Equilibrio dinamico — Chimica, 14–17 anni
Alcune reazioni possono procedere in avanti e all’indietro. All’equilibrio entrambe le direzioni continuano alla stessa velocità, quindi le quantità restano stabili finché le condizioni non cambiano.
Sembra fermo, ma continua a muoversi
Immagina persone che escono ed entrano in una stanza alla stessa velocità. Il numero di persone presenti resta costante, anche se il movimento continua. Una reazione reversibile può comportarsi allo stesso modo: i cambiamenti nei due sensi avvengono alla stessa velocità. È un equilibrio dinamico.
Perché è importante l’equilibrio?
In un recipiente chiuso le reazioni reversibili di solito non terminano consumando completamente una delle parti. I chimici dovevano spiegare queste miscele stabili e aumentare la quantità di un prodotto utile. Il concetto di equilibrio mostra come temperatura, pressione o concentrazione possano spostare il bilancio.
Aggiungere altro reagente
Considera N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃. All’equilibrio aggiungi azoto mantenendo costanti temperatura e pressione. La sua concentrazione aumenta, quindi la reazione diretta diventa per un momento più veloce di quella inversa. Si forma altro ammoniaca finché le velocità tornano uguali; la miscela si sposta verso l’ammoniaca.
Velocità uguali non significano quantità uguali
Un errore comune è pensare che all’equilibrio le quantità di reagenti e prodotti siano uguali. Sembra naturale perché “equilibrio” fa pensare a due lati uguali. In realtà indica velocità di reazione uguali; le quantità possono essere molto diverse, a seconda della reazione e delle condizioni.
Produrre fertilizzante in modo efficiente
Il processo Haber produce ammoniaca per i fertilizzanti con una reazione reversibile tra azoto e idrogeno. Le fabbriche scelgono pressione, temperatura e catalizzatore per ottenere velocità e resa utili, poi rimuovono l’ammoniaca per favorirne altra formazione. Consumo energetico e costi pongono dei limiti.
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