Le reazioni chimiche

LE REAZIONI CHIMICHE

Le equazioni chimiche rappresentano con linguaggio convenzionale l’andamento di una trasformazione o reazione chimica. .

L’equazione, è composta da un primo membro che descrive la natura dei reagenti e la loro quantità, separato dai segni = o −, o → e da un secondo membro che descrive i prodotti della reazione e le loro, quantità.

In altri termini, le equazioni chimiche, in forma concisa, semplice e facilmente comprensibile, forniscono informazioni circa:

• l’identità chimica dei composti che prendono parte alla reazione come reagenti e prodotti, riportandone le formule;
• i rapporti quantitativi tra le molecole attraverso l’uso di numeri (i coefficienti stechiometrici) posti dinnanzi alle formule dei reagenti e dei prodotti.

Per ottenere lo scopo della conoscenza dei rapporti quantitativi tra reagenti e prodotti è necessario che l’equazioni chimiche soddisfino le seguenti convizioni:

1. poiché in una reazione chimica non si creano né si distruggono atomi, il numero totale di atomi di ciascun elemento deve essere lo stesso nei due membri dell’equazione (conservazione del numero di atomi o conservazione della massa);
2. quando la reazione interessa specie cariche cioè cationi ed anioni, la carica elettrica totale dei composti nei due membri dell’equazione deve essere uguale (conservazione della carica elettrica);
3. tra le diverse equazioni equivalenti che è possibile scrivere per rappresentare una data reazione, si deve utilizzare quella che presenta i più piccoli coefficienti interi.

Le reazioni chimiche sono di varia natura (sintesi, acido-base, doppio scambio, ossido-riduzione, ecc.); comunque, come detto prima, devono essere bilanciate.

Se gli elementi chimici di una reazione ed i coefficienti stechiometrici sono facilmente determinabili, si adopera il metodo di bilanciamento detto "per tentativi". Per alcune reazioni di ossido-riduzione in cui la determinazione dei coefficienti stechiometrici non è immediata, si usa il metodo detto "della variazione del numero di ossidazione".

Bilanciamento per tentativi

Scriviamo la seguente reazione che può essere definita di doppio scambio:

BaCl₂ + Na₃AsO₄ → Ba₃(AsO₄)₂ + NaCl.

Innanzitutto proviamo a leggerla, ricordando le regole della nomenclatura: esposte nel capitolo precedente: il dicloruro di bario reagisce con l’arseniato (V) di sodio per dare bis-arseniato (V) di tri-bario e cloruro di sodio. Questa è 1’informazione qualitativa ed immediata che ci fornisce la lettura dell’equazione non bilanciata.

Proviamo ora a bilanciarla:

1. bilancio anione AsO₄^3-:   BaCl₂ + 2 Na₃AsO₄ → Ba₃(AsO₄)₂ + NaCl
2. Bilancio catione Na⁺:   BaCl₂ + 2 Na₃AsO₄ → Ba₃(AsO₄)₂ + 6NaCl
3. Bilancio anione Cl^-:   3BaCl₂ + 2 Na₃AsO₄ → Ba₃(AsO₄)₂ + 6NaCl

L’equazione così bilanciata fornisce quindi anche l'informazione quantitativa che tre molecole (molì) di BaCl₂ reagiscono con due molecole (molì) di Na₃AsO₄ per dare una molecola (mole) di Ba₃(AsO₄)₂ e sei molecole (molì) di NaCl.

Spesso, oltre alla formula dei composti che prendono parte alla reazione, è utile riportare il loro stato di aggregazione _{(s), (l), (g)} ^(aq).

In soluzione acquosa, i composti chimici si comportano in modi diversi, per quanto riguarda la formazione di ioni:

1. si dissociano completamente in ioni positivi e negativi; questi sono i sali, gli acidi e le basi, detti elettroliti forti;
2. si dissociano parzialmente; questi sono gli acidi e le basis, detti elettroliti deboli;
3. non si dissociano affatto; questi sono molti composti organici e sono detti non elettroliti.

LE REAZIONI CHIMICHE

Le equazioni chimiche rappresentano con linguaggio convenzionale l'andamento di unatrasformazione o reazione chimica.

L'equazione è composta da un primo membro che descrive la natura dei reagenti e la loro quantità,separato dai segni = o ⇆ o → e da un secondo membro che descrive i prodotti della reazione e leloro quantità.

In altri termini, le equazioni chimiche, in forma concisa, semplice e facilmente comprensibile,forniscono informazioni circa:

• a) l'identità chimica dei composti che prendono parte alla reazione come reagenti e prodotti,riportandone le formule;
• b) i rapporti quantitativi tra le molecole attraverso l'uso di numeri (i coefficienti stechiometrici)posti dinanzi alle formule dei reagenti e dei prodotti.

Per ottenere lo scopo della conoscenza dei rapporti quantitativi tra reagenti e prodotti è necessarioche l'equazione chimica soddisfi le seguenti condizioni:

• 1) poiché in una reazione chimica non si creano né si distruggono atomi, il numero totale di atomidi ciascun elemento deve essere lo stesso nei due membri dell'equazione (conservazione delnumero di atomi o conservazione della massa);
• 2) quando la reazione interessa specie cariche cioè cationi ed anioni, la carica elettrica totale deicomposti nei due membri dell'equazione deve essere uguale (conservazione della caricaelettrica);
• 3) tra le diverse equazioni equivalenti che è possibile scrivere per rappresentare una data reazione,si deve utilizzare quella che presenta i più piccoli coefficienti interi.

Le reazioni chimiche sono di varia natura (sintesi, acido-base, doppio scambio, ossido-riduzione,ecc.) e, come è stato detto prima, devono essere bilanciate.

Se i reagenti ed i prodotti sono noti ed i coefficienti stechiometrici sono facilmente determinabili, siadopera il metodo di bilanciamento detto "per tentativi". Per alcune reazioni di ossido-riduzione incui la determinazione dei coefficienti stechiometrici non è immediata, si usa il metodo detto "dellavariazione del numero di ossidazione".

Bilanciamento per tentativi

Scriviamo la seguente reazione che può essere definita di doppio scambio:

_{BaCl2 + Na3AsO4 → Ba3(AsO4)2 + NaCl}

Innanzitutto proviamo a bilanciarla, ricordando le regole della nomenclatura: esposte nel capitoloprecedente: il dicloruro di bario reagisce con l'arseniato (V) di sodio per dare bis-arseniato (V) ditri-bario e cloruro di sodio. Questa è l'informazione qualitativa ed immediata che ci fornisce lalettura dell'equazione non bilanciata.

Proviamo ora a bilanciarla:

1. 1) bilancio anione AsO₄^3-:             BaCl₂ + 2 Na₃AsO₄ → Ba₃(AsO₄)₂ + NaCl
2. 2) Bilancio catione Na⁺:             BaCl₂ + 2 Na₃AsO₄ → Ba₃(AsO₄)₂ + 6NaCl
3. 3) Bilancio anione Cl^-:              3BaCl₂ + 2 Na₃AsO₄ → Ba₃(AsO₄)₂ + 6NaCl

L'equazione così bilanciata fornisce quindi anche l'informazione quantitativa che tre molecole(moli) di BaCl₂ reagiscono con due molecole (moli) di Na₃AsO₄ per dare una molecola (mole) diBa₃(AsO₄)₂ e sei molecole (moli) di NaCl.

Spesso, oltre alla formula dei composti che prendono parte alla reazione, è utile riportare il lorostato di aggregazione ((_s), (_l), (_g), (_aq)).

In soluzione acquosa, i composti chimici si comportano in modi diversi, per quanto riguarda la formazione di ioni:

• a) si dissociano completamente in ioni positivi e negativi; questi sono i sali, gli acidi e le basi, detti elettroliti forti;
• b) si dissociano parzialmente; questi sono gli acidi e le basi, detti elettroliti deboli;
• c) non si dissociano affatto; questi sono molti composti organici e sono detti non elettroliti.