Cap. 7 I fenomeni chimici

Contenuti

Reazioni chimiche Equazioni e leggi chimiche

Reazioni chimiche Gli atomi hanno un'attività chimica

che è una misura della tendenza che essi hanno a combinarsi con altri atomi

Queste combinazioni formano i fenomeni chimici

Quando due elementi si uniscono per formare un composto questo possiede proprietà diverse da quelle degli atomi di partenza

Queste trasformazioni prendono il nome di reazioni chimiche

La Reazione chimica è un fenomeno chimico per il quale alcune sostanze, dette reagenti, si combinano fra loro formando altre sostenze dette prodotti

L'acqua è un composto che deriva dalla combinazione di due elementi idrogeno e ossigeno

Reagenti e prodottiPrima della formazione dell’acqua avevamo:

Molecole di idrogeno

Molecole di ossigeno

Queste sono le sostanze di partenza e sono dette reagenti

Affinché si formi l’acqua i legami di queste molecole devono essere rotti

A questo punto possono formarsi

Molecole di acqua

Si è formata una nuova sostanza detta prodotto

della reazione

L'anidride solforosa è un composto

che deriva dalla combinazione

dell'ossigeno con lo zolfo

Il solfuro di ferro deriva dalla

combinazione di ferro e zolfo

Acqua e anidride carbonica si formano

per combustione del metano

Il cloruro di sodio è un composto che si forma per reazione fra acido cloridrico e idrossido di sodio

Acido cloridrico Idrossido di sodio

Acqua

Cloruro di sodio

+

Reagenti Prodotti

Occorre ricordare che idrossido di sodio e cloruro di sodio sono composti ionici e le molecole qui rappresentate non corrispondono alla realtà

Una reazione chimica è un processo mediante il quale sostanze di partenza rompono i propri legami chimici per formarne altri originando nuove sostanze

Si definiscono reagenti le sostanze di partenza della reazione chimica

Si definiscono prodotti le sostanze che si formano quando la reazione chimica è avvenuta

Riassumendo

Equazioni e leggi chimiche

Fe

+S FeS

Un atomo di ferro reagisce con un atomo di zolfo per formare una molecola di solfuro di ferro

S O2 SO2

Un atomo di zolfo reagisce con una molecola di ossigeno per formare una molecola di anidride solforosa

+

H2O H2SO3

Una molecola di anidride solforosa reagisce con una molecola di acqua per formare una molecola di acido solforoso

Tutte queste reazioni possono essere rappresentate con le equazioni chimiche

Un'equazione chimica descrive una reazione ponendo in genere i reagenti con la loro formula molecolare a sinistra e i prodotti a destra con al centro una freccia che rappresenta il verso che segue la reazione

Fe + S FeS

S + O2 SO2

SO2 + H2O H2SO3

In tutte queste equazioni chimiche si può notare come il numero degli atomi presenti a sinistra sia esattamente uguale al numero degli atomi presenti a destra

Leggi della conservazione della massa o legge di Lavoisier

Legge delle proporzioni definite o legge di Proust

Legge delle proporzioni multiple o legge di Dalton

Legge della conservazione della massa

In una reazione chimica i reagenti mantengono inalterati massa e numero

Questo è alla base della legge fondamentale della chimica o legge di Lavoisier

In una qualsiasi reazione chimica la massa complessiva delle sostanze reagenti è uguale alla massa complessivadei prodotti della reazione

In una qualsiasi reazione chimica il numero complessivo degli atomi delle sostanze reagenti è uguale al numero complessivo di atomi dei prodotti della reazione

Nei reagenti abbiamo: CH4 (metano) 1 atomo di carbonio 4 atomi idrogeno 2O2 4 atomi di ossigeno

Nei prodotti abbiamo CO2 (anidrite carbonica) 1 atomo carbonio 2 atomi di ossigeno 2H2O 4 atomi idrogeno 2 atomi ossigeno

Una reazione di questo genere si dice bilanciata

CH4 + 2O

2 CO2

+ 2H2O

Consideriamo la seguente reazione

Osserviamo che essa non ubbidisce alla legge di Lavoisier; reagenti e prodotti non hanno lo stesso numero di atomi

Si dice che la reazione non è bilanciata

Posso prendere 2 Fe ma per avere 3 O dovrei prendere 1,5 O2 e ciò non è possibile

Debbo necessariamente raddoppiare il tutto e avere:

A questo punto la legge di Lavoisier è rispettata e l'equazione bilanciata

Fe + O2 Fe2O3

4Fe + 3O22Fe2O3

Ematite St Christophe-en-Oisans, Bourg d'Oisans, Isère, Rhône-Alpes, France

Legge delle proporzioni definite

In una qualsiasi reazione chimica i pesi delle sostande reagenti sono in trapporto costante

Consideriamo la seguente reazione:

Dalla tavola vediamo che il peso atomico di Al è 27 e O 16 perciò:

4 x 27g = 108 g Al; 3 x 16 x 2=96 g Da cui si ha che 108g Al reagiscono con 96g di O

per formare 204 g di Al2O3

Se uso 120 g di Al me ne avanzano 12 g

4 Al + 3O2 Al2O3

Al2O3 Corindone var RubinoKabol (Kabul) Province, Afghanistan

Corindone var Zaffiro Laach lake volcanic complex, Eifel Mts, Rhineland-Palatinate, Germany

Legge delle proporzioni multiple

Nel 1808 l’inglese John Dalton formula la legge delle proporzioni multiple

Quando due elementi si combinano fra loro secondo diversi rapporti di massa, le diverse quantità di uno che si combinano con la medesima quantità dell’altro hanno tra loro rapporti rappresentabili con numeri interi, generalmente piccoli

Un esempio è dato dalla reazione fra carbonio e ossigeno (combustione) che permette di ottenere due molecole dalle proprietà profondamente differenti, uno tossico e l’altro no.

1g C + 1,33g O → 2,33g CO (monossido di carbonio)

1g C + 2,66g O → 3,66g CO2 (biossido di carbonio)

L’ossigeno utilizzato per le due reazioni ha il seguente rapporto 1,33g : 2,66g = 1 : 2, ovvero numeri piccoli ed interi.