Vito Posca Tiziana Fiorani Chimica pi verde Capitolo

Vito Posca, Tiziana Fiorani Chimica più. verde

Capitolo 6 Le equazioni chimiche

Sommario 1. Le molecole sono formate da atomi uguali o diversi 2. Gli elementi e i composti sono costituiti da atomi, molecole o ioni 3. Le formule chimiche sono «etichette» delle sostanze 4. Le reazioni chimiche si possono rappresentare con uno schema 5. Bilanciando lo schema di reazione si ottiene l’equazione chimica Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 4

Le molecole sono formate da atomi uguali o diversi La teoria atomica di Dalton, formulata agli inizi dell’Ottocento, si limitava a considerare tutte le sostanze come costituite da atomi uguali (per le sostanze semplici) o oppure diversi (per le sostanze composte). Gli aggregati di atomi diversi di un composto, che Dalton chiamava «atomi composti» , sono oggi detti molecole. Per distinguere il concetto di molecola e di atomo è stato essenziale il contributo di due chimici italiani, Amedeo Avogadro e Stanislao Canizzaro. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 5

Le molecole sono formate da atomi uguali o diversi La molecola è una specie chimica costituita da un numero definito di atomi uguali o diversi uniti tra loro e corrisponde alla più piccola parte di un elemento o di un composto di cui conserva tutte le proprietà chimiche. Le molecole si distinguono in base al numero e al tipo di atomi che le compongono. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 6

Le molecole sono formate da atomi uguali o diversi Per rappresentare le molecole, utilizziamo spesso modelli costituiti dall’aggregazione di più sferette. Per distinguere i vari tipi di atomi, soprattutto quelli più frequenti, si usano colori convenzionali. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 7

Gli elementi e i composti sono costituiti di atomi, molecole o ioni Un ristretto numero di elementi è costituito da molecole elementari e tutte contengono pochissimi atomi. Gli elementi costituiti da molecole biatomiche sono 7 (A). 3 sono costituiti da molecole poliatomiche (B). Tutti i restanti elementi sono formati da atomi singoli. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 8

Gli elementi e i composti sono costituiti di atomi, molecole o ioni Le molecole composte sono formate da atomi diversi e spesso ne contengono un grande numero. Per esempio, la molecola di acido lattico è formata da 12 atomi di tre tipi diversi. Esistono molecole molto più complesse, formate da migliaia di atomi, come la molecola di emoglobina contenuta nei globuli rossi del sangue. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 9

Gli elementi e i composti sono costituiti di atomi, molecole o ioni Tutti i composti costituiti da molecole sono detti composti molecolari. Vi sono però molti altri composti, come il sale da cucina, che non sono composti da molecole, ma da ioni. Uno ione è un atomo o una molecola con carica elettrica intera, positiva o negativa. Uno ione con carica positiva si chiama catione, uno con carica negativa si chiama anione. Tutti i composti costituiti da ioni sono detti composti ionici. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 10

Gli elementi e i composti sono costituiti di atomi, molecole o ioni Nel cloruro di sodio ciascuno ione è disposto secondo uno schema regolare, fino a formare cristalli molto grandi che possiamo osservare anche a occhio nudo (A) oltre che a livello microscopico (B). Per distinguere uno ione dall’atomo neutro, si riporta all’apice del simbolo il segno + o −: Na+, Cl− (C). Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 11

Gli elementi e i composti sono costituiti di atomi, molecole o ioni Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 12

Le formule chimiche sono le «etichette» delle sostanze Le formule chimiche sono notazioni di simboli chimici e indici. I simboli chimici sono quelli degli elementi che costituiscono il composto; gli indici esprimono il numero di atomi o di ioni presenti in una molecola o unità formula. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 13

Le formule chimiche sono le «etichette» delle sostanze La formula minima (o empirica) indica quali elementi costituiscono il composto e in quale rapporto minimo i loro atomi (o ioni) sono combinati. La formula molecolare indica quanti atomi di ciascun elemento sono presenti nella molecola del composto. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 14

✓ Mettiamoci alla prova Quali sono i sette elementi biatomici? Un composto è costituito dagli ioni Ca 2+ e Cl-. Qual è la sua formula? Ricorda che la somma delle cariche degli ioni deve essere uguale a 0. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 15

Le reazioni chimiche si possono rappresentare con uno schema Conoscendo simboli e formule delle sostanze coinvolte in una reazione chimica, possiamo rappresentarla in modo sintetico. Riportando le formule dei reagenti a sinistra della freccia di reazione e a destra quelle dei prodotti, si ottiene una rappresentazione chiamata schema di reazione. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 16

Le reazioni chimiche si possono rappresentare con uno schema Nello schema possiamo introdurre anche altri simboli per riassumere informazioni sullo stato fisico di reagenti e prodotti o le condizioni di reazione. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 17

Le reazioni chimiche si possono rappresentare con uno schema A. Decomposizione dell’ossido di mercurio con calore: B. Cromato di argento da cromato di sodio e nitrato d’argento: Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 18

Bilanciando lo schema di reazione si ottiene l’equazione chimica Il numero totale di atomi di ciascuna specie presente nei reagenti deve essere uguale a quello nei prodotti. Per ottenere questa uguaglianza è necessario mettere dei numeri davanti alle formule: i coefficienti stechiometrici. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 19

Bilanciando lo schema di reazione si ottiene l’equazione chimica L’operazione con cui si ottiene l’uguaglianza numerica si chiama bilanciamento. Il bilanciamento di uno schema di reazione consiste nell’individuare i coefficienti stechiometrici da anteporre alle formule delle sostanze affinché il numero di atomi di ciascun elemento sia uguale a sinistra e a destra della freccia di reazione e sia il più piccolo possibile. Un’equazione chimica è la rappresentazione di una reazione chimica con simboli e formule in cui è bilanciato il numero di atomi di ogni elemento. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 20

Bilanciando lo schema di reazione si ottiene l’equazione chimica Per bilanciare uno schema di reazione si deve tenere presente che: a. non si possono mai modificare gli indici delle formule; b. gli elementi idrogeno, ossigeno, azoto, fluoro, cloro, bromo, iodio, a pressione ordinaria e temperatura ambiente, si presentano come molecole biatomiche e devono essere rappresentati in forma molecolare; c. devono essere rappresentate solo le specie chimiche effettivamente partecipano alla reazione; d. il coefficiente stechiometrico 1 si omette; Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 21

Bilanciando lo schema di reazione si ottiene l’equazione chimica e. i coefficienti stechiometrici devono presentare i minori valori possibili. f. devono essere calcolati per primi i coefficienti stechiometrici degli atomi dei metalli e poi, nell’ordine, quelli dei non metalli, dell’idrogeno e dell’ossigeno. Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 22

✓ Mettiamoci alla prova I seguenti schemi di reazione sono bilanciati correttamente? 1) Ba(OH)2(aq) + H 2 SO 4(aq) → Ba. SO 4(s) + H 2 O(l) 2) 2 Na 2 Cr. O 4(aq) + 4 Ag. NO 3(aq) → 2 Ag 2 Cr. O 4(s) + 4 Na. NO 3(aq) Posca, Fiorani Chimica più. verde © Zanichelli editore 2020 23