Le reazioni chimiche

Definizione Per reazione chimica si intende un processo che porta alla formazione di nuove sostanze (prodotti), diverse dalle sostanze di partenza (reagenti)

Simbolismo Le reazioni chimiche sono rappresentate in modo abbreviato e simbolico mediante equazioni chimiche dove figurano le formule chimiche delle sostanze messe a reagire, dette reagenti, e quelle delle sostanze che si ottengono in seguito alla reazione, dette prodotti. A + B C + D reagenti prodotti

aA + bB cC + dD Le sostanze che reagiscono tra loro lo fanno secondo rapporti di combinazione precisi, nel rispetto della legge di conservazione della massa (Lavoisier) Ad ogni prodotto o reagente è associato un coefficiente stechiometrico che rappresenta il numero di particelle (atomi o molecole) che prendono parte alla reazione. Bilanciare una reazione significa trovare i coefficienti stechiometrici per rispettare la legge di conservazione della massa (tutti gli atomi presenti nei reagenti devono necessariamente essere presenti nei prodotti, anche se inseriti in nuovi composti)

Regole per il bilanciamento Conoscere le formule esatte di tutti i reagenti e di tutti i prodotti Davanti ad ogni formula scrivere il coefficiente opportuno in modo da avere lo stesso numero di atomi di ciascun elemento sia tra i reagenti che tra i prodotti. Il coefficiente 1non viene mai indicato. Es. 2C + O2 2CO

La mole La mole è una quantità di materia che contiene un numero fisso e costante di piccolissime parti 1 mole contiene un numero di particelle pari a 6,023 x 1023 (No, numero di Avogadro) Si possono convertire i grammi di una sostanza nel n° di moli corrispondenti mediante la relazione: n° moli = g di sostanza / M (composto o elemento) M è la massa in grammi di una mole e le sue dimensioni sono misurate in g/mol

Relazioni ponderali Un’equazione chimica letta in termini di moli anziché di molecole consente di passare da quantità microscopiche a quantità macroscopiche (espresse con ordine di grandezza che va dai grammi fino alle tonnellate)

Convenzioni La reazione può essere scritta utilizzando una freccia orizzontale ( ) oppure una doppia freccia ( ) se la reazione produce una trasformazione completa ed è irreversibile se la reazione avviene solo parzialmente ed è reversibile

Si indicano in basso a destra della formula Es: Convenzioni Bisogna indicare con dei simboli lo stato fisico delle sostanze coinvolte nella reazione: (S) = solido (soln) = genericamente in soluzione (l) = liquido (aq) = in soluzione acquosa (g) = gassoso Si indicano in basso a destra della formula Es: C(s) + O2(g) CO2(g) Se tutte le sostanze, reagenti e prodotti, si trovano nella stessa fase si dice che la reazione è in fase omogenea, se si trovano in fasi diverse si dice che la reazione è in fase eterogenea

Convenzioni Se la reazione avviene in soluzione, spesso le sostanze possono essere presenti in forma ionica. Si usa scrivere allora solo gli ioni effettivamente coinvolti. Gli ioni che non partecipano alla reazione si dicono ioni spettatori e possono essere omessi.

Reazioni in forma ionica Na2CO3(s) + CaCl2(s) 2NaCl(s) + CaCO3(s) In forma ionica: 2Na+ + CO32- + Ca2+ + 2Cl - 2Na+ + 2Cl - + CaCO3(s) Eliminando gli ioni spettatori risulta: CO32- + Ca2+ CaCO3(s)

Classificazione delle reazioni chimiche Reazioni di sintesi: A + B AB Es: 2Cu + O2 2CuO

Classificazione delle reazioni chimiche Reazioni di decomposizione: AB + calore A + B Es: CuCO3 calore CuO + CO2(g)

Classificazione delle reazioni chimiche Reazioni di precipitazione: A + B C(s) + D Una reazione è detta di precipitazione quando provoca la formazione di un composto insolubile. I reagenti sono considerati in soluzione acquosa e solubili. Es: Pb(NO3)2 + 2KI 2KNO3 + PbI2(s) giallo

Classificazione delle reazioni chimiche Reazioni di sostituzione o di scambio: AB + C AC + B (sostituzione) Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 AB + CD CB + AD (doppio scambio) NaI + HCl NaCl + HI

Classificazione delle reazioni chimiche Reazioni di combustione: Combustibile + Comburente prodotti + calore Una reazione è detta di combustione quando un composto, detto combustibile , reagisce con l’ossigeno e sviluppa una sensibile quantità di calore oltre ai prodotti della combustione. calore CH4 + 2O2 CO2(g) + 2H2O(g) Per innescare una reazione di combustione è necessaria una sufficiente temperatura di accensione.

Classificazione delle reazioni chimiche Reazioni di ossido – riduzione (redox): Una reazione di ossido – riduzione è una reazione in cui si verifica uno scambio di elettroni da una sostanza all’altra. - La sostanza che perde elettroni si ossida - La sostanza che acquista elettroni si riduce

Come si riconoscono le redox Un modo semplice per riconoscere le reazioni redox è quello di osservare se vi è variazione del numero di ossidazione di due differenti elementi. Infatti, se vi è variazione del numero di ossidazione, la reazione è di ossido-riduzione. +2 -1 +3 -1 2Al(s) + 3CuCl2(aq) 2AlCl3(aq) + 3Cu

Preparazione dei principali composti inorganici idruri H2 + Metallo + ossigeno Ossido + H2O idrossido sale sale sale sale Non metallo + ossigeno Anidride + H2O acido + H2 idracidi

Preparazione dei principali composti inorganici IDRURI Metallo + H2 2 K + H2 → 2 KH IDRACIDI Non Metallo + H2 H2 + Cl2 → 2 HCl

Preparazione dei principali composti inorganici OSSIDI Metallo + O2 4Li(s) + O2(g ) 2Li2O ANIDRIDI Non Metallo + O2 S(s) + O2(g) SO2(g) 2N2(g) + 5O2(g) 2N2O5(g) Decomposizione per riscaldamento (calcinazione di Sali) CaCO3(s) CaO + CO2 FeSO3 FeO + SO2

Preparazione dei principali composti inorganici IDROSSIDI Metalli del 1° e 2° gruppo con H2O 2K + 2 H2O 2KOH + H2 Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2

Preparazione dei principali composti inorganici IDROSSIDI Ossidi dei metalli del 1° e 2° gruppo + H2O Na2O + H2O 2NaOH CaO + H2O Ca(OH)2

Preparazione dei principali composti inorganici IDROSSIDI Sale solubile e idrossido per preparare idrossidi dei metalli di transizione CrCl3 +3NaOH Cr(OH)3 + 3NaCl FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl

Preparazione dei principali composti inorganici ACIDI OSSIGENATI Anidridi (ossidi di non metalli) con H2O SO3 + H2O H2SO4 N2O5 + H2O 2HNO3 Cl2O + H2O 2HClO

Preparazione dei principali composti inorganici SALI Idrossido + acido 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O Metallo + acido Mg + 2HNO3 Mg(NO3)2 + H2 Ossido + acido CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O Ossido + anidride CaO + CO2 CaCO3

Preparazione dei principali composti inorganici SALI Doppio scambio tra Sali AgNO3 + NaI Ag I + NaNO3 Idrossido + anidride Ba(OH)2 + CO2 BaCO3 + H2O Metallo + non metallo 2Al + 3Cl2 2AlCl3 Decomposizione 2KClO3 2KCl + 3O2 calore

PREPARAZIONE COMPOSTI INORGANICI IDRURI/ IDRACIDI OSSIDI BASICI OSSIDI ACIDI IDROSSIDI OSSIACIDI SALI Sintesi Me + H2 NMe + H2 Me + O2 Decomp. riscaldam. NMe + O2 Ossido b. +H20 Scambio s. Me + H20 Scambio d. Sale + idrossido Ossido a. ………..