LE REAZIONI CHIMICHE PARTE 2 :COME FARLE SENZA IMPARARLE A MEMORIA

Nella prima parte hai visto come viene dissolto il sale NaCl in Na+ e Cl- che vengono portati in soluzione circondati da molecole di acqua, tuttavia anche  gli altri sali si sciolgono in acqua  con lo stesso meccanismo   staccando la parte positiva da quella negativa che vengono poi solvatati da una sfera di H2O.

Ad esempio

Mg(OH)2  (idrossido di magnesio) viene scisso in Mg+2  (ricorda come si calcola  il n.o.) e 2NaOH

CaCl2 (Cloruro di calcio)  si scinde in Ca+2 e 2 Cl-

NH4Cl (cloruro di ammonio ) si scinde in NH4+  (ione ammonio)  e Cl-

AlCl3 (cloruro di alluminio) si scinde in Al+3 e 3 Cl-

Na2SO4  si scinde in 2Na+ e SO$-2 (ione solfato che viene considerato come un solo gruppo)

NaClO ipoclorito di sodio (la cosiddetta varechina)  si scinde in Na+  e  ClO- (ione ipoclorito come un solo gruppo)

NaClO2 clorito di sodio si scinde in Na+ e ClO2- ( ione clorito )

NaClO3 clorato di sodio si scinde in Na+ e ClO3- (ione clorato)

NaClO4  perclorato di sodio si scinde in Na+ e ClO4- (ione perclorato

Quando le molecole possiedono come primo elemento l’IDROGENO H allora la molecola viene definita un acido.

Se l’acido non contiene ossigeno come per es. in HCl il nome finisce in IDRICO facendo intendere che  nella molecola  è presente il  solo idrogeno H e non è presente l’ossigeno senza ossigeno.

es HI   acido iodIDRICO

HCl acido clorIDRICO

HF acido fluorIDRICO

SE L’ACIDO CONTIENE ANCHE OSSIGENO SI POSSONO AVERE DIVERSI NOMI A SECONDA DEL N.O. DELL’ATOMO CENTRALE

PER ESEMPIO

HClO   acido ipo cloroso    il n.o. Cl è 2-1=+1

HClO2 acido cloroso          il n.o. Cl è 4-1=+3

HClO3 acido clorico           il n.o. Cl è 6-1=+5

HClO4  acido per clorico   il n.o. Cl è 8-1=+7

HMnO3 acido manganico il n.o. del Mn  è 6-1=5

HMnO4 acido permanganico  il n.o. è  8-1 =7

se l’ acido ha un nome  PER-ICO il sale corrispondente è  chiamato PER- ATO

es HClO4  (ACIDO PERCLORICO) HA IL SALE CORRISPONDENTE NaClO4 si chiama PER-CLORATO DI SODIO

se l ‘acido ha un nome che finisce in ICO allora il sale corrispondente finisce in ATO

es da HClO3  (ACIDO CLORICO) si ha il sale NaClO3 che si chiama CLORATO di sodio

HMnO3 (ACIDO MANGANICO)    ha il sale corrispondente KMnO3 detto MANGANATO di potassio

se l’acido  ha un nome che finisce in OSO il suo sale ha nome che finisci in ITO

es da HClO2 (ACIDO CLOROSO) si ha il sale NaClO2 chiamato CLORITO di sodio

se l’ acido ha un nome  IPO-OSO il sale corrispondente è  IPO   ITO

es da HClO (ACIDO IPO -CLOROSO) si ha il sale NaClO chiamato IPO- CLORITO di sodio

se l’ acido ha un nome  PER- ICO il sale corrispondente è  PER-ATO

da HClO4 (ACIDO PERCLORICO) si ha il sale NaClO4 chiamato PER- CLORATO di sodio

da  HMnO4 (ACIDO MANGANICO)    ha il sale corrispondente KMnO4 è detto PERMANGANATO di potassio

NOTA SEMPLICE DA RICORDARE

IN LINEA DI MASSIMA DEVI SAPERE CHE SE L’ACIDO FINISCE IN ICO ALLORA POSSIEDE 3 ATOMI DI OSSIGENO

ESEMPIO

ACIDO NITRICO     HNO3

ACIDO CLORICO    HClO3

ACIDO MANGANICO   HMnO3

FANNO ECCEZIONE L’ACIDO SOLFORICO H2SO4  E L’ACIDO FOSFORICO H3PO4

quando l’acido ha un nome che comincia con PER es permanganico, perclorico,  periodico la loro formula prevede 4 atomi di ossigeno   

HMnO4   HClO4   HIO4 rispettivamente permanganico, perclorico, periodico.

POSSIAMO CONCLUDERE QUESTA PARTE DICENDO CHE TUTTI I COMPOSTI (ACIDI CHE CONTENGONO IDROGENO, BASI CHE CONTENGONO OH, SALI COMPOSTI DA DUE ELEMENTI O DA UN ELEMENTO ED UN GRUPPO COME KMnO4 KClO3 ecc ) se posti in H2O si scindono in due parti cariche in segno opposto

es HMnO4  si scinde in H+ e MnO4- ( questo ine si chiama ione PERMANGANATO)

NaNO3   si scinde in Na+ NO3-   (questo ione si chiama NITRATO)

NaClO    si scinde in Na+ ClO- (questo ione si chiama  IONE IPOCLORITO)

Al(OH)3 si scinde in  Al+3  e 3 OH- (questo ione si chiama OSSIDRILE)

ATTENZIONE!

dobbiamo sapere CHE LA STESSA H2O SI SCINDE rilasciando ioni H+ e ioni OH- la cui quantità è molto piccola cioè 10-7 moli/litro cioè in un LITRO di H2O abbiamo IN GRANDISSIMA QUANTITÀ H2O INDISSOCIATA, ma in piccola parte vi sono H+ ed OH-

Se un composto viene sciolto in 1 litro di acqua avremo varie specie chimiche e cioè

H2o indissociata

H+ proveniente da H2O (10-7 moli/L)

OH- proveniente da H2O ( 10-7 moli/L)

e gli ioni provenienti dal composto disciolto.

facciamo un esempio :

aggiungiamo 1 mole di HCl ad 1 litro di acqua. (1 MOLE CORRISPONDE AL PESO DELLA MOLECOLA CIOÈ 36,5 g)

avremo allora in soluzione le seguenti specie chimiche :

H2o indissociata

H⁺ proveniente da H2O (10-7 moli/L) e 1 mole  di H+ proveniente dall’ acido HCl che si è scisso in H+ e Cl-

OH^– proveniente da H2O ( 10-7 moli/L)

1 mole di Cl^– proveniente dalla scissione di HCl

TI FACCIO NOTARE CHE L’AGGIUNTA DI 1 mole di  HCl HA  CAUSATO UN FORTE AUMENTO DI   H+ NELLA NOSTRA SOLUZIONE!!!

Infatti 1 mole di H⁺  proveniente da HCl si somma a 0,0000001 (cioè 10^-7) moli provenienti dalla dissociazione dell’H2O e in pratica la quantità di H⁺ risultante si può ritenere pari alla quantità proveniente da HCl in quanto         10-7 moli sono una quantità trascurabile rispetto ad 1

cosa sarebbe successo se invece di 1 mole in 1 litro avessi aggiunto 0,00000001 moli ( 10^-8) di HCl in 1 L?

 

IN QUESTO CASO AVREMMO DOVUTO SOMMARE LA QUANTITÀ PROVENIENTE DALL’ACIDO A QUELLA PROVENIENTE DALLA DISSOCIAZIONE DELL’ACQUA:

QUANTITÀ DI H- CONTENUTA NELL’ACQUA :  0,0000001  + 0,00000001 MOLI H+ CIOE’

0,00000011 MOLI  (1,1 10-7 MOLI) CHE E’ LEGGERMENTE DIVERSO DA 1 x 10-⁷

 

SE AD 1 LITRO DI H2O AGGIUNGIAMO  1  mole di IDROSSIDO DI SODIO (NaOH)

nella soluzione troveremo le seguenti specie chimiche:

H+ proveniente da H2O (10-7 moli/L)

OH- proveniente da H2O ( 10-7 moli/L) e 1 mole  di OH-  proveniente dall’ NaOH che si è scisso in Na+ e  OH-

1 mole di Na+ proveniente dalla scissione di NaOH

cosa è cambiato dopo l’aggiunta  di NaOH ?

CERTAMENTE LA QUANTITA’ DI OH^– INIZIALE PROVENIENTE DALL’ H2O  (10^-7 moli/L) A CUI SI E’ AGGIUNTA UNA MOLE DI OH^– PROVENIENTE DALLA DISSOCIAZIONE DI NaOH.

anche per OH- vale il discorso fatto sopra per H+ cioè 1 mole di  OH- proveniente da NaOH  è preponderante rispetto a 10-7 moli di OH- proveniente dalla dissociazione dell’acqua.

Se sciogliamo 1 mole ( cioè una quantità in grammi pari al peso molecolare che è 120,37 g ) di  MgSO4 (solfato di magnesio) in 1 litro di acqua quali specie chimiche osserviamo?:

H+ proveniente da H2O (10-7 moli/L)

OH- proveniente da H2O ( 10-7 moli/L)

1 mole di Mg+2 

1 mole di SO4-2   (ricorda i n.o.!!)

in questa soluzione cambiano H+ o  OH-  ?

No! le quantità di H+ ed OH- rimangono uguali!!!

QUANDO IN UNA SOLUZIONE  LE QUANTITA’ DI H+ ED OH- SONO UGUALI ALLORA SI DICE CHE LA SOLUZIONE E’ NEUTRA

QUANDO IN UNA SOLUZIONE  LE QUANTITA’ DI H+ SONO MAGGIORI DI OH-  ALLORA SI DICE CHE LA SOLUZIONE E’ ACIDA

QUANDO IN UNA SOLUZIONE  LE QUANTITA’ DI OH- SONO MAGGIORI DI H+  ALLORA SI DICE CHE LA SOLUZIONE E’ BASICA

UNA SOLUZIONE QUINDI PUO’ ESSERE:

ACIDA ( QUANDO LA QUANTITA’ DI H+ PREVALE SU QUELLA DI  OH-)

BASICA ( QUANDO LA QUANTITA’ DI OH- PREVALE SU QUELLA DI  H+)

NEUTRA (QUANDO LE QUANTITA’ DI H- ED OH- SONO UGUALI)

SE AD 1 LITRO DI H2O AGGIUNGO 10 g DI NaCl LA SOLUZIONE SARA’ ACIDA O BASICA O NEUTRA?

LA RISPOSTA E’ CHE LA SOLUZIONE E’ NEUTRA

PERCHE’ L’AGGIUNTA DI NaCl NON MODIFICA LE QUANTITA’ DI H+ NE’ DI OH-

PRIMA DI INIZIARE A FARE LE REAZIONI E SCRIVERLE RICORDIAMO CHE

REAGISCONO IONI POSITIVI SOLO CON QUELLI NEGATIVI

ESEMPIO 1

REAZIONE TRA 1 mole di  NaCl  ed  1 mole di AgNO3  (cloruro di sodio) e (nitrato d’argento)

formalmente la reazione si scrive    NaCl + AgNO3 ———>

quando si scrive una formula come NaCl AgNO3 HCl ecc indichiamo sempre 1 mole 

se invece si scrive ad esempio 2 HCl vogliamo indicare 2 moli cioè 2 x 36,5 = 73,0 g di HCl

Se aggiungiamo quindi NaCl + AgNO3 in H2O avremo le seguenti specie chimiche:

H+ proveniente da H2O (10-7 moli/L)

OH- proveniente da H2O ( 10-7 moli/L)

1 mole di Na⁺

1 mole di Cl-

1 mole di Ag+

1 mole di NO3^–   (ricorda i n.o.!!)

PER SCRIVERE LA REAZIONE BASTA SEMPLICEMENTE CONSIDERARE L’UNIONE TRA IONI POSITIVI E QUELLI NEGATIVI

NELL’ESEMPIO LE QUANTITA’ DI H+ E OH- SONO TRASCURABILI QUINDI GLI IONI CHE POSSONO REAGIRE SONO :

Na+  può reagire con Cl-  e con NO3-

Ag+  può reagire con NO3- e con Cl-

ma se Na+ reagisce con Cl- non accade nulla perchè è il composto di partenza che è NaCl che ovviamente si ridissocia in Na+ e Cl- se ne deduce che Na+ può reagire solo con NO3- per ottenere NaNO3

se Ag+ reagisce con NO3- non accade nulla perchè è il composto di partenza che è AgNO3 che ovviamente si ridissocia in Ag+ e NO3- se ne deduce che Ag+ può reagire solo con Cl- per ottenere AgCl

la reazione NaCl + AgNO3 ——–> NaNO3 + AgCl

un metodo rapido è riscrivere la reazione così:

Na+ + Cl+ + Ag+ + NO3-

unire lo ione positivo del primo composto con quello negativo del secondo 

unire lo ione positivo  del secondo composto con quello negativo del primo

bilanciando le cariche elettriche

ricorda che i composti si scrivono sempre con l’elemento positivo a sinistra e quello negativo a destra

esempio2

scrivere la reazione MgCl2 + H2SO4

soluzione

riscrivo sotto forma di ioni

Mg+2    2 Cl-  2H+ SO4-2

quindi unisco l’elemento positivo del primo composto col secondo (devo ottenere sempre una molecola elettricamente neutra)

MgSO4 (le 2 cariche del Mg+2 si uniscono alle 2 cariche dell’SO4-2)

2 HCl  (2 infatti sono le cariche negative provenienti da Cl- e 2 sono quelle positive provenienti da H+)

la reazione è      MgCl2 + H2SO4 —–> MgSO4 + 2 HCl

esempio 3

scrivere la reazione tra AlCl3 e H2SO4

soluzione

Al+3  3 Cl-  2 H+  SO4-2

Al+ 3 reagisce con SO4-2

nel composto finale l’esponente dell’uno diviene l’indice dell’altro  quindi si forma Al2 (SO4)3

in Al2(SO4)3 vi sono 3 di SO4 ed  è evidente che a sinistra ve ne devono essere anche 3

Ricorda sempre che le quantità scritte a sinistra devono essere uguali alle quantità scritte a destra quindi prima di finire controlla!

a destra vi sono 2 di Al quindi a sinistra devo scrivere 2 prima di AlCl3

a destra vi sono 3 SO4 quindi a sinistra ve ne devono essere 3 pertanto scrivo 3 prima di H2SO4

alla fine le molecole di HCl  essendo a sinistra 6 di H(3×2) e 6 di Cl (2×3) sono 6HCl

la reazione è pertanto

2AlCl3  + 3H2SO4  ——-> Al2(SO4)3  + 6 HCl

metodo ancora più semplice

AlCl3 e H2SO4

prendi SO4 tante volte quanto è l’indice del composto a sinistra quindi deve essere (SO4)3

Prendi Al tante volte quanti sono gli atomi di H del secondo composto quindi Al2

si ottiene Al2(SO4)3

una volta ottenuto il composto devi riportare a sinistra della reazione le quantità delle molecole che non sono altro che gli indici della molecola risultante quindi devi mettere 2 davanti ad Al e 3 davanti ad H2SO4

esempio 4

reazione tra BaCl2 + H3PO4   (cloruro di Bario ed acido fosforico. come vedi ,in questa molecola il primo elemento è l’idrogeno H )

Ba⁺²  2Cl-   3 H+  PO4^-3 

gli esponenti dell’uno diventano indici dell’altro quindi si ha Ba3(PO4)2

Ba3 (PO4)₂ + 6 HCl quindi

3BaCl₂ + 2H3PO4 ——–> Ba3(PO4)2 + 6 HCl

altro metodo

BaCl2 + H3PO4

dagli indici 2 del Cl e 3 dell’H

si deve ottenere (PO4)2    e Ba3 quindi si ha Ba3(PO4)2

ovviamente a sinistra della reazione che ci è stata data, dobbiamo scrivere 3 prima di Ba e 2 prima di PO4 quindi

3BaCl2 + 2 H3PO4 ——-> Ba3(PO4)2  + 6 HCl    (infatti a sinistra vi sono 3 x 2 di Cl e 2 x 3 di H)

esempio 5

reazione tra HCl ed NaOH

quando reagiscono un ACIDO (che contiene H+) ed una BASE (che contiene OH-) si ottiene sempre un sale ed H2O

nel caso specifico

H+ Cl- Na+ OH-   quindi deve formarsi NaCl che è il sale + H2O

la reazione è   HCl + NaOH —–> NaCl + H2O

questo tipo di reazione viene chiamato reazione di neutralizzazione (visto che l’acido viene neutralizzato dalla base)

esempio 6

reazione tra Ba(OH)2 + HCl

Ba+2   2 OH-   H+    Cl-

reagiscono Ba e Cl scambiandosi gli indici quindi si forma Ba₁Cl₂

ovviamente 1 non si scrive mai quindi si deve formare BaCl2

essendo a destra 2 di Cl vi devono essere a sinistra 2 Cl quindi mettiamo 2 davanti ad HCl che è l’indice del composto ottenuto

la reazione è

Ba(OH)2 +  2HCl —–>BaCl2 + 2 H2O

infatti a sinistra vi sono 4 di H (2 provenienti da HCl e 2 provenienti da Ba(OH)2 ) ed a destra ve ne sono 4 presenti in H2O

esempio 7

Scrivere e bilanciare la reazione tra CARBONATO DI SODIO E ACIDO CLORIDRICO

SLUZIONE

Poichè il nome del primo composto finisce in ATO deve necessariamente avere 3 atomi di OSIIGENO   quindi l’ultimo elemento nella formula deve essere  O3

trattandosi di CARBONATO l’elemento centrale deve essere il CARBONIO C  quindi CO3

Infine essendo carbonato di SODIO deve esserci il sodio Na .  quindi dobbiamo momentaneamente scrivere NaCO3

Tuttavia se scrivessimo come formula finale NaCO3 noteremmo che il C avrebbe n.o = 3×2=6 6-1=5 il che non corrisponde al fatto che il C deve avere n.O +4 oppure +2

Pertanto per ottenere per il C un n.o. 4  dobbiamo aggiungere un atomo di Nas nella formula che diventa Na2CO3  dove il C ha n.o. 3×2 -2 =4

Il secondo composto è l’acido clor-IDRICO  quindi vi deve essere il Cloro  Cl ed essendo la desinenza IDRICO significa che c’è solo l’Idrogeno legato al Cl quindi ldave avere la formula HCl.

La reazione proposta è pertanto

Na2CO3 + HCl

soluzione

2 Na+  CO3-2   H+  Cl-

quindi Na+ reagisce con Cl   formando NaCl ma siccome vi sono 2 Na si formeranno 2 NaCl

H+ reagisce con CO3-2 ma siccome vi sono 2 cariche negative sullo ione carbonato allora devono essere due H+ a neutralizzarle

La reazione è quindi

Na2CO3 + HCl ——> H2CO3   +   2 NaCl

controlliamo se le quantità di ogni elemento sono uguali a destra ed a sinistra della freccia

cominciamo col sodio Na  a sinistra vi aono 2 atomi e a destra vi sono due atomi quindi va bene

il gruppo CO3 a sinistra è 1  come a destra quindi va bene

l’idrogeno a sinistra è 1 mentre a destra sono 2 atomi quindi devo mettere 2 davanti ad HCl per cui si ha

Na2CO3 +  2 HCl ——> H2CO3   +   2 NaCl

adesso tutte le quantità sono bilanciate  e la reazione completa è

Na2CO3 +  2 HCl ——> H2CO3   +   2 NaCl

esempio 8

scrivere la reazione tra SOLFATO DI POTASSIO E IDROSSIDO DI BARIO

SOLUZIONE

Il nome del primo composto  finisce in ATO ma trattandosi di SOLFATO (ricordi? ione solfato e ione fosfato fanno eccezione e gli atomi di ossigeno sono 4 e non 3 come tutti gli altri ioni che finiscono in ATO) quindi  si deve scrivere SO4

essendo legato il K dovremmo scrivere KSO4 tuttavia come per il ragionamento fatto sopra vediamo che il n.o. in questo caso sarebbe  4 x 2 =8  8-1=7  il che bon corrisponde ai n.o. che può avere lo S

Dobbiamo aggiungere un altro K per cui si avrà K2SO4 (SOLFATO DI POTASSIO)

il secondo composto è UN IDROSSIDO per cui deve essere presente il gruppo OH- detto ossidrile

essendo un idrossido di Bario Ba+2  è evidente che la formula dell’IDROSSIDO DI BARIO  è Ba(OH)2 perchè la molecola finale deve essere elettricamente neutra (Ba ha 2 cariche + e OH- ne ha una quindi occorrono 2 OH- per neutralizzare Ba+2)

La reazione richiesta è pertanto

K2SO4 + Ba(OH)2 ——->

Ba+2   SO4-2   2K+   2 OH-

devono quindi reagire Ba con SO4 ed infatti otteniamo BaSO4 ( le carche + e – sono uguali)

quindi si deve formare 2 KOH

la reazione che scriviamo è

K2SO4 + Ba(OH)2 ——-> BaSO4  + 2 KOH

controlliamo le quantità di ogni atomo a destra e sinistra che devono essere uguali

Si vede che a sinistra vi sono 2 di K come a destra

1 gruppo SO4 a sinistra ed uno a destra

un atomo di Ba a sinistra ed uno a destra

2 gruppi OH a sinistra e  due a destra

la REAZIONE FINALE è

K2SO4 + Ba(OH)2 ——-> BaSO4  + 2 KOH