Dei matematici norvegesi scoprirono che all’equilibrio in una reazione esisteva un rapporto costante tra le concentrazioni dei prodotti e quelle dei reagenti, ognuna elevato al proprio coefficiente stechiometrico.

Per esempio se consideriamo la reazione:

2HI → equazione + equazione

Il rapporto considerato dai due matematici è:

equazione

I reagenti sono messi tra parentesi quadre perchè indicano la loro concentrazione molare espressa in mol/L, e gli esponenti sono i coefficienti stechiometrici.

Se in tale formula si inseriscono i valori sperimentali, si ottiene un valore costante, chiamato costante di equilibrio equazione. Tale valore dipende solo dalla temperatura.

La costante quindi assume valori diversi al variare della temperatura, infatti per ogni diverso valore di temperatura , esiste un diverso valore della costante all’equilibrio e diverse concentrazioni di reagenti e prodotti.

Se tale rapporto lo si volesse scrivere con una regola generale. La reazione da cui si parte è:

aA + bB ⇔ cC + dD

Il rapporto quindi è:

equazione

Tale rapporto rappresenta la legge di equilibrio chimico detta anche legge dell’azione di massa o di Guldeberg’e Waage il cui enunciato è:

In un sistema chimico in equilibrio, a una temperatura costante, il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni molari dei prodotti e il prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti, elevate ognuno al proprio coefficiente stechiometrico, è costante.

La grandezza della costante di equilibrio ci indica quanto la reazione si sposta verso la formazione dei prodotti quando è stato raggiunto l’equilibrio.

Se la costante è molto grande, vuol dire che la reazione è quasi del tutto spostata verso i prodotti, quindi la reazione è quasi completa.L’equilibrio è spostato verso i prodotti, quindi verso destra.

Se la costante è molto piccola, si forma una quantità minima di prodotto e quindi si è trasformata solo una piccola quantità di reagenti, quindi la reazione è spostata verso quest’ultimi, cioè verso sinistra.

Se la costante è circa 1, le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti sono praticamente uguali.

Nelle reazioni omogenee in fase gassosa si può esprimere la legge dell’azione di massa in termini di pressioni parziali.

Quindi avremo la reazione generale come:

aA + bB ⇔ cC + dD però tutti allo stato gassoso.

Il rapporto come:

equazione

Per distinguere le due costanti all’equilibrio, quando si parla di concentrazioni si userà equazione, di pressioni equazione. Tali costanti , quando riguardano una stessa reazione, a parità di temperatura, non indicano due equilibri differenti. Infatti, sono in relazione tra loro perchè la pressione parziale di un gas dipende dalla sua concentrazione molare.

Vedi programma di chimica