LEZ.5 - LE REAZIONI CHIMICHE

(1)

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Stechiometria

La stechiometria è caratterizzata dall’applicazione

quantitativa delle leggi ponderali che regolano la

composizione delle sostanze e il loro rapporto di

combinazione

I calcoli stechiometrici sono finalizzati a

quantificare

le sostanze che reagiscono e che si producono nel

corso di una reazione chimica

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Formule Chimiche

• La forma più semplice di formula chimica è la

FORMULA EMPIRICA o BRUTA o MINIMA

• La formula empirica è composta dai simboli di tutti gli elementi che sono presenti nella unità base della sostanza ed indica la proporzione numerica tra gli atomi dei vari elementi.

• Ad esempio, il glucosio

ha una formula empirica :

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• La Formaldeide è un liquido velenoso che viene largamente utilizzato per la conservazione dei reperti biologici proprio per la sua bio-tossicità.

• La formula della Formaldeide è CH₂O. La stessa del glucosio.

• Per evitare di confondere le due sostanze c’è bisogno di qualche ulteriore informazione in quanto, evidentemente, essendo sostanze diverse devono essere formate da molecole differenti

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• La formula empirica (CH

₂

O) indica che la molecola

dello zucchero o della formaldeide contengono

carbonio, idrogeno ed ossigeno in proporzione 1:2:1

• L’informazione più completa è fornita dalla

FORMULA MOLECOLARE

.

• La formula molecolare riporta il numero effettivo di

atomi di ciascun elemento partecipanti alla

struttura della molecola

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• La formula molecolare zucchero è

C

₆

H

₁₂

O

₆

mentre quella

della formaldeide è

CH

₂

O

• Ogni molecola di glucosio è costituita da sei atomi di

carbonio, dodici di idrogeno e sei di ossigeno. E’ importante

sottolineare che tutte le molecole di glucosio (e questo vale

per qualunque sostanza) hanno esattamente la stessa

formula molecolare.

(7)

Per dare una rappresentazione del modo in cui i vari atomi si legano tra loro in una data molecola si utilizza la

FORMULA di STRUTTURA

• Molecole con la stessa formula molecolare ma con strutture diverse sono detti ISOMERI

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Determinazione della formula

molecolare

La composizione % in peso di un composto è 69.9% ferro e 30.1% ossigeno; la sua massa molare è 159.7 g/mol.

Determinare la formula molecolare del composto

È conveniente impostare il problema in questi termini: la

composizione % indica che 100 g del composto contengono 69.9 g di Fe e 30.1 g di O

1° passo

(Fe) 69.9 g / 55.85 g/mol = 1.25 moli di Fe (O) 30.1 g / 16.0 g/mol = 1.88 moli di O

2° passo

1.25 moli di Fe / 1.25 moli = 1 atomo Fe 1.88 moli di O / 1.25 moli = 1.5 atomi O

(9)

3° passo

Moltiplicando per un fattore 2, si rendono interi entrambi

i numeri

1 Fe x 2 = 2 Fe

1.5 O x 2 = 3 O

La formula minima del composto è quindi Fe

₂

O

₃

4° passo

Si determina il peso della formula minima:

(55.85 x 2) + (16 x 3) = 159.7

Poiché il peso della formula minima coincide con il peso

molecolare del composto, Fe

₂

O

₃

è anche la sua formula

molecolare: si tratta di ossido ferrico

(10)

Reazioni chimiche

(11)

Una reazione chimica è una trasformazione della

materia in cui uno o più

reagenti

iniziali modificano la

loro struttura e composizione originaria per generare i

prodot

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Si riconoscono per

- cambiamento dello stato di aggregazione - cambiamento di colore - variazione di temperatura - sviluppo di gas - formazione di un precipitato

Reazioni chimiche

(13)

Le reazioni chimiche

(14)

2CO + O

₂

2CO

₂

Reazioni chimiche

In alcune reazioni si può

osservare semplicemente una diminuzione di volume

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Tutte le reazioni chimiche obbediscono nella realtà alla legge di Lavoisier (legge della conservazione della massa):

Nel corso delle reazioni chimiche, la massa si mantiene

costante

Bilanciamento delle reazioni chimiche

Si devono pertanto introdurre dei numeri che moltiplichino intere formule chimiche al fine di avere un ugual numero di atomi della stessa specie chimica sia tra i reagenti che i prodot.

Questi coefficienti sono det “STECHIOMETRICI”

(16)

(17)

(18)

N

2

+ H

2

NH

3

N

2

+ H

2

NH

3

Il primo passo è di scrivere un 2 davanti alla formula del prodotto in modo da bilanciare l'azoto (2 atomi a sinistra e 2 a destra).

N

2

+ H

2

2NH

3

Ora a destra ci sono 6 atomi di idrogeno (2 molecole contenenti 3 atomi ciascuna) e per bilanciarli è necessario scrivere un 3 davanti alla molecola dell'idrogeno (3 molecole costituite da 2 atomi

ciascuna = 6 atomi in tutto)

N

₂

+ 3H

₂

2NH

₃

Il primo passo è di scrivere un 2 davanti alla formula del prodotto in modo da bilanciare l'azoto (2 atomi a sinistra e 2 a destra).

N

2

+ H

2

2 NH

3

Ora a destra ci sono 6 atomi di idrogeno (2 molecole contenenti 3 atomi ciascuna) e per bilanciarli è necessario scrivere un 3 davanti alla molecola dell'idrogeno (3 molecole costituite da 2 atomi

ciascuna = 6 atomi in tutto)

N

₂

+

3 H

₂

2NH

₃

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1)

Si conta e si confronta il numero di atomi di

ciascun elemento individuando quelli che devono

essere bilanciati

2)

Si bilancia un elemento alla volta ponendo

numero intero (coefficiente stechiometrico)

davanti all’elemento o alla molecola che lo

contiene

3)

Prima i metalli, poi i non metalli, poi H e poi O

4)

Si controllano tutti gli elementi per eventuali

correzioni

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QUALITATIVE:

- _{Reagenti e prodotti}

- _{Formule di reagenti e prodotti}

QUANTITATIVE:

- _{N° di molecole di reagenti e prodotti}

- _{N° di atomi di ciascun elemento coinvolto} - _{N° di moli di ciascuna sostanza}

- _{N° di grammi di ciascuna sostanza reagente o prodotta} - _{Rapporti di volume tra le sostanze in fase gassosa}