Chimica generale - le reazioni chimiche

Le reazioni chimiche

Introduzione alle reazioni chimiche

Una reazione chimica è il processo mediante il quale una o più sostanze reagenti si trasformano in altre. I materiali di partenza sono detti reagenti, quelli finali sono i prodotti. Le reazioni chimiche si rappresentano con equazioni (rappresentazioni simboliche e sintetiche) in cui, a sinistra, compaiono le formule dei reagenti (stato iniziale) e, a destra, quelle dei prodotti (stato finale).

Rappresentazione delle reazioni chimiche

La reazione chimica dell'ossido di magnesio può essere espressa come:

2 Mg + O₂ → 2 MgO

L'equazione illustra una trasformazione chimica reale utilizzando le formule chimiche. La dizione "reazione chimica" si usa per indicare sia la reazione reale sia la sua rappresentazione "algebrica".

Equazione chimica generica

Una reazione generica viene espressa con l'espressione:

a A + b B → c C + d D

o con l'equazione a A + b B = c C + d D, in cui a, b, c, d sono i coefficienti stechiometrici, rispettivamente, di A, B, C, D nella reazione.

La reazione scritta simbolicamente rappresenta SEMPRE un fatto sperimentale; perciò non bastano criteri algebrici per scriverla: occorrono criteri chimici.

Bilanciamento delle equazioni chimiche

La equazione chimica bilanciata descrive i cambiamenti che si verificano nel corso della reazione chimica non solo dal punto di vista qualitativo (quali specie si trasformano) ma anche dal punto di vista quantitativo (attraverso l'impiego dei coefficienti stechiometrici).

Le equazioni chimiche dovrebbero essere scritte aggiungendo, accanto ad ogni composto come pedice, il rispettivo stato di aggregazione, cioè (g) per gas, (s) per solido, (l) per liquido e (aq) se la specie si trova in una soluzione acquosa.

Per esempio, la decomposizione del carbonato di calcio è: CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g).

Importanza dei coefficienti stechiometrici

I coefficienti stechiometrici indicano le proporzioni numeriche secondo le quali le moli dei reagenti e dei prodotti prendono parte alla reazione. Essi vanno scelti in modo tale che nel corso della reazione non si creino né si distruggano atomi (in accordo con la legge della conservazione della massa). Un coefficiente che precede una formula indica che tutto ciò che segue è moltiplicato per quel numero. In assenza di coefficienti, si sottintende che il coefficiente sia 1.

Il bilanciamento delle equazioni chimiche richiede di risalire ai coefficienti stechiometrici che garantiscono il bilancio di massa valutando attentamente la formula dei composti coinvolti, cioè il numero di atomi di ogni specie chimica coinvolta. Oltre al bilancio di massa, però, va eseguito anche il bilancio di carica. In un'equazione chimica bilanciata, la somma delle cariche dei reagenti deve essere uguale alla somma delle cariche dei prodotti.

Esempio pratico di bilanciamento

Ossido di magnesio: 2 Mg (s) + O₂ (g) → 2 MgO (s)

2 atomi di magnesio + 1 molecola di ossigeno = 2 unità formula di ossido di magnesio

Se prendiamo N = 6,022 × 10²³ particelle (cioè un Numero di Avogadro di particelle), allora prendiamo una massa in grammi numericamente uguale al valore della massa atomica (o alla massa molecolare o alla massa formula se è un composto ionico), cioè una quantità corrispondente alla massa molare:

N particelle (atomi, molecole, etc.) ≡ 1 mole

Esempio: 2N di magnesio + 1N di ossigeno = 2N di ossido di magnesio