EQUILIBRIO CHIMICO E FATTORI CHE LO INFLUENZANO

Ricordiamo che, in una reazione chimica, le sostanze di partenza si chiamano “reagenti” e quelle che si ottengono dopo la reazione si chiamano prodotti.
Nella reazione generica:
A + B —> C + D
A e B sono i reagenti, mentre C e D sono i prodotti della reazione.
Quanto detto vale rigorosamente per una reazione irreversibile, ma esistono molte reazioni chimiche reversibili nelle quali i prodotti, man mano che si formano, cominciano a reagire fra di loro per ridare i reagenti.
A + B <=> C + D
In tal caso, la distinzione tra reagenti e prodotti è puramente formale.
A differenza di ciò che accade nelle reazioni chimiche irreversibili, nelle reazioni reversibili saranno sempre presenti sia i reagenti che i prodotti.
In una reazione chimica reversibile, da un certo punto in poi, le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti non varieranno più e diremo che si è raggiunto l’equilibrio chimico.
Quando una reazione chimica reversibile ha raggiunto l’equilibrio chimico, la velocità della reazione diretta sarà uguale a quella della reazione inversa.
Ciò non vuol dire che la reazione si ferma, ma che, man mano che i reagenti si trasformano nei prodotti, questi si trasformano nei reagenti alla stessa velocità.
L’equilibrio chimico è dunque un equilibrio dinamico.
La concentrazione delle sostanze che si trovano all’equilibrio possono essere modificate agendo su tre fattori: temperatura, pressione e concentrazione dei reagenti o dei prodotti.
Ciò è importante sopratutto nell’industria, dove interessa avere la più alta concentrazione possibile di una determinata sostanza.
Un aumento della temperatura favorisce le reazioni endotermiche (cioè quelle che avvengono con assorbimento di calore), mentre una sua diminuzione favorisce le reazioni esotermiche (cioè quelle che avvengono con sviluppo di calore).
Se, per esempio, la reazione:
A + B –> C + D
è esotermica, allora, per favorire la produzione di  C e D, devo diminuire la temperatura del sistema, mentre, se aumento questa temperatura, favorisco la reazione:
C + D –> A + B
Un aumento della pressione invece favorisce la reazione che genera un numero minore di moli.
Consideriamo per esempio la reazione di sintesi dell’ammoniaca:
N2 + 3H2 <=> 2NH3
In questa reazione abbiamo 4 moli in totale tra i reagenti (una di azoto e tre di idrogeno) e 2 moli in totale tra i prodotti (due di ammoniaca).
Per quanto detto, se vogliamo favorire la produzione di ammoniaca (NH3) dobbiamo allora aumentare la pressione del sistema.
Infine la concentrazione influenza l’equilibrio chimico nel senso che, se viene aumentata la concentrazione dei reagenti, aumenterà la concentrazione dei prodotti, mentre, se si aumenta la concentrazione dei prodotti, aumenterà la concentrazione dei reagenti.
Effetti analoghi si otterranno diminuendo le concentrazioni dei reagenti o dei prodotti.
Ad esempio, sempre nella sintesi dell’ammoniaca, se si allontana dal sistema l’ammoniaca via via prodotta (diminuendone quindi la concentrazione), si favorisce un’ulteriore produzione di ammoniaca.
L’influenza di temperatura, pressione e concentrazione sull’equilibrio chimico è sintetizzata dal principio di Le Chatelier:
“Ogni sistema tende a reagire ad una modifica impostagli dall’esterno minimizzandone gli effetti”.
O anche:
“Se l’ambiente esterno provoca una qualunque perturbazione su un sistema chimico in equilibrio, il sistema reagisce tendendo ad annullare gli effetti della perturbazione e a ristabilire l’equilibrio”.