Capitolo 16
Le reazioni chimiche
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© Zanichelli editore, 2014
Le equazioni di reazione
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Una reazione (o equazione) chimica è una trasformazione di sostanze dette reagenti in altre sostanze dette prodotti.
reagenti → prodotti
Le equazioni di reazione
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Secondo la legge di Lavoisier (legge di conservazione della massa), durante una reazione il numero di atomi di ciascuna specie rimane inalterato.
Le equazioni di reazione
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Per scrivere una equazione di reazione:
Le equazioni di reazione
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I coefficienti stechiometrici bilanciano le reazioni: sono numeri opportunamente introdotti per mantenere, per ciascuna specie, l’uguaglianza tra il numero di atomi dei reagenti e dei prodotti (bilanciamento).
Le equazioni di reazione
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Per bilanciare una reazione si seguono le seguenti regole:
Le equazioni di reazione
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L’equazione di reazione di una qualsiasi trasformazione chimica rende evidenti i rapporti secondo cui si combinano i reagenti e si formano i prodotti.
Saper prevedere i prodotti di una reazione consente, per esempio, di evitare la dispersione�di prodotti tossici nello smaltimento dei rifiuti o nella produzione di alimenti.
3- I vari tipi di reazione
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Reazioni di decomposizione avvengono per esempio nei funghi, mentre le piante attuano la sintesi di nutrienti.
4- Le reazioni di sintesi
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Le reazioni di sintesi sono reazioni in cui da due o più sostanze si ottiene un solo composto:
C (s) + O2 (g) 🡪 CO2 (g)
A + B → C
Le reazioni di sintesi
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Sintesi di ioduro di alluminio a partire da iodio (non metallo) e alluminio (metallo)
2 Al (s) + 3 I2 (s) 🡪 2 AlI3 (s)
5- Le reazioni di decomposizione
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Le reazioni di decomposizione si verificano quando un solo reagente si decompone originando due o più prodotti e sono del tipo: AB → A + B
CaCO3 (s) 🡪 CaO (g) + CO2 (g)
6- Le reazioni di scambio o di spostamento
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Le reazioni di scambio o spostamento si verificano quando un elemento libero (più reattivo) va a sostituire uno degli elementi presenti nel composto, e sono del tipo:
A + BC → AC + B
Cu(s) + 2 AgNO3 (aq) 🡪 2 Ag (s) + Cu(NO3)2 (aq)
Tali reazioni comportano variazioni del numero di ossidazione e sono denominate reazioni redox.
Le reazioni di scambio o di spostamento
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Le reazioni di scambio o di spostamento
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Non tutte le reazioni di scambio avvengono spontaneamente; affinché ciò accada è necessario che l’elemento libero
sia più reattivo di quello che deve
essere «spostato» dal suo composto.
Serie di reattività di alcuni elementi:
quelli in alto sono più reattivi
e possono spostare uno qualsiasi
degli elementi sottostanti da un
suo composto.
Le reazioni di scambio o di spostamento
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Nella reazione di spostamento tra Zn e CuSO4, in soluzione acquosa per esempio, si può scrivere:
Le reazioni di scambio o di spostamento
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Lo ione solfato rimane inalterato e può quindi essere eliminato dall’equazione chimica. Semplificando si ottiene:
L’equazione semplificata prende il nome di equazione ionica netta mentre gli ioni che non partecipano alla trasformazione sono chiamati ioni spettatori.
In un equazione ionica netta oltre al bilanciamento degli atomi va controllato anche il bilanciamento delle cariche.
7-Le reazioni di doppio scambio
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Nelle reazioni di doppio scambio i composti si scambiano elementi in forma ionica, e sono del tipo:
AB + CD → AD + CB
BaCl2(aq) + H2SO4 (aq) 🡪 BaSO4 (s) + 2 HCl (aq)
Le reazioni di doppio scambio
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Le reazioni di precipitazione implicano la formazione di un prodotto insolubile che prende il nome di precipitato.
Le reazioni di doppio scambio possono portare anche alla formazione di prodotti gassosi.
Le reazioni di doppio scambio
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Quando si uniscono due soluzioni saline, non si assiste sempre alla formazione di un precipitato; perché ciò accada è necessario che si formi una sostanza poco solubile.
Solubilità di alcuni
composti ionici
in acqua.
Le reazioni di doppio scambio
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Nelle reazioni di neutralizzazione tra una acido e un idrossido si ha sempre la formazione di molecole d’acqua e la produzione di un sale.
NaOH (aq) + HCl (aq) 🡪 NaCl (aq) + H2O (l)
8- I calcoli stechiometrici
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I coefficienti di una reazione bilanciata indicano sia il numero di molecole delle sostanze coinvolte, sia le quantità di sostanze con il loro numero di moli.
I calcoli stechiometrici
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In una reazione chimica conoscendo la quantità di una specie è possibile calcolare la quantità di un’altra specie in gioco.
3 H2 + N2 🡪 2 NH3 | ||
3 mol | 1 mol | 2 mol |
6,06 g | 28,02 g | 34,06 g |
9- Reagente limitante e reagente in eccesso
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Il reagente limitante è il reagente che si esaurisce per primo durante una reazione chimica e che limita la quantità di prodotto da essa ottenibile.
Il reagente in eccesso è quello in quantità superiore rispetto alla quantità prevista dal rapporto stechiometrico.
Reagente limitante e reagente�in eccesso
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La quantità di prodotto che si forma dipende dalla quantità di reagente limitante.
10- La resa di reazione
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La maggior parte delle reazioni chimiche non procede sino all’esaurimento di tutti i reagenti poiché esse, a un certo punto, sembrano arrestarsi.
La resa di reazione
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In tal caso, si dice che la resa effettiva (RE) della trasformazione è inferiore alla resa teorica:
La resa teorica (RT) di un prodotto è la quantità massima di quel prodotto che può essere ottenuta da una certa massa di reagente in base alla stechiometria della reazione.
La resa di reazione
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La resa percentuale di un prodotto è il rapporto percentuale tra la quantità di prodotto effettivamente ottenuta (resa effettiva) e quella massima ottenibile (resa teorica):
RP = resa percentuale
RE = resa effettiva
RT = resa teorica
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