Come risolvere le reazioni chimiche con i rapporti ponderali
Introduzione
In natura nulla si crea e nulla si distrugge: è un principio incontrovertibile che governa tutte le reazioni chimiche dell'universo. Nella natura delle stesse c'è una trasformazione, ma il peso iniziale degli elementi coinvolti dovrà corrispondere a quello finale, qualunque sia stata la trasformazione subita. C'è una branca della chimica che si occupa proprio delle relazioni ponderali delle sostanze coinvolte in una reazione chimica: è la stechiometria, il cui studio può talvolta diventare ostico per gli studenti. Se si ha a che fare con reazioni già bilanciate, può capitare che non si sia in grado di capire se bisogna moltiplicare o dividere per un dato coefficiente per ottenere il giusto risultato. Nel seguito sarà fornito un ausilio per comprendere come risolvere le reazioni chimiche con i rapporti ponderali.
Occorrente
- Penna
- Taccuino
- Calcolatrice
Per completare gli esercizi, come prima cosa bisogna verificare che la quantità di partenza sia espressa in moli e non in grammi o in milligrammi; in quest'ultimo caso, occorrerà effettuare la conversione preliminare in moli. Le n moli sono calcolate con la seguente formula: m (la quantità di sostanza in g o mg)/PM (la somma dei pesi dei singoli atomi che costituiscono la molecola). Per fare un semplice esempio, il PM di H2O (la molecola dell' acqua) è dato da: 2 (PA H che è 1 moltiplicato per 2, dato che 2 sono gli atomi di idrogeno) più 16 (PA O, che rappresenta il singolo atomo di ossigeno) = 18 g/mol.
Una volta calcolate le moli, occorre esaminare la reazione che ci interessa e la molecola (oppure l'atomo, nel caso di metalli singoli) di partenza, cioè quella della quale è stata indicata la quantità, così come la molecola della quale occorre conoscere la quantità. Per calcolare le moli si divide per il coefficiente della prima molecola e si moltiplica per quella di arrivo. A titolo di chiarimento, prendiamo la reazione 2H2 O2=2H2O: se si ha l'O2 e si deve ottenere l'H2O, moltiplicare per 2 e dividere per 1. Se al contrario si parte con l'H2O e si vuole conoscere l'O2, dividere per 2 e moltiplicare per 1.
A questo punto si è ottenuta la soluzione e l'esercizio è stato completato. Se invece viene richiesto di presentare la quantità in una unità di misura diversa dalle moli, occorre moltiplicare per il peso molecolare della molecola ottenuta, utilizzando la formula descritta nel passo 1 di questa guida. Nell' evenienza che uno dei prodotti (ossia le sostanze a destra della reazione) sia già presente, occorre semplicemente sommare le nuove moli ottenute o i grammi.
Se invece si presenta il caso che nell'esercizio siano forniti ambedue i reagenti e si domanda di stimare qual è quello che si consuma tutto e che origina le moli che andranno a costituire i reagenti, l'algoritmo da seguire è quello presentato nel passo 2. Se la quantità calcolata è più grande di quella effettivamente presente (cioè quella fornita dall'esercizio), significa che il reagente in questione è in 'difetto', ossia che si consuma tutto: in tal caso, le moli di partenza si stimano dalla sua quantità iniziale.