Reazioni chimiche Copyright 2006 Zanichelli editore Stechiometria La

Reazioni chimiche Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 : CH 2 O Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 CH 2 O. 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

Formule Chimiche • 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

Formule Chimiche • 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. Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

Reazioni chimiche Cosa accade quando brucio un nastro di magnesio Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

Reazioni chimiche Si riconoscono per - cambiamento dello stato di aggregazione - cambiamento di colore - variazione di temperatura - sviluppo di gas - formazione di un precipitato Copyright © 2006 Zanichelli editore

Reazioni chimiche Le reazioni chimiche Copyright © 2006 Zanichelli editore

Reazioni chimiche 2 CO + O 2 2 CO 2 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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” Copyright © 2006 Zanichelli editore

Bilanciamento delle reazioni chimiche Copyright © 2006 Zanichelli editore

Bilanciamento delle reazioni chimiche: dai modelli alle formule Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2 NH 3

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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

Le informazioni di una reazione chimica QUALITATIVE: - Reagenti e prodotti - Formule di reagenti e prodotti N 2 O + NO N 2 + NO 2 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore

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 + Na. HCO 3 → Na. Cl + CO 2 + H 2 O Durante la reazione la temperatura diminuisce Copyright © 2006 Zanichelli editore

Sintesi e decomposizioni Copyright © 2006 Zanichelli editore

Air Bag: una decomposizione Copyright © 2006 Zanichelli editore

Fiamma del propano: una combustione Copyright © 2006 Zanichelli editore

Il reagente limitante Data una reazione irreversibile, si definisce reagente limitante il reagente il cui esaurimento impedisce alla reazione di proseguire fino al completamento Copyright © 2006 Zanichelli editore

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? Copyright © 2006 Zanichelli editore