La costante di equilibrio è una grandezza che esprime la dipendenza delle concentrazioni di prodotti e reagenti in una reazione chimica all’equilibrio. Stiamo parlando di un equilibrio dinamico, in cui le concentrazioni di prodotti e reagenti possono variare, ma rimangono correlati da tale costante. Ogni reazione possiede la sua costante di equilibrio, che dipende solo dalla temperatura.
Ricordo anche come si calcola la costante di equilibrio per una reazione generica
2A + 3B =C + 2D Kc= ([C][D]2) / ([A]2 [B]3)
Scrivo "Kc" proprio per indicare che sto considerando la costante espressa in funzione delle concentrazioni, perche’ può essere espressa anche in funzione delle pressioni parziali (se stiamo parlando di gas) , delle frazioni molari o delle moli!
In ogni caso, se si scrive tale formula indicando i dati con le relative unità di misura (ad esempio mol/L), alla fine avremo un numero moltiplicato per "mol/L" a numeratore e un altro numero moltiplicato per "mol/L" a denominatore. La matematica ci dice che le due unità di misura si possono elidere e alla fine otterremo un numero adimensionale, proprio perché la costante di equilibrio è un rapporto tra dimensioni uguali.E’ il caso dell’espressione 2x/3x= 2/3 in cui ho potuto elidere la "x" in quanto appare sia a numeratore che a denominatore.
E’ vero che, il più delle volte in chimica, si usano costanti di equilibrio in cui compaiono le attività invece che le concentrazioni, perché in questo modo si ottiene una precisione maggiore. Infatti la definizione rigorosa di costante di equilibrio termodinamica ci dice che essa si calcola attraverso le attività (allo stesso modo in cui ho scritto l’espressione della Kc, ma sostituendo ovviamente le concentrazioni con le attività) e si ottiene così "K".
Indicando con "a" l’attività di un componente X e con "c" il rispettivo coefficiente di attività si ha che a=c[X]. Cioè l’attività di un componente è data dal prodotto tra il coefficiente di attività e la sua concentrazione. Attivita’ e concentrazione sono strettamente correlati (a volte coincidono anche), ma è importante distinguerli perche’ se il coefficiente di attività fosse molto diverso da 1, lo scrivere la concentrazione invece dell’attivita’ sarebbe un’approssimazione grossolana. In particolar modo nell’elettrochimica si usa sempre la costante in funzione delle attivita’ poiche’ in questo campo i coefficienti di attivita’ sono sempre diversi da 1. Infatti in questo ambito si ha a che fare con ioni e il coefficiente di attivita’ di una specie ionica, in poche parole, e’ una misura dell’efficienza con cui la stessa specie influenza gli equilibri cui essa partecipa.
Insomma, la costante di equilibrio può essere scritta in funzione delle concentrazioni (Kc)( ma e’ piu’ preciso scriverla in funzione delle attivita’ (K)), puo’ essere scritta in funzione delle frazioni molari (Kx), delle moli (Kn)o delle pressioni parziali (Kp) e ci sono formule che permettono di passare da una all’altra. E’ importante usare queste diverse indicazioni della costante proprio perche’ in ogni caso essa sara’ soltanto un numero adimensionale, ma il numero stesso dipende da come la costante e’ stata calcolata. Le piu’ usate sono K e Kp(che si usa per i gas).