Le reazioni chimiche - aspetti quantitativi

Una reazione (o equazione) chimica è una trasformazione di sostanze dette reagenti in altre sostanze dette prodotti

Secondo la legge di Lavoisier (legge di conservazione della massa), durante una reazione il numero di atomi di ciascuna specie rimane inalterato.

1. Le equazioni di reazione

I coefficienti stechiometrici bilanciano le reazioni: sono numeri opportunamente introdotti per mantenere, per ciascuna specie, l’uguaglianza tra il numero di atomi dei reagenti e dei prodotti (bilanciamento).

I coefficienti stechiometrici indicano il rapporto numerico che esiste fra le molecole dei composti presenti in una reazione chimica

La stechiometria è il ramo della chimica che si occupa delle relazioni quantitative fra i reagenti e i prodotti di una reazione

Le idee della chimica

1. Le equazioni di reazione

Per scrivere una equazione di reazione:

•Si stabilisce quali sono reagenti e prodotti;

•si scrivono le formule esatte dei reagenti e dei prodotti;

•si bilancia la reazione ponendo davanti alle molecole opportuni coefficienti stechiometrici (numeri interi piccoli) fino al raggiungimento dell’uguaglianza degli atomi in gioco.

2. I calcoli stechiometriciFacciamo un esempio: la combustione del metano

metano + ossigeno si trasformano in anidride carbonica + acqua

CH4 + O2 CO2 + H2O

Contiamo gli atomi :

Carbonio nei reagenti 1 Carbonio nei prodotti 1

Idrogeno nei reagenti 4 Idrogeno nei prodotti 2

Ossigeno nei reagenti 2 Ossigeno nei prodotti 3

2. I calcoli stechiometrici

CH4 + O2 CO2 + H2O

Determiniamo i coefficienti stechiometrici

La reazione bilanciata è la seguente

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

significa che 1 molecola di metano reagisce con 2 molecole di ossigeno per dare 1 molecola di

anidride carbonica più 2 molecole di acqua

Poiché 1 molecola di metano pesa 16 e 2 molecole di ossigeno pesano 64, il rapporto di combinazione tra la massa di metano e la massa di ossigeno è 16/64

Allo stesso modo, a partire da 1 molecola di metano e 2 molecole di ossigeno otteniamo 1 molecola di anidride carbonica che pesa 44 e 2 molecole d’acqua che pesano 36.

Quindi dai rapporti stechiometrici si può passare, consultando la tavola periodica degli elementi, ai rapporti tra le masse che sono utili per fare i calcoli stechiometrici

Nel nostro esempio, il rapporto massa metano/massa ossigeno è 16/64, il rapporto massa metano/massa anidride carbonica è 16/44 e così via.

Il rapporto tra le masse vale sia se ragioniamo in unità di massa atomica, sia se ragioniamo in grammi

Infatti

CH416 uma

3. Reagente limitante e reagente in eccesso

1 molecola di metano pesa 16 uma6,02 x 1023 molecole di metano

pesano16 grammi6,02 x 1023 (numero di Avogadro) è il

numero di particelle Atomi o molecole) che pesa in grammi tanto quanto pesa una singola particella in uma

2. I calcoli stechiometrici

Ricapitolando ….

In una reazione chimica conoscendo la quantità di una specie è possibile calcolare la quantità di un’altra specie in gioco, seguendo i seguenti passaggi:

1. si scrive la reazione bilanciata;

2. si determinano le masse atomiche o molecolari delle specie coinvolte;

3. si calcola la massa molecolare della specie richiesta, in base ai rapporti stechiometrici;

4. si calcola la massa delle altre specie.