/l iniziali
........0,1....................0,05........0,15......mol/l reagite/prodotte
....0,2-0,1=0,1..............0,05........0,15......mol/l all'equilibrio
Per la reazione
2 NH3(g) ⇄ N2(g) + 3 H2(g)
l'espressione della costante di equilibrio è:
Kc = [N2] · [H2]3 / [NH3]2
Sostituendo i dati, si ha:
Kc = 0,05 · 0,153 / 0,12 = 0,017
Il grado di dissociazione α si trova facendo il rapporto tra le moli di NH3 dissociate (nel nostro caso 0,1 mol/l) e le moli di NH3 iniziali (0,2 mol/l).
α = 0,1 / 0,2 = 0,50
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