3. Le Reazioni Chimiche

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1 . Le Reazioni Chimiche Equazioni Chimiche e Reazioni Chimiche il simbolismo delle reazioni chimiche il bilanciamento delle equazioni chimiche Reazioni di Precipitazione le soluzioni acquose le reazioni tra le soluzioni di elettroliti forti Reazioni degli Acidi e delle Basi gli acidi e le basi in soluzione acquosa la neutralizzazione Reazioni Redox ossidazione e riduzione numero di ossidazione ossidanti e riducenti bilanciamento di reazioni redox semplici e complesse

2 Equazioni e Reazioni Chimiche La REAZIONE CHIMICA rappresenta un cambiamento chimico. REAGENTI PRODOTTI REAGENTI PRODOTTI Reazione Qualitativa Na H O NaOH H

3 Equazioni e Reazioni Chimiche Reazione Quantitativa. LEGGE DELLA CONSERVAZIONE DI MASSA Gli atomi non si possono né creare né distruggere, ma possono solo subire dei processi chimici. Tra reagenti e prodotti deve figurare lo stesso numero di atomi dello stesso elemento. Na H O NaOH 1H EQUAZIONE CHIMICA bilanciata COEFFICIENTI STECHIOMETRICI Na(s) H O(l) NaOH H (g) SIMBOLI DI STATO

4 Il Bilanciamento delle Reazioni ESEMPIO: reazione della fotosintesi clorofilliana. CO (g) H O(l) E O (g) C 6 H 1 O 6 (s) 1. Cominciare bilanciando gli atomi dell elemento presente nel minor numero di sostanze. 6CO (g) H O(l) E O (g) C 6 H 1 O 6 (s) MAI ALTERARE I PEDICI DELLE FORMULE.. Bilanciare come ultimo l atomo dell elemento che compare nel maggior numero di formule. Se ci sono coefficienti 6CO (g) 6H O(l) E O (g) C 6 H 1 O 6 (s) frazionari, si moltiplica l intera equazione per un fattore numerico. 6CO (g) 6H O(l) E 6O (g) C 6 H 1 O 6 (s) 18 Gli ioni poliatomici superano spesso la reazione intatti e possono essere bilanciati come entità individuali.

5 Le Soluzioni Acquose Def. Una SOLUZIONE è una classe speciale di miscele omogenee costituita da un SOLUTO, ciò che è sciolto, e un SOLVENTE, ciò che scioglie. SOSTANZA SOLUBILE: è in grado di sciogliersi in un determinato solvente. INSOLUBILE: non è in grado di sciogliersi in un determinato solvente in maniera apprezzabile. IONI MOLECOLE Def. Chiamiamo SOLUZIONE ELETTROLITICA una soluzione in grado di condurre l elettricità, quindi contenente ioni.

6 Le Soluzioni Elettrolitiche Def. Chiamiamo SOLUZIONE ELETTROLITICA una soluzione in grado di condurre l elettricità, quindi contenente ioni. DISSOCIAZIONE Cl Na H O Cl Na IONIZZAZIONE H Cl H O Cl H

7 Reazioni di Precipitazione Def. Chiamiamo ELETTROLITA FORTE un composto in grado di dissociarsi/ionizzarsi in maniera completa. Def. Chiamiamo ELETTROLITA DEBOLE un composto in grado di dissociarsi/ionizzarsi solo in maniera incompleta e in soluzione saranno presenti un certo numero di molecole AgNO (s) O H Ag NO NaCl(s) H O Na Cl AgNO NaCl AgCl(s) NaNO La REAZIONE DI PRECIPITAZIONE è quella nel corso della quale, all atto del mescolamento di due soluzioni elettrolitiche si forma un prodotto solido e insolubile.

8 AgNO (s) O H Equazioni Ioniche Ag NO NaCl(s) H O Na Cl Equazione Ionica Completa Ag NO Na Cl AgCl(s) Na NO IONI SPETTATORI Ag NO Na Cl AgCl(s) Na NO Ag Cl AgCl(s) Equazione Ionica Netta

9 Equazioni Ioniche Ioni spettatori

10 Acidi e Basi Def. Definiamo ACIDO, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni H, formando lo ione IDRONIO HO. HCl HO(l) HO Def. Definiamo BASE, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni OH, ioni OSSIDRILE. NaOH H O(l) Na NH HO(l) NH4 ELETTROLITI Cl OH OH ACIDI BASI FORTI DEBOLI FORTI DEBOLI HCl CH COOH NaOH NH

11 La Neutralizzazione La REAZIONE DI NEUTRALIZZAZIONE è quella nel corso della quale un ACIDO reagisce con una BASE producendo un SALE e ACQUA Acido Base Sale Composto Ionico che si forma dalla NEUTRALIZZAZIONE di un ACIDO con una BASE Acqua HCl NaOH NaCl H O(l) EQUAZIONE IONICA COMPLETA H Cl Na OH Na Cl HO(l) H O EQUAZIONE IONICA NETTA HO OH HO(l)

12 Ossidi Acidi (anidridi) e Ossidi Basici

13 Ossidi Acidi (anidridi) e Ossidi Basici Ossidi dei Metalli CaO(s) H O(l) Ca Composti Anfoteri Al O (s) 6HCl NaOH Al O (s) H O(l) Na NEUTRALIZZAZIONE ACIDO BASE ACIDO OSSIDO BASICO ANIDRIDE BASE ANIDRIDE OSSIDO BASICO MgO(s) HCl MgCl H O(l) NaOH CO (g) Na CO H O(l) Ossidi dei Non Metalli OH CO (g) H O(l) H CO SO P O 4 (g) H O(l) H SO 10 (s) 6H O(l) 4H PO AlCl H O(l) 4 [ Al( OH) ] 4

14 Le Reazioni Redox 6CO CH 4 (g) (g) Mg(s) O O 6H O(l) CO C H O (g) H O(l) (g) MgO(s) (s) La peculiarità delle REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE è il trasferimento di elettroni da una specie ad un altra. 6O Mg(s) Cl(g) Mg (s) Cl (s) come MgCl(s) OSSIDAZIONE È LA CESSIONE DI ELETTRONI Mg(s) Mg (s) e RIDUZIONE È L ACQUISTO DI ELETTRONI Cl (g) e Cl (s) Ad ogni specie chimica è assegnato un NUMERO di OSSIDAZIONE per facilitare il computo degli elettroni. Il numero di ossidazione di un atomo è un numero convenzionale che corrisponde al numero di elettroni che l atomo acquista, cede o mette in comune per formare legami con altri atomi.

15 Il Numero di Ossidazione 1. Il numero di ossidazione di un elemento non combinato con altri è ZERO (Cl, H, Fe elementare, etc.).. La somma dei numeri di ossidazione degli atomi costituenti una data specie è uguale alla carica totale.. Il numero di ossidazione dell idrogeno combinato con i NON METALLI è1; nelle combinazioni con i METALLI esso è Nella maggior parte dei suoi composti l ossigeno presenta numero di ossidazione. Nei perossidi, con legame O O, il numero di ossidazione è Il numero di ossidazione degli alogeni è 1. Se sono combinato con l ossigeno o con un altro alogeno più in alto nel gruppo, possono assumere numero di ossidazione positivo. Il numero di ossidazione del fluoro è sempre 1. ESEMPIO. SO N.O.(O) = ; N.O.(S) =? = x x () = 0, per la regola. x = N.O.(S) = 4 L OSSIDAZIONE corrisponde a un AUMENTO del NUMERO DI OSSIDAZIONE. La RIDUZIONE corrisponde a una DIMINUZIONE del NUMERO DI OSSIDAZIONE.

16 Ossidanti e Riducenti Nelle REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE si ha il trasferimento di elettroni da una specie ad un altra. Mg(s) Cl(g) MgCl(s) e Mg(s) Mg (s) e IL MAGNESIO È UNA SPECIE RIDUCENTE Gli elettroni passano dalla specie riducente alla specie che si riduce Il riducente è la specie che si ossida Cl (g) e Cl (s) IL CLORO È UNA SPECIE OSSIDANTE Gli elettroni passano dalla specie che si ossida alla specie ossidante L ossidante è la specie che si riduce

17 Ossidanti e Riducenti Mg(s) Cl (g) MgCl (s) e Nelle reazioni REDOX devono comparire sempre la specie che si OSSIDA e la specie che si RIDUCE IL MAGNESIO SI OSSIDA Mg(s) Mg (s) e Il numero di ossidazione aumenta IL MAGNESIO È UNA SPECIE RIDUCENTE Cl (g) e Cl (s) IL CLORO SI RIDUCE Il numero di ossidazione diminuisce IL CLORO È UNA SPECIE OSSIDANTE

18 Ossidanti e Riducenti

19 Reazioni Redox Semplici HCl O (g) Cl(g) HO(l) Assegniamo i NUMERI di OSSIDAZIONE HCl O (g) Cl (g) H O(l) Cl Cl e x O 4e O 4 HCl O (g) Cl (g) H O(l)

20 Reazioni Redox Complesse Gli ioni permanganato, MnO 4 reagiscono in soluzione acida con l acido ossalico, H C dando origine a ioni manganese (II) e anidride carbonica. O4 MnO4 HCO4 Mn CO(g) 7 4 MnO4 H C O4 Mn CO(g) 1. Si formulano le equazioni scheletro MnO 4 Mn HCO4 CO. Si bilanciano gli atomi di O con H O MnO4 Mn 4HO H CO4 CO. Quindi gli atomi di H con ioni H ai due membri MnO4 8H Mn 4HO C O CO H H 4 4. Si bilancia la carica elettrica x 5x MnO4 8H 5e Mn 4HO C O CO H e H 4 MnO4 16H 10e Mn 8HO H C O 10CO 10H 10e 5 4 SOMMA MnO4 5HCO 4 6H Mn 10CO 8H O(l)

21 Reazioni Redox Complesse Gli ioni permanganato, basico, per dare MnO MnO 4 ossidano gli ioni bromuro in ambiente solido e ioni bromato BrO MnO Br MnO BrO 4 7 MnO 1. Si formulano le equazioni scheletro MnO4 MnO Br BrO. Si bilanciano gli atomi di O con H O MnO4 MnO HO Br H O BrO Br MnO Br O. Si bilancia ogni atomo di H aggiungendo una molecola di H O dove occorre idrogeno e uno ione OH al membro opposto MnO4 4HO MnO HO 4OH Br H O 6OH BrO 6H O Cancelliamo specie eccedenti MnO4 HO MnO 4OH Br 6OH BrO H O 4. Si bilancia la carica elettrica x MnO Br 4 HO e MnO 4OH 6OH BrO H O 6e MnO4 4HO 6e MnO 8OH Br 6OH BrO H O 6e SOMMA MnO4 Br HO(l) MnO (s) BrO 8OH