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Reazioni chimiche. Rappresentate simbolicamente da equazioni. Una freccia indica in che direzione avviene la reazione C + O 2 CO 2.

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Presentazione sul tema: "Reazioni chimiche. Rappresentate simbolicamente da equazioni. Una freccia indica in che direzione avviene la reazione C + O 2 CO 2."— Transcript della presentazione:

1 Reazioni chimiche

2 Rappresentate simbolicamente da equazioni. Una freccia indica in che direzione avviene la reazione C + O 2 CO 2

3 Esempio C + O 2 CO 2 2C + O 2 2CO In eccesso di ossigeno In difetto di ossigeno Entrambe possono accadere

4 Rapporti ponderali e reazioni chimiche C + O 2 CO 2 In eccesso di ossigeno E se siamo in difetto di O 2 ? Quanti grammi di CO 2 si ottengono? Calcolare la quantità in grammi di ossigeno che reagisce con 10,0 g di Carbonio

5 Esempio Esempi: reazioni di attacco acido Cu + H 2 SO 4 CuSO 4 + H 2 Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 avviene NON avviene Cu + 2H 2 SO 4 CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O avviene Cu + SO H + Cu 2+ + SO 2 + 2H 2 O formalismo corretto

6 Reazioni chimiche Esempi: reazioni di attacco acido Cu + HCl Zn + 2HClZn 2+ +2Cl - + H 2

7 Reazioni chimiche Una reazione NON è una semplice permutazione di atomi, ma presuppone rottura e/o formazione di legami chimici Rappresenta un processo che avviene nella realtà Una reazione puo anche essere scritta e bilanciata correttamente ma riflettere un processo che NON avviene Bisogna conoscere la chimica per scrivere correttamente una reazione!

8 Formalismo Le sostanze pure devono essere scritte nelle loro formule minime o molecolari Es: Zn, S, Solo le specie che prendono parte ad una reazione devono essere scritte. Es di precipitazione Quando le reazioni avvengono in soluzione, le sostanze devono essere scritte in funzione delle specie effettivamente presenti in soluzione Es: base, acido, o sale

9 Bilanciamento La materia non puo né crearsi ne distruggersi. Il numero di atomi di ciascun elemento deve essere uguale a sin. e a dx. Es Cr, Na Anche le cariche non possono né crearsi ne distruggersi. La carica complessiva presente a Sinistra deve essere uguale a quella di destra Es idrossidi

10 Alcune reazioni Consideriamo diverse classi di reazioni, quali -Acido-base --Reazione di formazione di composti --Reazioni di precipitazione -- di ossido-riduzione

11 Reazioni di Ossido-riduzione Reazioni in cui almeno una coppia di atomi cambia numero di ossidazione OSSIDARSI significa perdere elettroni RIDURSI significa acquistare elettroni Quando un atomo si ossida, gli elettroni ceduti non possono rimanere in forma libera, ma devono essere acquistati da un altro atomo che cosi facendo si riduce

12 Reazioni di Ossido-riduzione Una specie che si ossida è un riducente Una specie che si riduce è un ossidante

13 Bilanciamento La differenza tra una reazione di ossido riduzione ed una qualsiasi altra reazione è che non solo le masse e le cariche dovranno essere bilanciate, ma anche il numero degli elettroni ceduto nella ossidazione deve essere uguale a quello acquisito nella riduzione

14 Criteri per il bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione 1.Scrivere le specie che effettivamente prendono parte alla reazione 2. Scrivere i n. di ossidazione di tutte le specie in gioco 3. Individuare quali atomi si ossidano e quali si riducono

15 Criteri per il bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione 4.Bilanciare gli elettroni Calcola in minimo comune multiplo e bilancia i coefficenti degli atomi coinvolti nello scambio di el 5. Bilanciare le cariche Aggiungere H+ oppure OH- a sin. o a dx., considerando lambiente di reazione 6. Bilanciare gli atomi di idrogeno ed ossigeno Aggiungendo a sn o a dx H2O 7. Verificare che tutte le masse siano bilanciate

16 Esempi Zn + H + MnO Fe +2 H + Cu + H 2 SO 4 Cr 3+ +H 2 O 2 Cl 2 + OH- Na+ H 2 O

17 Dismutazione Cl 2 + OH - H 2 O 2 MnO 4 2- Alcuni composti hanno la tendenza a decomporsi anche in assenza di altri reagenti. In tale caso essi fungono contemporaneamente da ossidanti e da riducenti

18 Termine delle prime due settimane di lezione I lucidi successivi sono relativi agli argomenti introdotti nelle prime due settimane di lezione ma che saranno ridiscussi ed approfonditi allinterno del proprio corso

19 Ossidanti e Riducenti MnO 4 - Cr 2 O 7 -2 NO 3 – Na, LiH, I-, H 2 S Sono potenziali ossidanti tutte quelle molecole dove un elemento possiede un numero di ossidazione superiore a quello minimo consentito. Sono potenziali riducenti ……

20 S= ZolfoZ= Zorro Cu= RameRa= Radio P= FosforoK= Potassio Sr= Stronzio F= Fluoro

21 Composti binari Per indicare correttamente il composto si puo anche utilizzare il n. di ossidazione Quando un elemento possiede solo 1 n.ox, il nome sistematico puo tralasciare di indicare il rapporto tra gli atomi FeCl 2 Na 2 O, Al 2 O 3, Cloruro di ferro(II) FeCl 3 Cloruro di ferro(III)

22 I nomi vecchi Il metallo o lelemento centrale assume un suffisso che dipende dal n. di ossidazione Quando un elemento puo assumere 2 n. ox, il piu alto assume il suffisso -ico Il piu basso-oso FeCl 2, FeCl 3

23 I nomi vecchi La vecchia nomenclatura rimane in uso per la nomeclatura degli acidi Anche gli anioni poliatomici si chiamano spesso utilizzando la nomenclatura vecchia, ovvero utilizzando il nome dellacido di proveninenza

24 Gli Acidi Quando i numeri sono 4, come gli alogeni, si usano anche dei prefissi Per -icoHCl0 4 -icoHCl0 3 -osoHCl0 2 Ipo -osoHCl0 Quando ci sono 2 n. ox possibili -icoH 2 SO 4 HNO 3 -osoH 2 SO 3 HNO 2

25 Anioni derivati Lanione puo mantenere la convenione degli acidi cambiando la desidenza Pericoper---ato ----ico ---- ato oso ito Ipo-----oso ipo---ito H 2 SO 3 2H + + SO 3 2- HNO 3 H + + NO 3 -

26 Acidi poliprotici H 4 SiO 4 H 2 SiO 3 H 3 PO 4 HPO 3 Per gli elementi del 13°, 14° e 15° gruppo si puo avere la tendenza a formare acidi caratterizzati da un diverso numero di H+ dissociabili, MA CON LO STESSO N. di OX. Per esempio H 3 BO 3 H + + H 2 BO 3 - orto HBO 2 H + + BO 2 - meta

27 Acidi poliprotici 2H 3 PO 4 H 4 P 2 O 7 +H 2 O Per questi stessi elementi è possibile avere una molecola contenente il doppio della specie orto con una molecola di H2O in meno. Prendono il suffisso –di 2H 2 SO 4 H 2 S 2 O 7 +H 2 O Non deve per forza essere un orto-acido

28 Perossoacidi H2S2O8H2S2O8 Sono perossoacidi gli ossiacidi dove 2 atomi di ossigeno formano un legame covalente ed hanno quindi n.ox –1 Acido perosso di solfor ico perosso-: 2 atomi di ossigeno a n.ox –1 (formula di struttura!) Di-: due atomi dellelemento centrale -ico: n. ox piu alto

29 Tioacidi H 2 SO 4 H 2 S 2 O 3 Sono tioacidi gli ossiacidi dove ci sono legami covalenti tra 2 atomi di zolfo. La formula dei tioacidi si ottiene mettendo uno atomo di zolfo al posto di un atomo di ossigeno in un ossoacido Acido tio solfor ico

30 Sali idrati I sali possono cristallizzare con una o piu molecole di H 2 O. In questi casi Na 2 CO 3 10H 2 O Carbonato di sodio decaidrato CuSO 4 5H 2 O Solfato di rame pentaidrato Sali misti Ci sono Sali con 2 o piu cationi diversi. Si scrivono nella formula in ordina alfabetico e si usa, non obbligatoriamente, il termine –doppio, -triplo… KNaCO 3 Carbonato(doppio) di potassio e sodio

31 Composti di Coordinazione La specie di coordinazione puo essere sia il catione che lanione. Di solito è indicata tra parentesi quadra. Nella specie di coordinazione, il nome del legante è preceduto dal numero di volte in cui compare e seguito dal n. ox dellelemento centrale Il sale segue le regole usuali [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 Cloruro di esaamminocobalto(III)

32 Composti di Coordinazione [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 Cloruro di esaamminocobalto(III) [Cr(H 2 O) 6 ]Cl 3 Cloruro di esaaacquocromo(III) K[Cr(OH) 4 ] Tetraidrossocromato(III) di potassio K 2 [CoCl 4 ] Tetraclorocobaltato(II) di potassio

33 Stechiometria

34 Significato quantitativo delle formule Composizione percentuale in peso Es: quale è la % in peso di sodio nel composto NaCl? Es: quanti grammi di zolfo sono contenuti in 300 g di H 2 SO 4 ?

35 Numero di ossidazione Il numero di ossidazione è una carica positiva o negativa che viene formalmente attribuita a un atomo considerando la differenza nel numero di elettroni rispetto allatomo neutro quando tutti gli elettroni di legame sono attribuiti allatomo piu elettronegativo Es: HCl, H 2 O, CO, NO 3 -, Cr 2 O 7 2-

36 Numero di ossidazione Gli ioni monoatomici hanno n. ox uguale alla carica dello ione Idrogeno possiede, per convenzione, sempre +1, anche quando è legato a non metalli, indipendentemente dalla differenza di elettroneg. Es: SiH 4 Quando è legato a metalli possiede –1. Tali composti sono detti idruri La somma dei n. ox è uguale alla carica della specie studiata. Per un composto neutro è =0 I metalli dei gruppi 1, 2 e 13 hanno n.ox uguale al numero degli elettroni esterni: +1, +2, +3 I metalli hanno sempre n. ox positivo.

37 Numero di ossidazione Gli altri elementi del 17° gruppo hanno sempre –1 tranne quando fanno composti con lossigeno e con altri alogeni Ossigeno ha sempre –2 tranne nei composti con il Fluoro e nei composti in cui forma legami covalenti (perossidi), in tale caso il n.ox è –1. Il Fluoro ha sempre n. ox= –1

38 Sostanze elementari Tutti i metalli si trovano ovviamente allo stato metallico. Lo stato metallico é rappresentato con il solo simbolo dellelemento. NON significa che siamo in presenza di una specia elementare monoatomica!

39 Sostanze elementari H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 sono molecole isolate, gassose. Tutti gli elementi dell'ultimo gruppo (gas nobili) sono monoatomici e gassosi. Il carbonio da luogo a concatenazioni di legami secondo due forme: diamante e grafite.

40 Struttura a catena del Se Struttura di S 8 Struttura del P 4 Struttura del fosforo nero

41 PERCHE? Quale é la relazione tra strutture elementari cosi esotiche e la configurazione elettronica dellelemento? C P S Cl

42 Reazioni acido-base Trasferimento di un protone da una specie (acido) ad unaltra (base) (modello di Broensted) CH 3 COOH + NH 3 CH 3 COO - + NH 4 + Il bilanciamento è intuitivo e semplice Liberare la mente dai pensieri sbagliati… Cosa accade quando ho in soluzione HCl e NaOH?

43 Reazioni di complessazione Es: aggiungendo una soluzione acquosa di NH 3 ad un sale solubile di Ni……. In una reazione di complessazione i leganti coordinano latomo centrale

44 Reazioni di precipitazione Una reazione che da luogo ad un composto insolubile che si separa dalla soluzione I composti insolubili si scrivono come formula minima NON come specie ioniche. Es NaCl, BaSO 4 in soluzione..? Es: acido-base con un sale insolubile, solfuri…. Nota lesempio dei solfuri in soluzione o in fase gassosa


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