lez.5 - le reazioni chimiche

Reazioni chimiche
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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 :
CH2O
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Formule Chimiche
• 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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Formule Chimiche
• La formula empirica (CH2O) 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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Formule Chimiche
• La formula molecolare zucchero è C6H12O6 mentre quella
della formaldeide è CH2O
• 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.
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Formule Chimiche
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
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Determinazione della formula molecolare
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 Fe2O3
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, Fe2O3 è anche la sua formula
molecolare: si tratta di ossido ferrico
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Reazioni chimiche
Cosa accade quando brucio un nastro di magnesio
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Reazioni chimiche
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
prodotti
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Reazioni chimiche
Si riconoscono per
- cambiamento dello stato di aggregazione
- cambiamento di colore
- variazione di temperatura
- sviluppo di gas
- formazione di un precipitato
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Reazioni chimiche
Le reazioni chimiche
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Reazioni chimiche
2CO + O2
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2CO2
In alcune reazioni si può
osservare semplicemente una
diminuzione di volume
Bilanciamento delle reazioni chimiche
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
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 prodotti.
Questi coefficienti sono detti
“STECHIOMETRICI”
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Bilanciamento delle reazioni chimiche
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Bilanciamento delle reazioni chimiche: dai modelli alle formule
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Bilanciamento delle reazioni chimiche (esempio)
N +H
2
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 +H
2
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)
N2 + 3H2
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2NH3
Bilanciamento delle reazioni chimiche
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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Le informazioni di una reazione chimica
QUALITATIVE:
- Reagenti e prodotti
- Formule di reagenti e prodotti
N2O + NO
N2 + NO2
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
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Reazioni chimiche endotermiche ed esotermiche
Una reazione può sviluppare calore, in tal caso è
detta esotermica, o assorbire calore, ed essere quindi
endotermica. Una reazione esotermica è quindi una
reazione che comporta un trasferimento di calore dal
sistema all'ambiente. Similmente una reazione
endotermica è una reazione che comporta un
trasferimento di calore dall'ambiente al sistema.
Necessita dunque di energia esterna per procedere
HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2O
Durante la reazione la temperatura diminuisce
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Sintesi e decomposizioni
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Air Bag: una decomposizione
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Fiamma del propano: una combustione
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Il reagente limitante
Data una reazione irreversibile, si definisce
reagente limitante il reagente il cui esaurimento
impedisce alla reazione di proseguire fino al
completamento
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Il reagente limitante
Se metto in una provetta 5 g di limatura di ferro e 5 g
di zolfo e pongo la provetta sulla fiamma, quale sarà il
reagente limitante?
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