6.01 – Trasformazioni chimiche

6.01 – Trasformazioni chimiche

Una reazione chimica è un processo in cui alcune sostanze (reagenti) si trasformano in altre (prodotti), ciò avviene grazie alla rottura di legami chimici e alla formazione di nuovi.

Nel processo sono coinvolti soltanto gli elettroni degli strati più esterni.

Le reazioni possono essere suddivise in due grandi categorie:

• Reazioni redox, in cui varia il numero di ossidazione nei reagenti e nei prodotti.
• Reazioni non redox, in cui non c’è variazione del numero di ossidazione.

Esiste un altro modo per classificare le reazioni che descrive meglio il processo chimico:

• Reazioni di neutralizzazione: avvengono tra un acido e una base e sono anche dette di salificazione o acido-base.

Es: HBr+KOH -> KBr+H₂O

• Reazioni di doppio scambio: avvengono quando gli ioni che compongono i reagenti si scambiano e si forma un precipitato (prodotto poco solubile).

Es: CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + CO2 + H2O

• Reazioni di sintesi: avvengono quando due reagenti allo stato elementare formano un composto (prodotto).

Es: 2H₂+O₂->2H₂O

• Reazioni di idrolisi: avvengono quando un reagente viene scisso in due composti da una molecola d’acqua.

Es: NaCl+ H₂O->Na⁺+Cl^–

• Reazioni di disidratazione: avvengono quando si sottrae acqua ai reagenti.

Es: H₃PO₄ →HPO₃+H₂O

• Reazioni di addizione: avvengono quando da due reagenti si forma un unico prodotto.

Es: CO₂+H₂O→H₂CO₃

• Reazioni di decomposizione: avvengono quando il reagente si trasforma in prodotti più semplici.

Es: 2NH₃→3H₂+N₂

        Bilanciamento di reazioni chimiche

In tutte le trasformazioni chimiche deve essere rispettata la legge di conservazione della massa formulata da Lavoisier: “in una reazione chimica, la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti.”

Da questa legge nasce la necessità di bilanciare la reazione con i coefficienti stechiometrici, attraverso i quali la somma degli atomi di ciascun elemento deve risultare uguale sia nei reagenti che nei prodotti.

È importante precisare che i rapporti tra reagenti e prodotti definiti dai coefficienti stechiometrici sono espressi in moli e non in grammi.

Per poter bilanciare una reazione è necessario seguire un ordine preciso: prima si bilanciano gli atomi dei metalli e dei non metalli e in seguito quelli di ossigeno e di idrogeno; è fondamentale, inoltre, ricordare che NON si possono modificare i pedici delle formule, che indicano la composizione dei composti.

In seguito al bilanciamento, è possibile calcolare le quantità dei prodotti che si formano conoscendo quella dei reagenti e viceversa ma è importante considerare dei fattori che possono cambiare i calcoli stechiometrici come l’equilibrio di reazione e il reagente limitante.

Il primo influenza la reazione perché, se essa non giunge a completezza, si stabilisce uno stato di equilibrio in cui le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti non variano più nel tempo mentre il secondo è fondamentale in quanto, essendo in quantità stechiometrica minore, limita la formazione di prodotti.

Esempi di bilanciamento:

H₃PO₄+3NaOH→Na₃PO₄+3H₂O

Na₂CO₃+2HNO₃→2NaNO₃+CO₂+H₂O