Le Reazioni Chimiche - Riesci

Capitolo 6
Le Reazioni Chimiche
Una reazione chimica, o equazione chimica, è un modo semplice per indicare come si trasformano
le sostanze, ossia come reagiscono le sostanze tra loro. Una reazione chimica indica anche la
trasformazione delle sostanze, i reagenti, in altre, dette prodotti.
Una reazione avviene in quanto i reagenti incontrandosi si scambiano o elettroni, e in questo caso
la reazione è detta di ossido-riduzione (o reazione redox), oppure ioni, e in tal caso la reazione è
detta di acido-base.
Il modo più semplice per riconoscere se una reazione è redox o acido-base è quello di trovare i
numeri di ossidazione degli atomi presenti nelle specie chimiche: se alcuni atomi cambiano il n.o.,
la reazione è di ossido-riduzione; se nessun atomo cambia n.o., la reazione è di acido-base.
Ogni reazione, viene rappresentata con una equazione, in cui a sinistra sono indicati i reagenti e a
destra i prodotti. Di solito viene indicata con :
a A + bB = c C + d D
La reazione fra idrogeno e ossigeno non sarebbe indicata bene se la relativa equazione fosse così
scritta:
H2 + O2 → H2O
Diremmo, in questo caso, che l’equazione non è bilanciata.
Tabella 4. Simboli utilizzati nelle reazioni
Simbolo Significato
→ Separa i reagenti dai prodotti (si legge “dà” o “reagisce per formare”)
= E’ usato in alternativa al simbolo →
→ Al posto di → nel caso delle reazioni reversibili
↓ Indica i prodotti di reazione che precipitano da una soluzione (precipitato, solido)
↑ Indica i prodotti di reazione che si liberano allo stato gassoso
∆ calore
⎯⎯→ ⎯⎯
⎯ → Indica che viene fornito calore alla reazione
⎯⎯→ Pt
indica che la reazione avviene in presenza di un catalizzatore (in questo
caso platino)
(s) Indica che il reagente, o il prodotto, si trova allo stato solido
(l) Indica che il reagente, o il prodotto, si trova allo stato liquido
(g) Indica che il reagente, o il prodotto, si trova allo stato gassoso
(aq) Indica la sostanza si trova in soluzione acquosa
Le reazioni si possono trovare scritte o in forma ionica o in forma molecolare.

Nella reazione in forma ionica ( che sono soprattutto quelle che avvengono in acqua) sono riportate
solo le specie chimiche ( ioni e molecole) che effettivamente partecipano alla reazione; nella
reazione in forma molecolare sono presenti tutte le specie ossia anche quelle che non partecipano
alla reazione.
Bilanciare una reazione significa rispettare la “Legge della conservazione delle masse” o “Legge
di Lavoisier”, che in questo contesto può essere espressa nei seguenti termini: “in ogni reazione il
numero di atomi di un dato elemento presenti a sinistra (reagenti) deve essere uguale al numero
di atomi dello stesso elemento presenti a destra (prodotti)”.
La stessa cosa vale per le cariche : “in ogni reazione il numero di cariche presenti a sinistra deve
essere uguale al numero di cariche, come segno e come numero, presenti a destra”.
Il bilancio delle reazioni acido-base, scritte in forma ionica o in forma molecolare, non presenta
particolari difficoltà. Lo stesso non si può dire per quelle di ossido-riduzione, il cui bilancio può
risultare un po’ complicato se non si seguono particolari procedure. Dato per scontato il
bilanciamento di una reazione, la cosa importante è il significato dei coefficienti di una reazione:
essi rappresentano il rapporto in cui le sostanze si combinano.
Significato dei coefficienti di una Reazione
I coefficienti di una reazione bilanciata “indicano i rapporti con cui le molecole reagiscono tra loro.
Ad esempio, se consideriamo la reazione bilanciata:
2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
I coefficienti della reazione ( ossia 2, 7, 4, 6 ) ci dicono che 2 molecole di C2H6 reagiscono con 7
molecole di O2 per dare 4 molecole di CO2 e 6 di H2O.
Analogamente:
4Li + O2 → 2Li2O
I coefficienti della reazione indicano che 4 atomi di Li reagiscono con 1 molecola di O2 per dare 2
molecole di Li2O.
E’ ovvio ricordare che i coefficienti di una equazione bilanciata rappresentano solo i rapporti più
semplici ( formati da numeri interi ) con cui i reagenti reagiscono per dare i prodotti.
Ad esempio, se consideriamo la prima reazione bilanciata, essa ci fa vedere che la reazione avviene
tra 2 molecole di C2H6 e 7 molecole di O2 e che si ottengono 4 molecole di CO2 e 6 di H2O, ma
anche che :
20 molecole di C2H6 + 70 molecole di O2 = 40 molecole di CO2 + 60 molecole di H2O
Ma anche che
2000 molecole di C2H6 + 7000 molecole di O2 = 4000 molecole di CO2 + 6000 molecole di H2O
Ossia più in generale:
2 · x molecole di C2H6 + 7 · x molecole di O2 = 4 · x molecole di CO2 + 6 · x molecole di H2O
dove x può essere un qualsiasi numero intero positivo.

Di particolare interesse è il caso in cui x è il numero di Avogadro N:
2N molecole di C2H6 + 7N molecole di O2 = 4N molecole di CO2 + 6N molecole di H2O
Se ora ricordiamo che una mole contiene un numero di Avogadro, N, di molecole, si avrà:
2 moli di C2H6 + 7 moli di O2 = 4 moli di CO2 + 6 moli di H2O
Pertanto: “i coefficienti di una reazione” rappresentano non solo un rapporto tra molecole ma
anche un rapporto tra moli dei reagenti e prodotti.
Ad esempio per la reazione vista :
4Li + O2 = 2Li2O
I coefficienti indicano anche che 4 moli di Li si combinano con 1 mole di O2 per dare 2 moli di
Li2O, ossia:
4 moli Li ≈ 1 mole O2 ≈ 2 moli Li2O
dove ≈ significa equivalente a, reagisce con, si ottongono.
Abbiamo inoltre già visto che tra grammi, mole e P.M. esiste la relazione:
moli =
g
P.M
.
E conosciamo bene anche il significato di mole.
Per cui, sapendo che 1 mole di Li pesa 6,94 g e che 1 mole di O2 pesa 32 g, e 1 mole di Li2O pesa
29,88 (cioè 16 + 2 … = 29,88),
avremo di conseguenza non solo il rapporto in moli:
ma anche il rapporto in grammi, ossia:
ossia:
Riassumendo quindi:
4 moli Li ≈ 1 mole O2 ≈ 2 moli Li2O
4 (6,94 g di Li) ≈ 1 (32 g di O2) ≈ 2 (29,88 g di Li2O)
27,76 g di Li ≈ 32 g di O2 ≈ 59,76 g di Li2O
“i coefficienti di una reazione rappresentano non solo il rapporto con cui le molecole reagiscono e
si formano ma indicano anche il rapporto in moli; inoltre, se si considera la relazione grammi-mole
indicano anche il rapporto in grammi di reagenti e dei prodotti”.
I esercizio svolto

Data la reazione bilanciata:
2C2H6 (g) + 7O2 (g) → 4CO2 (g) + 6H2O (g)
a) Calcolare il numero di molecole di O2 che reagiscono con 26 molecole di C2H6
b) Quante moli di H2O si formano da 2,52 moli di C2H6
c) Quanti grammi di H2O si formano da 12 g di C2H6
Soluzione
In base ai coefficienti della reazione, abbiamo che
a) 2 molecole di C2H6 reagiscono con 7 molecole di O2 , per cui, con semplice proporzione
avremo:
7 molecole O2
n. molecole di O2 = 26 molecole di C2H6 ·
= 91 molecole O2
2 molecole C H
b) 2 moli C2H6 ≈ 6 moli H2O, quindi
c) 2 moli C2H6 ≈ 6 moli H2O
II esercizio svolto
Data la reazione bilanciata:
6
moli H2O = 2,52 · = 7,56 moli H2O
2
2 (30,0 g C2H6) ≈ 6 (18 g H2O)
60 g C2H6 ≈ 108 g H2O
108
g H2O = 12· = 21,6 g di H2O
60
4Li(s) + O2 (g) → 2Li2O (s)
a) Calcolare il numero di molecole di O2 che reagiscono con 1,26 moli di Li
b) Quanti grammi di Li2O si formano da 1,26 moli di Li
Soluzione
a) In base ai coefficienti della reazione, si possono ricavare le moli di O2.
1 mole O2
moli di O2 = 1,26 moli Li · = 0,315 moli O2
4 moli Li
23
6 ⋅10
molecole O2 = 0,315 · = 1,90 · 10
1 mole
23 molecole
b) Come in a) si può procedere con il calcolo del numero di moli di Li2O, considerando che:
Il reagente limitante
g Li2O = 1,62 moli Li ·
4 moli LiO ≈ 2 moli Li2O
2 moli Li2O
29,
88 g Li2O
·
= 18,8 g Li2O
4 moli Li 1 mole Li O
2
2
6

Abbiamo visto sino ad ora che i coefficienti di una reazione bilanciata “indicano i rapporti con cui
le molecole reagiscono tra loro. Conoscere i coefficienti significa conoscere la “ stechiometria della
reazione “.
Ora, le quantità di prodotto che si formano dipendono ovviamente dalla quantità di reagenti
presenti. In altre parole, se un reagente è presente in minor quantità, questo rappresenta il reagente
limitante.
Per illustrare cosa significa reagente limitante si consideri la reazione di decomposizione del
CaCO3 per azione degli acidi a dare biossido di carbonio e acqua secondo la reazione:
CaCO3 (s) + 2 HCl (aq) CaCl2 (aq) + H2O (liq) + CO2 (g)
Supponiamo di voler rispondere alla domanda.
“ Se 1 g di CaCO3 si fa reagire con 1 g di HCl, quanti grammi di CO2 si ottengono “
Per rispondere a questa domanda occorre determinare, in accordo alla stechiometria della reazione,
quanti grammi, ad esempio, di CaCO3 occorrono per 1 g di HCl ( tenendo che i PM di HCl e di
CaCO3 sono rispettivamente 36,5 g/mol e 100 g/mol e che 1 mole di CaCO3, pari a 100 g,
reagisce con 2 moli di HCl, pari a 73 g,
100 : 73 = X : 1 da cui
X = 1. 100/73 = 1,7 g
Si ricava così che 1,0 g HCl richiede 1,37 g CaCO3; poiché ci sono solo 1,0 g di CaCO3, il
carbonato di calcio è il reagente limitante e HCl è , ovviamente, il reagente in eccesso.
Quindi la quantità di che si forma dipende da CaCO3 ( 1 g) e quindi si può rispondere così alla
domanda: “ quanta CO2 si forma?”( tenere conto che il PM di CO2 è 44g/mole)
100 : 44 = 1 : X da cui
X = 1. 44/100 = 0,44 g

ESERCIZI
1. Idrogeno e azoto reagiscono per dare ammoniaca secondo la reazione:
3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)
Determinare quanti grammi di ammoniaca si possono ottenere da 100 g di idrogeno.
2. Idrogeno e azoto reagiscono per dare ammoniaca secondo la reazione :
3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)
Facendo reagire 22 moli di idrogeno con 22 moli di azoto, quante moli di ammoniaca si
ottengono?
3. Idrogeno e azoto reagiscono per dare ammoniaca secondo la reazione:
3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)
Facendo reagire 22 g di idrogeno con g di azoto, quanti grammi di ammoniaca si ottengono?
4. Quanta acqua si può ottenere avendo in partenza 10 g di H2 e tutto l’O2 necessario?
5. Calcolare la quantità in grammi di ossigeno necessaria per la combustione di 100 g di
butano (il gas delle bombole).