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REAZIONI CHIMICHE.
INTRODUZIONE.
Una reazione o trasformazione chimica comporta la formazione di nuove sostanze
(prodotti) a partire da elementi e/o composti diversi (reagenti):
Reagenti Prodotti
La rappresentazione di una reazione chimica attraverso le formule chimiche dei reagenti
e dei prodotti, separate da una freccia, è detta “equazione chimica”. Qualsiasi equazione
di reazione fornisce “dati qualitativi” sulla natura dei reagenti e dei prodotti e “dati
quantitativi” sulle proporzioni secondo le quali i composti si formano e si consumano. Ad
esempio, la reazione di formazione dell’ammoniaca NH3:
N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g)
indica che la formazione di 2 molecole (o 2 moli) di ammoniaca richiede la scomparsa di
1 molecola (o 1 mole) di azoto e di 3 molecole (o 3 moli) di idrogeno. In base a tale
equazione di reazione, si può stabilire che la formazione di 34g di NH3 (due volte il peso
della mole) richiede 28g di N2 e 6g di H2 (secondo la legge della conservazione della massa
di A. Lavoisier); mediante semplici proporzioni, è possibile calcolare la quantità di
reagenti necessari per formare una qualsiasi quantità di prodotto.
Da sottolineare che l’equazione di reazione fornisce esclusivamente i “rapporti” con cui le
sostanze reagiscono e non va interpretata nel senso che si ottengono quantitativamente i
prodotti finali con totale scomparsa dei reagenti (la maggior parte delle reazioni, infatti,
raggiunge uno stato di equilibrio in cui solo una parte dei reagenti è stata consumata).
La cosa da evidenziare è che, nel corso di una reazione chimica, il numero di atomi di
ciascun elemento è lo stesso in entrambi i membri dell’equazione di reazione bilanciata
(secondo la legge della conservazione della massa) anche se gli atomi cambiano
disposizione in modo da formare sostanze completamente nuove, cioè con caratteristiche
chimiche totalmente diverse da quelle dei reagenti.
Si consideri, ad esempio, la reazione tra idrogeno ed ossigeno per formare acqua;
idrogeno ed ossigeno sono gas incolori ed inodori che formano una miscela esplosiva
facilmente innescata da una scintilla o da una fiamma, mentre l’acqua prodotta è un
liquido incolore stabile:
2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)
Altro esempio è la reazione tra sodio metallico (solido molto reattivo che reagisce
spontaneamente con l’ossigeno ed il vapore acqueo dell’aria,per questo è conservato sotto
etere di petrolio) e cloro gassoso (non metallo molto reattivo, tossico, giallo – verdognolo,
che attacca molti metalli) con formazione di cloruro di sodio, solido bianco cristallino
(comune sale da tavola):
2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s)
In entrambe le reazioni, il prodotto ha caratteristiche chimiche nettamente diverse da
quelle dei reagenti.
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RIASSUMENDO:
a) in una reazione chimica si formano sostanze completamente nuove;
b) una reazione chimica si scrive in termini di formule chimiche dei reagenti e dei
prodotti, riportando anche il loro stato fisico tra parentesi tonde ( s = solido, l = liquido
puro, g = gassoso, aq = soluzione acquosa);
c) una reazione chimica deve essere sempre bilanciata ponendo degli opportuni numeri
davanti alle formule dei reagenti e dei prodotti; tali numeri rappresentano i
coefficienti stechiometrici che indicano i “rapporti” con cui le sostanze si formano e
si consumano.
CLASSIFICAZIONE DELLE REAZIONI CHIMICHE.
Le reazioni chimiche vengono tradizionalmente classificate a seconda del tipo di
trasformazione subita dai reagenti in:
o
o
o
o
reazioni di sintesi o di combinazione: due o più sostanze si combinano tra loro
originando una sostanza più complessa;
reazioni di decomposizione: una sostanza subisce la scissione in composti più
semplici o in elementi;
reazioni di scambio semplice: un elemento entra a far parte di un composto
sostituendosi ad altri elementi che vengono liberati;
reazioni di doppio scambio: due sostanze entrano in reazione scambiandosi
reciprocamente un atomo o un gruppo di atomi.
Reazioni di sintesi.
“Due o più sostanze pure relativamente semplici si uniscono per formare un composto
più complesso”
A + B C
ove A e B: elementi o composti
C: composto (sempre!)
ESEMPI:
Formazione degli ossidi:
C
2C
S
4Cu
2Cu
4Al
+
O2 CO2
+
O2 2CO
+
O2 SO2
+
O2 2Cu2O
+
O2 2CuO
+ 3O2 2Al2O3
Preparazione di un composto dai suoi elementi:
H2 + Cl2 HCl
N2 + 3H2 NH3
Fe +
S FeS
Formazione dei carbonati (sali ternari) dagli ossidi:
MgO + CO2 MgCO3
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Reazioni di decomposizione.
“Un composto si decompone in due o più sostanze pure più semplici”
A B + C
ove
A: composto (sempre!)
B e C: composti più semplici o elementi
ESEMPI:
2HgO
2Hg + O2
2KClO3 2KCl + 3°2
CaCO3 CaO + CO2
(due elementi)
(un composto e un elemento)
(due composti)
Reazioni di semplice scambio.
“Un elemento sposta un altro elemento da un composto, formando contemporaneamente
un composto diverso”
A + BC B + AC
ove A e B: elementi (sempre!)
BC e AC: composti (sempre!)
ESEMPIO: formazione di un sale binario per reazione di un metallo con un idracido
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
Il metallo (zinco) sposta l’idrogeno dall’acido cloridrico e forma il cloruro di zinco.
Reazioni di doppio scambio.
“Avviene lo scambio da un composto all’altro di due elementi con formazione di due nuovi
composti”
AC + BD AD + BC
ove AC, BD, AD e BC sono sempre dei composti
ESEMPI:
Reazioni tra due sali diversi:
2KI
Reazione tra un sale ed un acido:
2NaNO2 + H2SO4 Na2SO4 + 2HNO2
+ Pb(NO3)2
PbI2 + 2KNO3
giallo
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REAZIONI DI SINTESI
1) Reazioni tra OSSIDI BASICI e acqua per formare IDROSSIDI:
Na2O + H2O 2NaOH
Al2O3 + 3H2O 2Al(OH)3
SnO2 + 2H2O Sn(OH)4
(Idrossido di sodio da ossido di sodio)
(Idrossido di alluminio da ossido di alluminio)
(Idrossido stannico da ossido stannico)
2) Reazioni tra OSSIDI ACIDI e acqua per ottenere OSSIACIDI:
SO2 + H2O H2SO3
SO3 + H2O H2SO4
CrO3 + H2O H2CrO4
(Acido solforoso da anidride solforosa)
(Acido solforico da anidride solforica)
(Acido cromico da anidride cromica)
3) Reazioni tra OSSIDI ACIDI ed OSSIDI BASICI per formare i SALI OSSIGENATI:
CaO + CO2 CaCO3
Na2O + SiO2 Na2SiO3
(Carbonato di calcio da ossido di calcio)
(Silicato di sodio da silice e ossido di sodio)
REAZIONI DI DECOMPOSIZIONE
2KClO3 2KCl + 3O2
2H2O2 2H2O + O2
(decomposizione del clorato di potassio)
(decomposizione del perossido di idrogeno)
REAZIONI DI SPOSTAMENTO
1) Reazioni tra un ACIDO o un SALE con un metallo:
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
2) Reazioni tra un OSSIDO BASICO e un ACIDO per formare un SALE:
Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O
SnO2 + 4HCl SnCl4 + 2H2O
3) Reazioni tra un OSSIDO ACIDO e un IDROSSIDO per formare SALI OSSIGENATI:
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
SO3 + Mg(OH)2 MgSO4 + H2O
4) Reazioni tra un IDROSSIDO ed un ACIDO per formare un SALE:
Ca(OH)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6H2O
5) Reazioni tra un SALE ed un ACIDO:
AgNO3 + HCl AgCl + HNO3
2CrCl3 + 3H2SO4 6HCl + Cr2(SO4)3
6) Reazioni tra due sali:
2 CrCl3 + 3Na2SO4 Cr2(SO4)3 + 6NaCl
KCl + NaNO3 KNO3 + NaCl
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Effettivamente, tutti questi tipi di reazione possono essere ricondotti a classi più generali:
a) reazioni di associazione, dissociazione, complessazione (i prodotti che si formano non
sono classificabili in schemi precisi) e precipitazione;
b) reazioni di neutralizzazione;
c) reazioni di ossidoriduzione.
Esistono anche altri criteri di classificazione delle reazioni chimiche:
o
o
o
in base al calore ceduto o acquistato reazioni esotermiche o endotermiche
in base alla loro completezza reazioni complete o reazioni all’equilibrio
in base allo stato di aggregazione dei reagenti reazioni in fase omogenea o in
fase eterogenea, reazioni in soluzione.
