Equilibrio chimico al variare della temperatura

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Esperienza di chimica sull'equilibrio chimico al variare della temperatura (3 pagine formato doc)

EQUILIBRIO CHIMICO AL VARIARE DELLA TEMPERATURA

Esperienza n°9. L’equilibrio chimico
Obiettivo: Verificare che si stabilisca un equilibrio chimico e verificare il senso in cui si sposta al variare della temperatura.
Materiale:
-2 beute;
-1 piastra elettrica;
-spatola;
-cristallizzatore.
SOSTANZE: -rame (Cu);
-acido nitrico (HNO3);
-acqua (H2O);

Effetto della temperatura sull'equilibrio chimico

REAZIONE ESOTERMICA AUMENTO TEMPERATURA

METODO: Prima di poter realmente osservare l’equilibrio che si stabiliva tra il diossido di azoto (NO2) e il tetraossido di azoto (N2O4), abbiamo proceduto con la formazione dell’ NO2 in due beute attraverso la reazione: Cu + 4HNO2  2NO2 + Cu(NO3)2 + 2H2O.
Dopo aver osservato che si era formato il diossido di azoto(gas di colore giallo-arancio) all’interno delle beute, abbiamo proceduto con la verifica dell’equilibrio al variare della temperatura attraverso la reazione di dimerizzazione(esotermica; dall’ NO2 all’ N2O4) e di quella inversa(endotermica; dall’ N2O4 all’ NO2) : 2NO2 ï‚« N2O4.
Per fare ciò, abbiamo messo una beuta nell’acqua calda sulla piastra elettrica, e una nell’acqua fredda e abbiamo osservato che il gas contenuto in quella posta nell’acqua calda assumeva un colore rosso-bruno, e che invece il gas contenuto in quella posta nell’acqua fredda diventava di un giallo molto pallido, quasi incolore.
Facendo inoltre lo scambio delle beute, cioè mettendo la prima nell’acqua fredda e la seconda in quella calda, i gas della prima beuta diventavano incolore e quelli della seconda rosso-bruni.
Possiamo quindi dire che se il colore dei gas all’interno della beuta era giallo-arancio, era stato raggiunto l’equilibrio tra l’ NO2 e l’ N2O4; se il colore dei gas all’interno della beuta era invece rosso bruno, vi era una prevalenza di NO2; se il colore dei gas all’interno della beuta era infine di un giallo quasi incolore, vi era una prevalenza di N2O4.

SCHEMATIZZAZIONE:
- Se vi è formazione di NO2 la reazione è: N2O4 ï‚« 2NO2 (1)
- Se vi è formazione di N2O4 la reazione è: 2NO2 ï‚« N2O4 (2)

CENNI TEORICI (ATTRAVERSO L’ELABORAZIONE DEI DATI SPERIMENTALI E DELLE OSSERVAZIONI)

Equilibrio chimico al variare della concentrazione: esperienza di chimica

EFFETTO DELLA PRESSIONE SULL'EQUILIBRIO CHIMICO

Parte I. Abbiamo innanzitutto ipotizzato che la reazione che avveniva all’interno della beuta (1) avesse aggiunto l’equilibrio a temperatura ambiente.

L’equazione sopra scritta rappresenta una reazione di dimerizzazione, una reazione in cui 2 molecole di uno stesso composto si uniscono per formarne una di massa doppia.
Il colore dei gas nella beuta era giallino e questo era dovuto alla presenza di NO2 , essendo l’ N2O4 incolore.
Dopo aver immerso la beuta nel cristallizzatore sopra la piastra elettrica, abbiamo notato che il colore del contenuto variava abbastanza velocemente e aumentava visibilmente la sua intensità.
Abbiamo perciò concluso che si formavano altre molecole di NO2. L’equilibrio si era quindi spostato a destra, cioè verso i prodotti. Ci siamo chiesti se questo fatto fosse causato da un cambiamento di temperatura o di pressione. Immergendo la beuta nell’acqua calda, aumentava la temperatura e quindi l’agitazione termica all’interno della beuta. Le molecole in essa contenute avevano perciò una maggiore energia cinetica; di conseguenza gli urti di queste molecole contro le pareti interne della beuta diventavano via via più frequenti e più intensi. Aumentava quindi la pressione dei gas all’interno della beuta.