Variazione di pressione e resa di reazione

Mario ha scritto:

Buongiorno Prof., la ringrazio per le risposte chiare che mi ha dato precedentemente e mi trovo in difficoltà per un quesito. Mi è stato chiesto di spiegare perché non si può utilizzare una variazione di pressione per cambiare la resa della reazione   H_2(g)  +  Cl_2(g) =  2 HCl_(g).

La ringrazio per i chiarimenti.

Ecco il chiarimento:

La reazione che mi proponi è una reazione di equilibrio in fase gassosa. La composizione di un sistema gassoso all’equilibrio, e quindi la resa della reazione, può essere modificata tramite una variazione della pressione soltanto se la reazione avviene con aumento o diminuzione del numero di moli gassose.

Infatti, se, per esempio, si dimezzasse la pressione sul recipiente di reazione mantenendo costante la temperatura, azione che causerebbe il raddoppio del volume del sistema e il dimezzamento delle iniziali concentrazioni sia dei reagenti sia dei prodotti, il rapporto

([HCl]/2)² / ([Cl₂]/2)×([H₂]/2)

manterrebbe lo stesso valore della costante di equilibrio. Il sistema, in altre parole, è come se non venisse modificato.

Nel caso, invece, di una reazione quale  PCl_3(g) + Cl_2(g) = PCl_5(g) che procede con diminuzione di numero di moli gassose, al dimezzare della pressione (e quindi delle concentrazioni), si avrebbe che il valore del rapporto

([PCl₅]/2) / ([PCl₃]/2)×([Cl₂]/2)

risulterebbe il doppio del valore della costante di equilibrio. In tal caso, allora, in accordo con il principio di Le Chatelier, il sistema tenderebbe a minimizzare gli effetti del cambiamento imposto e a spostare l’equilibrio verso la condizione che vede un maggior numero di moli allo stato gassoso, cioè verso i reagenti, così da rendere minima la diminuzione della pressione (più moli gassose = maggiore pressione). La composizione di un tale sistema, pertanto, varierebbe sino a raggiungere un nuovo stato di equilibrio in cui è aumentata la concentrazione dei reagenti (al denominatore), è diminuita quella del prodotto (al numeratore) e il valore del rapporto è diminuito sino a coincidere con quello della costante di equilibrio.

Devi infatti ricordare che, se la temperatura non cambia, il valore della costante non cambia e resta inalterato anche se si aggiungono nel recipiente ulteriori quantità di reagenti e/o prodotti o se si aumenta o diminuisce il volume del recipiente.