Il quoziente di reazione

Il quoziente di reazione

Il quoziente di reazione è il rapporto tra la concentrazione molare dei prodotti di una reazione chimica, non ancora avvenuta completamente, con i prodotti delle sostanze che stanno reagendo. E’ pertanto diverso dalla costante di equilibrio che indica lo stesso tipo di rapporto ma soltanto quando la reazione si trova già in uno stato di equilibrio.

Una reazione chimica consiste nella trasformazione di uno o più sostanze, dette reagenti, in altre sostanze dette prodotti. Questa può avvenire quando due o più sostanze si uniscono o una sola sostanza si decompone in altre, spesso bruciando. L’insieme dei reagenti e dei prodotti costituisce un sistema, soprattutto quando lo si considera negli esperimenti in laboratorio.

La concentrazione molare è il rapporto tra la quantità di sostanza, o le moli, contenuta in un determinato volume. La concentrazione determina anche la velocità delle reazioni chimiche. Man mano che il prodotto si forma diminuisce la concentrazione dei reagenti al punto di arrivare ad uno stato di equilibrio dove la velocità di formazione del prodotto e della sua decomposizione rimane costante come anche la concentrazione dei vari componenti del sistema. Il loro rapporto rappresenta, in quel caso, la costante di equilibrio..

Prendiamo come esempio un’equazione generica dove le lettere maiuscole rappresentano le diverse sostanze mentre le lettere minuscole indicano i rispettivi coefficienti stechiometrici, il numero posto a sinistra delle formule degli elementi e delle sostanze che indicano il numero di moli che reagiscono e che si formano.

a A + b B ⇄ c C + d D

La formula per ricavare la costante di equilibrio è questa:

K= [C]c ∙ [D]d / [A]a ∙ [B]b

Vediamo quindi che i coefficienti diventano gli esponenti delle concentrazioni molari delle rispettive sostanze. Bisogna tenere presente che se ci sono delle sostanze solide, la loro concentrazione non influenza lo stato di equilibrio, pertanto non vengono inserite nel calcolo della costante.

Il quoziente di reazione (che viene indicato con il simbolo Qr) si calcola con la stessa formula tenendo conto delle varie concentrazioni quando la reazione è ancora in corso e non ha raggiunto lo stato di equilibrio. Confrontando questo valore con la costante di equilibrio, che è sempre la stessa per le stesse trasformazioni alla stessa temperatura, possiamo determinare l’andamento della reazione.

Sono possibili due situazioni. Se il quoziente di reazione è minore della costante di equilibrio significa che il denominatore della formula è troppo grande e quindi che i reagenti devono ancora trasformarsi nei prodotti. Se il valore di Qr è invece maggiore di Kc, significa che è il numeratore ad essere troppo grande e che la concentrazione dei prodotti deve diminuire; questo significa anche che la parte dei prodotti in eccesso si trasformerà nei reagenti