Nel 18° secolo lo scienziato francese Lavoisier introdusse la legge della conservazione della massa, la quale stabilisce che ” la materia non può essere nè creata nè distrutta“.
Questo significa che se la massa totale dei reagenti è pari a 10 g e la reazione trasforma completamente i reagenti in prodotti, anche la massa dei prodotti deve essere pari a 10 g. Inoltre se i reagenti contengono, ad esempio, 1000 atomi di un certo elemento, anche i prodotti dovranno contenere gli stessi 1000 atomi di quell’elemento.
Quindi, lo stesso numero di atomi di ciascun elemento deve essere presente nei reagenti e nei prodotti, anche se essi appartengono a composti diversi.
Quindi una reazione chimica è una trasformazione della materia che avviene senza variazioni misurabili di massa, in cui uno o più reagenti iniziali modificano la loro struttura e composizione originaria per generare i prodotti.
L’equazione chimica descrive la reazione ponendo i reagenti a sinistra della freccia, cioè le sostanze che si combinano nella reazione ed a destra i prodotti, cioè le sostanze che si formano.
Una reazione è descritta da una equazione chimica come esemplificato di seguito:
aAsf + bBsf -> cCsf + dDsf
dove:
Nell’immagine vediamo la reazione di decomposizione dell’ossido di mercurio che produce mercurio metallico ed ossigeno.
HgO (s) -> Hg (l) + O2 (g) (descrizione qualitativa)
2HgO (s) -> 2Hg (l) + O2 (g)
Lo stesso numero di atomi di ogni elemento deve essere presente nei reagenti e nei prodotti, anche se appartengono a composti diversi.
La reazione senza coefficienti stechiometrici dà solo una idea qualitativa della reazione, cioè dice quali sostanze si trasformano in quali sostanze.
Per scrivere una equazione che sia valida anche dal punto di vista quantitativo, bisogna ricordare che in una reazione chimica gli atomi si combinano in modo diverso, ma non si creano né si distruggono.
Per questo, in una equazione chimica ai due lati della freccia devono apparire lo stesso numero di atomi di ciascun elemento.
Per ottenere questo, si moltiplicano reagenti e prodotti per dei numeri, detti coefficienti stechiometrici, scelti opportunamente.
Un altro esempio:
H2 + O2 -> H2O
reazione non bilanciata
2 H2 + O2 -> 2H2O
reazione bilanciata (il coefficiente 1 si omette).
Una equazione chimica del genere è detta equazione chimica bilanciata.
Un altro esempio:
il ferro reagisce con l’ossigeno per dare ossido di ferro (III)
Fe (s) + O2 (g) -> Fe2O3 (s) reazione non bilanciata
Bilanciamo la reazione:
2Fe (s) +3 O2 (g) -> 2Fe2O3 (s) reazione bilanciata
Alcune regole generali per effettuare un corretto bilanciamento:
Facciamo un altro esempio, consideriamo la reazione dell’ammoniaca con l’ossigeno, che produce monossido di azoto ed acqua
NH3 (g) + O2 (g) → NO (g) + H2O (g)
4 NH3 (g) + 5O2 (g) → 4NO (g) + 6 H2O (g)
Esercitiamoci a bilanciare le reazioni: scrivere l’equazione chimica bilanciata per la reazione tra:
Dopo aver studiato questa quarta lezione bisogna essere capaci di:
Si consiglia di esercitarsi rispondendo alle domande del test riportato nel materiale supplementare.
1. La materia: proprietà e composizione
2. L'atomo. La tavola periodica
3. Nomenclatura di composti molecolari e ionici
8. Concentrazione delle soluzioni
9. Reazioni in soluzione acquosa
10. Reazioni di ossidoriduzione
11. L'atomo
12. Configurazione elettronica
13. Legame chimico. Strutture di Lewis
14. Strutture di risonanza. Teoria VSEPR
15. Teoria del legame covalente
16. Forze intermolecolari e stati della materia
17. Cinetica chimica
18. Trasferimenti di energia coinvolti nelle reazioni chimiche