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1 Equazioni e calcoli chimici. 2 UD5 formule ed equazioni mappa Equazioni chimiche Le equazioni chimiche: come scrivere le reazioni Le reazioni chimiche.

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1 1 Equazioni e calcoli chimici

2 2 UD5 formule ed equazioni mappa Equazioni chimiche Le equazioni chimiche: come scrivere le reazioni Le reazioni chimiche sono la base di tutte le trasformazioni della materia e per rappresentarle è necessario utilizzare un modo di scrivere appropriato. Si deve mettere in evidenza come le sostanze che si trasformano siano formate da particelle. Per rendere chiare queste informazioni, si utilizza lequazione chimica, nella quale compaiono i simboli degli elementi o le formule dei composti che partecipano alle reazioni.

3 3 UD5 formule ed equazioni mappa Equazioni chimiche Tale equazione però fornisce solo una descrizione qualitativa della reazione. Ci dice che cosa avviene, ma, scritta così, non rispetta la legge di Lavoisier. Per esempio, gli atomi di idrogeno sono due a sinistra e uno a destra e lo stesso accade per il cloro. Perché lequazione possa rappresentare correttamente la reazione chimica, è necessario fare in modo che sia rispettato anche laspetto quantitativo della trasformazione: deve essere bilanciata.

4 4 UD5 formule ed equazioni mappa Equazioni chimiche Qui di seguito sono riportati alcuni esempi che chiariscono il significato dei più importanti simboli utilizzati nelle equazioni chimiche.

5 5 mappa UD5 formule ed equazioni Equazioni chimiche Per il bilanciamento di una reazione si procede per gradi, attenendosi alle regole seguenti. 1. Scrivere le formule dei reagenti a sinistra e quelle dei prodotti a destra, separandoli con una freccia; se vi sono più reagenti o più prodotti, separare le rispettive formule con un segno Contare quanti atomi di ogni elemento vi sono da entrambe le parti dellequazione. Gruppi di atomi che compaiano inalterati prima e dopo la freccia vengono considerati come blocco unico. 3. Iniziare il bilanciamento a partire dallelemento presente nel minor numero di composti (in genere non conviene partire da idrogeno e ossigeno) usando i necessari coefficienti stechiometrici.

6 6 Il coefficiente stechiometrico è un numero intero che si mette davanti alle formule di ogni composto nelle reazioni chimiche. Se esso vale 1 viene sottinteso. Il bilanciamento deve essere ottenuto variando solo i coefficienti e non gli indici di una formula, poiché ciò significherebbe ricorrere a sostanze diverse. 4. Si procede bilanciando uno alla volta tutti gli altri elementi (o gruppi) cambiando, se necessario, soltanto i coefficienti stechiometrici. 5. Bilanciati tutti gli elementi, i coefficienti utilizzati deveono avere il valore minimo possibile; per esempio: se tutti i coefficienti sono divisibili per 2 si deve semplificare. mappa UD5 formule ed equazioni Equazioni chimiche

7 7 mappa UD5 formule ed equazioni Equazioni chimiche Vediamo un altro esempio

8 8 mappa UD5 formule ed equazioni Equazioni chimiche Vediamo un altro esempio

9 9 Conosciamo già il significato del termine mole,usato per indicare una ben precisa quantità di sostanza, ovvero quella che contiene esattamente un numero di Avogadro (N) di particelle costituenti, ossia 6,022 · atomi o molecole. Tale numero è stato scelto appositamente; in tal modo, infatti, la mole e la massa, per una qualsiasi sostanza, sono in relazione tra loro e precisamente si ha che: La mole UF2 La quantità nelle reazioni La mole: la base dei calcoli

10 10 Lopportunità di questa scelta è immediatamente chiara se si pensa alle semplificazioni che introduce nei calcoli. Per esempio, 55,85 g di ferro (MA = 55,85) contengono lo stesso numero di atomi di 24,30 g di magnesio (MA = 24,30)che è anche lo stesso numero di molecole contenute in 18,02 g di acqua (MM = 18,02). La mole UF2 La quantità nelle reazioni

11 11 Far ricorso alle moli invece che agli atomi consente di ragionare in termini di masse facilmente confrontabili con la nostra realtà quotidiana e facilita molto i calcoli per determinare le quantità dei reagenti coinvolti in una reazione o dei prodotti che in essa si formano. Ricordiamo anche che la massa molare di una sostanza ci permette di calcolare il numero di moli contenute in una determinata massa di quella sostanza: La mole UF2 La quantità nelle reazioni

12 12 Equazioni chimiche Equazioni e calcoli Una equazione bilanciata ci consente di ricavare importanti informazioni quantitative. 1.Particelle. Lequazione scritta indica che una molecola di idrogeno reagisce con una molecola di cloro per dare due molecole di acido cloridrico. Più in generale, come già sappiamo: UF2 La quantità nelle reazioni

13 13 2. Moli. Poiché i coefficienti stechiometrici indicano un rapporto, esso resta valido anche se i loro valori vengono moltiplicati per uno stesso numero. In particolare, lequazione considerata è valida anche se si fanno reagire 6,022 · molecole (una mole) di idrogeno con 6,022 · molecole (una mole) di cloro. In tal caso si ottengono 2 · 6,022 · molecole (due moli) di HCl. In altre parole: UF2 La quantità nelle reazioni Equazioni chimiche

14 14 3. Masse. Abbiamo visto che la mole di una qualsiasi sostanza è stata scelta in modo che la sua massa in grammi sia numericamente uguale alla massa molecolare della sostanza. Grazie a questa caratteristica: Grazie a questa caratteristica: UF2 La quantità nelle reazioni Equazioni chimiche

15 15 4.Volumi. Nella reazione esaminata, i reagenti e i prodotti sono in fase gassosa. Sappiamo dal Principio di Avogadro che uno stesso numero di molecole, anche se di natura diversa, occupa un uguale volume se si trova alle stesse condizioni di temperatura e pressione. Grazie a questa particolarità, tra i volumi di reagenti e prodotti, purché si trovino allo stato gassoso, esiste lo stesso rapporto che si ha tra le moli: UF2 La quantità nelle reazioni Equazioni chimiche

16 16 Calcoli stechiometrici Le informazioni che sono contenute in unequazione chimica bilanciata sono fondamentali per determinare le quantità delle sostanze che partecipano o che vengono prodotte nella reazione chimica da essa descritta. Il termine stechiometria viene dal greco stoikheîon, elemento e -metría, misura: misura degli elementi. I calcoli stechiometrici sono infatti utilizzati in ogni situazione in cui sono importanti le quantità implicate nelle reazioni chimiche utilizzate, sia in ambito analitico, sia nel campo della produzione industriale. UF2 La quantità nelle reazioni Calcoli stechiometrici

17 17 Calcoli stechiometrici Quando è nota, per esempio, la massa di uno dei reagenti, con i calcoli stechiometrici è possibile determinare la massa necessaria degli altri reagenti e le masse dei prodotti che si ottengono. Il procedimento è delineato schematicamente nella slide successiva. UF2 La quantità nelle reazioni

18 18 Calcoli stechiometrici 1. Si bilancia la reazione introducendo i necessari coefficienti stechiometrici. 2. Si calcolano le moli del reagente disponibile a partire dalla sua massa e dalla sua massa molare. 3. Si calcolano le moli della sostanza cercata basandosi sui rapporti molari indicati dai coefficienti stechiometrici. La proporzione da impostare è semplice: moli 1 :moli 2 =coefficiente 1 :coeffi ciente 2 dove 1 e 2 sono le sostanze, di cui si conoscono o, rispettivamente, si vogliono sapere le moli. 4. Si convertono in grammi le moli trovate utilizzando la massa molare (MM) della sostanza cercata. UF2 La quantità nelle reazioni

19 19 Calcoli stechiometrici UF2 La quantità nelle reazioni

20 20 Calcoli stechiometrici UF2 La quantità nelle reazioni

21 21 Calcoli stechiometrici Il reagente limitante Fino a ora abbiamo sempre considerato reazioni in cui i reagenti sono presenti in quantità reciprocamente bilanciata, ossia in quantità stechiometrica. Di frequente, tuttavia, la situazione è diversa e i reagenti non sono nelle esatte proporzioni richieste dallequazione. Sappiamo, per esempio, che idrogeno e ossigeno reagiscono per dare acqua secondo la reazione: UF2 La quantità nelle reazioni

22 22 Calcoli stechiometrici Questo significa che, se si fanno reagire sei molecole di idrogeno con tre molecole di ossigeno, si ottengono sei molecole di acqua (1). Se, invece, si mettono a reagire sei molecole di idrogeno con due molecole di ossigeno, si ottengono quattro molecole di acqua e ne rimangono due di idrogeno (2). In questultimo caso non cè infatti abbastanza ossigeno per consumare tutto lidrogeno. Lossigeno, presente in difetto rispetto allidrogeno, è detto allora reagente limitante. UF2 La quantità nelle reazioni

23 23 Calcoli stechiometrici Per capire qual è il reagente limitante in una reazione si ragiona con le moli. A partire dalle masse, infatti, si possono calcolare le moli delle sostanze che reagiscono e dal loro confronto, tenendo conto dei coefficienti stechiometrici, possiamo trovare qual è il reagente limitante. Lindividuazione del reagente limitante e i successivi calcoli possono essere realizzati utilizzando la procedura illustrata di seguito. UF2 La quantità nelle reazioni

24 24 Calcoli stechiometrici 1. Si bilancia la reazione introducendo i necessari coefficienti stechiometrici. 2. Si calcolano le moli dei reagenti a partire dalla sua massa e dalla sua massa molare. UF2 La quantità nelle reazioni 3. Si dividono le moli ciascuna per il proprio coefficiente stechiometrico. Poiché tali rapportidevono essere uguali, il numero più basso così ottenuto indica qual è il reagente limitante (R.L.). 4. Si calcolano le moli dei prodotti a partire dalle moli del reagente limitante (punto 2), ricorrendo ai rapporti molari indicati dai coefficienti stechiometrici.

25 25 UF2 La quantità nelle reazioni Calcoli stechiometrici

26 26 UF2 La quantità nelle reazioni Calcoli stechiometrici

27 27 UF2 La quantità nelle reazioni Calcoli stechiometrici


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