9 CAPITOLO Le reazioni chimiche e la stechiometria Indice 1. Le reazioni e le equazioni chimiche 2. Come si classificano le reazioni chimiche 3. Dissociazione ionica 4. Equazioni ioniche nette 5. Calcoli con le equazioni chimiche 1

Le reazioni e le equazioni chimiche CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE E LA STECHIOMETRIA 1 Le reazioni e le equazioni chimiche Una reazione chimica è un processo in cui una o più sostanze (reagenti) si trasformano in una o più nuove sostanze (prodotti). Un’equazione chimica, invece, è la rappresentazione simbolica di una reazione. La reazione che prendiamo in esame riguarda la sintesi dell’ammoniaca (prodotto) partendo dall’idrogeno e dall’azoto (reagenti). Nel caso in esame, le sostanze sono tutte gassose, per cui l’equazione viene scritta nella forma: N2(g) + 3 H2(g) ➞ 2 NH3(g) I simboli e le formule dei reagenti sono scritti a sinistra di una freccia e i simboli e le formule dei prodotti a destra. I numeri scritti davanti ai simboli e alle formule sono chiamati coefficienti e permettono il bilanciamento dell’equazione, cioè che lo stesso numero di atomi figuri nei reagenti e nei prodotti. 2

Come si classificano le reazioni chimiche CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE E LA STECHIOMETRIA 2 Come si classificano le reazioni chimiche I chimici hanno classificato le reazioni chimiche in cinque gruppi tenendo conto del tipo di sostanze che reagiscono. Reazioni di combinazione o di sintesi Nelle reazioni di combinazione due o più reagenti formano un unico prodotto. 3

Come si classificano le reazioni chimiche CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE E LA STECHIOMETRIA 2 Come si classificano le reazioni chimiche Reazioni di decomposizione In una reazione di decomposizione un composto si scinde per formare due o più prodotti. 4

Come si classificano le reazioni chimiche CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE E LA STECHIOMETRIA 2 Come si classificano le reazioni chimiche Reazioni di scambio semplice (o di spostamento) Le reazioni di scambio semplice (o di spostamento) sono quelle in cui un elemento sposta un altro elemento da un composto. 5

Come si classificano le reazioni chimiche CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE E LA STECHIOMETRIA 2 Come si classificano le reazioni chimiche Reazioni di scambio doppio Una reazione di scambio doppio avviene quando, in soluzione acquosa, due composti si scambiano il partner. 6

Come si classificano le reazioni chimiche CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE E LA STECHIOMETRIA 2 Come si classificano le reazioni chimiche Reazioni di combustione Combustione del metano con l’ossigeno in un Bunsen. In una combustione una sostanza brucia con l’ossigeno producendo una notevole quantità di calore e, di solito, una fiamma visibile. CH4(g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(g) metano 7

CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE 3 Dissociazione ionica E LA STECHIOMETRIA 3 Dissociazione ionica Se un composto ionico viene sciolto in acqua, gli ioni che lo costituiscono si separano l’uno dall’altro: il fenomeno è detto dissociazione ionica. Gli ioni in soluzione sono circondati da molecole di acqua, cioè sono idratati. In figura è illustrato, su scala atomica, il processo di dissociazione ionica. 8

Equazioni ioniche nette CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE E LA STECHIOMETRIA 4 Equazioni ioniche nette La seguente equazione che rappresenta la precipitazione del cloruro di argento: AgNO3(aq) + NaCl(aq) ➞ AgCl(s) + NaNO3(aq) (a) è detta molecolare, perché le formule dei composti sono scritte come se le specie esistessero sotto forma di molecole. In forma ionica l’equazione diventa: Ag+(aq) + NO–3(aq) + Na+(aq) + Cl–(aq) ➞ AgCl(s) + Na+(aq) + NO–3(aq) Se si trascurano gli ioni spettatori perché compaiono in entrambi i membri dell’equazione, l’equazione è così rappresentata: Ag+(aq) + Cl –(aq) ➞ AgCl(s) L’equazione scritta è detta equazione ionica netta. In una equazione ionica netta bilanciata si ha conservazione sia degli atomi che della carica. 9

Calcoli con le equazioni chimiche CAPITOLO 9. LE REAZIONI CHIMICHE E LA STECHIOMETRIA 5 Calcoli con le equazioni chimiche Lo studio delle relazioni quantitative tra le moli dei reagenti e dei prodotti in una reazione prende il nome di stechiometria. Nell’equazione bilanciata tra alluminio e bromo liquido, ad esempio, il rapporto quantitativo tra le moli delle sostanze è il seguente: Reagenti Prodotto 2 Al(s) + 3 Br2(ℓ)  2 AlBr3(s) 2 moli di alluminio + 3 moli di bromo  2 moli di bromuro di alluminio 10