Reazioni - Bilanciamento

Karly
di Karly
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Erectus
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Scopri il bilanciamento chimico, fondamentale per garantire che la massa dei reagenti sia uguale a quella dei prodotti. Approfondisci la legge di Lavoisier e impara a utilizzare i coefficienti stechiometrici per bilanciare correttamente le reazioni chimiche.

Concetti Chiave

  • Il bilanciamento delle reazioni chimiche è fondamentale per rispettare la legge di Lavoisier, che afferma che la massa dei reagenti deve essere uguale a quella dei prodotti.
  • I coefficienti stechiometrici, numeri posti davanti alle formule, indicano il numero di molecole coinvolte nella reazione e sono essenziali per il bilanciamento.
  • È consigliabile iniziare il bilanciamento dagli elementi metallici e non metallici, evitando di partire da ossigeno e idrogeno per rendere il processo più semplice.
  • Durante il bilanciamento, si deve prestare attenzione a bilanciare prima i metalli e i non metalli, seguendo un ordine logico per facilitare la risoluzione.
  • Il bilanciamento delle reazioni chimiche può richiedere di ripartire da un altro elemento se si incontrano difficoltà, garantendo un approccio flessibile e adattabile.
Come si bilanciano le reazioni chimiche?

Perchè bisogna bilanciare?
La massa dei reagenti che partecipano ad una reazione chimica deve essere uguale alla massa dei prodotti. E' questa la legge di Lavoisier, una delle leggi fondamentali della chimica, con la quale si ammette che durante una reazione, il numero di atomi di un elemento chimico deve rimanere uguale tra reagenti e prodotti.
E' questo lo scopo fondamentale del bilanciamento: fare in modo che il numero di atomi di un elemento sia uguale tra reagenti e i prodotti.

A tale scopo bisogna inserire prima delle formule dei vari composti dei numeri chiamati coefficienti stechiometrici, che indicano il numero di molecole coinvolte nella reazione.

Quanti atomi sono coinvolti nella reazione?
Tutti sanno che l'acqua

[math]H_2O[/math]
è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Se alla formula dell'acqua facciamo precedere il coefficiente
[math]2[/math]
(pertanto scriveremo
[math]2H_2O[/math]
), vuol dire che nella reazione sono coinvolte due molecole di acqua. In totale saranno quindi coinvolti quattro atomi di idrogeno e due atomi di ossigeno.

[math]Ca(OH)_2[/math]
è invece formato da un atomo di
[math]Ca[/math]
, due atomi di
[math]O[/math]
e due atomi di
[math]H[/math]
. Se a tale formula facciamo precedere il coefficiente
[math]3[/math]
otteniamo:
[math]3Ca(OH)_2[/math]
vuol dire che in totale sono coinvolti tre atomi di
[math]Ca[/math]
, sei di
[math]H[/math]
e sei di
[math]O[/math]
.

[math]Ca_3(PO_4)_2[/math]
(fosfato di calcio) è formato da tre atomi di
[math]Ca[/math]
, due atomi di
[math]P[/math]
e otto atomi di
[math]O[/math]
. Se a tale formula facciamo precedere il coefficiente
[math]3[/math]
:
[math]3Ca_3(PO_4)_2 [/math]
vuol dire che in totale sono coinvolti nove atomi di
[math]Ca[/math]
, sei atomi di
[math]P[/math]
e ventiquattro atomi di
[math]O[/math]
.

Da quali elementi parto per bilanciare?
Non ci sono regole precise da seguire. Tuttavia, il più delle volte è consigliabile partire dai metalli e dai non metalli, solo raramente conviene partire bilanciando O e H. Se partendo da un elemento incontriamo qualche difficoltà, ripartiamo dall'inizio incominciando da un altro elemento.

Facciamo qualche esempio:

Primo esempio:
Supponiamo di voler bilanciare la seguente reazione:

[math]H_3PO_4 + Ca(OH)_2 -> Ca_3(PO_4)_2 + H_2O[/math]

Bilanciamo la reazione partendo da un metallo o da un non metallo. Partiamo per esempio da

[math]P[/math]
. Bilanciamo per primo il calcio (ci sono tre atomi di calcio a destra e uno a sinistra) ponendo il coefficiente
[math]3[/math]
davanti a
[math]Ca(OH)_2[/math]

[math]H_3PO_4 + 3Ca(OH)_2 -> Ca_3(PO_4)_2 + H_2O[/math]

A sinistra abbiamo un atomo di

[math]P[/math]
a destra ne abbiamo due. Bilanciamo
[math]P[/math]
ponendo un
[math]2[/math]
davanti a
[math]H_3PO_4[/math]
.

[math]2H_3PO_4 + 3Ca(OH)_2 -> Ca_3(PO4)_2 + H_2O[/math]

Rimangono da bilanciare

[math]H[/math]
e
[math]O[/math]
.
[math]H[/math]
è presente in tre posti diversi, mentre
[math]O[/math]
in quattro. Meglio non complicarsi la vita e partiamo da
[math]H[/math]
. In
[math]2H_3PO_4[/math]
abbiamo sei atomi di
[math]H[/math]
, in
[math]3Ca(OH)_2[/math]
abbiamo sei atomi di
[math]H[/math]
; in totale tra i reagenti abbiamo dodici atomi di
[math]H[/math]
. Poniamo quindi un
[math]6[/math]
davanti a
[math]H_2O[/math]
.

[math]2H_3PO_4 + 3Ca(OH)_2 -> Ca_3(PO4)_2 + 6H_2O[/math]

Rimane da bilanciare

[math]O[/math]
ma ne abbiamo diciotto sia a sinistra della freccia che a destra. E' già bilanciato.

Secondo esempio:

[math]BaCl_2 + Fe_2(SO_4)_3 -> BaSO_4 + FeCl_3[/math]

Come detto in precedenza, non partiamo ne dall'idrogeno, nè dall'ossigeno, ma partiamo, per esempio, dallo zolfo

[math]S[/math]
.
Bisogna tenere conto che in
[math]Fe_2(SO_4)_3[/math]
abbiamo due atomi di
[math]Fe[/math]
, tre di
[math]S[/math]
e dodici di
[math]O[/math]
. A sinistra della reazione abbiamo tre atomi di
[math]S[/math]
, a destra solo uno. Mettiamo un
[math]3[/math]
(che è un coefficiente stechiometrico) davanti a
[math]BaSO_4[/math]
in modo da bilanciare gli atomi di
[math]S[/math]
.

[math]BaCl_2 + Fe_2(SO_4)_3 -> 3BaSO_4 + FeCl_3[/math]

Bilanciamo il cloro:
- in

[math]BaCl_2[/math]
abbiamo due atomi di
[math]Cl[/math]
;
- in
[math]FeCl_3[/math]
abbiamo tre atomi di
[math]Cl[/math]
;

Quindi per bilanciare

[math]Cl[/math]
:

[math]3BaCl_2 + Fe_2(SO_4)_3 -> 3BaSO_4 + 2FeCl_3[/math]

Ora abbiamo sei atomi di

[math]Cl[/math]
da entrambe le parti (a sinistra i reagenti, a destra i prodotti). Rimane da bilanciare
[math]O[/math]
. In
[math]Fe_2(SO_4)_3[/math]
abbiamo dodici atomi di
[math]O[/math]
. In
[math]3BaSO_4[/math]
abbiamo dodici atomi di
[math]O[/math]
: BILANCIATO!
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Domande da interrogazione

  1. Perché è importante bilanciare le reazioni chimiche?

    2. È fondamentale bilanciare le reazioni chimiche perché, secondo la legge di Lavoisier, la massa dei reagenti deve essere uguale a quella dei prodotti, garantendo che il numero di atomi di ciascun elemento rimanga costante durante la reazione.

  2. Come si utilizzano i coefficienti stechiometrici nel bilanciamento?

    3. I coefficienti stechiometrici sono numeri inseriti davanti alle formule dei composti che indicano il numero di molecole coinvolte nella reazione, permettendo di equilibrare il numero di atomi di ciascun elemento tra reagenti e prodotti.

  3. Qual è un buon punto di partenza per bilanciare una reazione?

    4. È consigliabile partire dal bilanciamento di metalli e non metalli, evitando di iniziare con ossigeno e idrogeno, per semplificare il processo di bilanciamento.

  4. Come si bilancia una reazione complessa come quella tra acido fosforico e idrossido di calcio?

    5. Si inizia bilanciando un elemento, come il calcio, e si prosegue con il fosforo e infine con idrogeno e ossigeno, utilizzando coefficienti stechiometrici appropriati per garantire che il numero di atomi sia uguale su entrambi i lati della reazione.

  5. Qual è un esempio di bilanciamento di una reazione con solfato di bario e cloruro di ferro?

    6. Nella reazione tra BaCl₂ e Fe₂(SO₄)₃, si bilancia prima lo zolfo ponendo un coefficiente di 3 davanti a BaSO₄, poi si bilancia il cloro e infine l'ossigeno, ottenendo una reazione bilanciata: 3BaCl₂ + Fe₂(SO₄)₃ → 3BaSO₄ + 2FeCl₃.

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