Chimica Inorganica - reazioni chimiche, soluzioni, stechiometria

Reazioni chimiche

• cariche
• atomi
• energia

Si bilanciano

Si indica lo stato in cui si trovano le sostanze

La freccia di reazione può essere

• solo una direzione
• entrambi le direzioni
• entrambi i sensi, ma uno è più favorito
• reazioni che coinvolge solo qui e-
• più reazioni che avvengono una dopo l'altra

es

1. H₂ + H⁺
2. H₂O

es

Q Δ hν E enzima

calore serve luce

elettorale (fotoni)

cat catalizzatore

Tipi di reazione

• Sintesi

A + B → C

elementi o composti più semplici

C + O₂ → CO₂

• Decomposizione

C → A + B

Bilanciamento reazioni

C₄H₁₀ + 13/2O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

Si può moltiplicare × 2

2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O

• sono comunque due reazioni diverse
• cambiano le grandezze estensive

Metatesi (scambio di ioni)

Be(NO₃)₂ + 2NaF_(aq) → BeF_2(s) + 2NaNO_3(aq)

Si indicano gli ioni che partecipano effettivamente alla reazione

Be⁺⁺ + 2F^- → BeF_2(s)

• l’unico composto che diventa solido e precipita

Acido-base

Sono praticamente istantanee

• raggiungono subito l'equilibrio

Non è sempre così (es. proteine)

Definizione

• Arrhenius
  • Acido → libera H⁺ (in H₂O)
  • Base → libera OH^-
• Brønsted
  • Acido → cede H⁺ in qualsiasi condizione
  • Base → accetta H⁺
• Lewis
  • Acido → accetta doppietto elettronico
  • Base → cede

Acido per essere tale deve esserci una base

HA + B → A^- + BH⁺

acido base acido cede H⁺ per donarlo ad A^-

conjugati conjungati

Un acido e una base non possono coesistere. L'acido e la base coniugata possono coesistere (formando sistemi tampone)

+3 +2 -1 +2.5

3 NO₂+1.5 S₂O₃ + 12H⁺ → 1 N₃^- + 5 S₄O₆^2- + 6 H₂O

N si riduce (+3 → -1)

S si ossida (+2 → +2.5)

12H⁺ + 3 NO₂^- + 10e^- → N₃^- + 6 H₂O

2 S₂O₃^2- → S₄O₆^2- + 2e^- x 5 10 S₂O₃^2- → 5 S₄O₆^2- + 10e^-

+7 +3 -1 +4 +5 -3

2 MnO₄^- + 3 HPO₃^2- + OH^- → 2 MnO₂ + 3 PO₄^3- + 2 H₂O

Mn si riduce (+7 → +4)

P si ossida (+3 → +5)

2H₂O MnO₄^- + 5 e^- → MnO₂ + 4 OH^- x 2

HPO₃^2- + 3 OH^- → PO₄^3- + 2 e^- + 2 H₂O x 3

Stechiometria

19/10/2021

3 SO₂ + Cr₂O₇^2- + 8 H⁺ → 3 SO₃ + 2 Cr³⁺ + 4 H₂O 1g di Na₂Cr₂O₇

quanti grammi e quante moli servono di SO₂

quante moli Cr³⁺ si formano

Molti H⁺ necessarie

1. Bilanciare la reazione
2. mol Cr₂O₇^2- = ^m⁄_PM = 1 g/ 262 g/mol = 0.00382 mol = 3.82 mmol

mol SO₂ = 3.82 mmol x ³⁄₁ = 11.46 . 10^-3mol

mol Cr³⁺ = 3.82 . 10^-3 mol x ²⁄₃ = 7.64 . 10^-3 mol

mol H⁺ = 3.82 . 10^-3 mol x ⁸⁄₁ = 30.56 . 10^-3mol

soluzioni

Concentrazione molare = ^{mol A}/_volume [ ^mol/_L ] = M

Generalmente si usano sottomultipli:

• mM = 10^-3 M
• µM = 10^-6 M
• nM = 10^-9 M

Esempio

Fe⁰ + 3H⁺ → Fe³⁺ + ³/₂ H₂

0,5 g di Fe

H₂SO₄ 0,05 N

V = ? di una soluzione H₂SO₄ 0,05 M necessario per reagire 0,5 g di Fe

mol Fe = ^{0,5 g}/_{55,8 g/mol} = 8,96 × 10^-3 mol

mol H⁺ = 8,96 × 10^{-3× 3}/_{× 1} = 2,69 × 10^-2 mol

mol H₂SO₄ = 0,0269 mol / 2 = 0,0135 mol

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-

V H₂SO₄ = ^{0,0135 mol}/_{0,05 mol/L} = 0,269 L = 269 mL