Cos'è una reazione chimica? Come capiamo che è avvenuta?
Una reazione chimica è un cambiamento in cui si formano sostanze nuove, con proprietà nuove. Le sostanze da cui partiamo sono i reagenti; quelle nuove sono i prodotti.
Segni che ci dicono che c'è stata una reazione:
- un cambiamento di colore (un chiodo di ferro lucido diventa marrone in una soluzione di solfato di rame),
- escono bolle di gas (lo zinco in un acido diluito libera idrogeno),
- un cambiamento di temperatura (la calce viva nell'acqua si scalda),
- si forma un solido (precipitato) nella soluzione,
- cambia lo stato o l'odore (il latte che diventa acido).
Scrivere un'equazione chimica
Un'equazione a parole usa i nomi: magnesio + ossigeno → ossido di magnesio. Un'equazione chimica usa le formule: Mg + O₂ → MgO. I reagenti stanno a sinistra, i prodotti a destra, e la freccia significa "si trasforma in".
Un'equazione con formule giuste ma numeri di atomi diversi si chiama equazione scheletro. Mg + O₂ → MgO è uno scheletro: ci sono 2 O a sinistra e 1 a destra.
Bilanciare un'equazione chimica passo dopo passo
In una reazione la massa non si crea e non si distrugge (legge di conservazione della massa). Quindi ogni tipo di atomo deve essere uguale a destra e a sinistra.
Il metodo per tentativi
- Scrivi l'equazione scheletro con le formule corrette.
- Fai una tabella degli atomi da ogni lato.
- Parti dal composto con più atomi e dall'elemento che compare in meno posti.
- Metti i coefficienti (i numeri davanti) per uguagliare quell'elemento. Non cambiare mai gli indici: H₂O e H₂O₂ sono sostanze diverse.
- Vai elemento per elemento; lascia H e O per la fine.
- Ricontrolla tutto. Usa i numeri interi più piccoli possibile.
Svolto sullo schermo
Fe + H₂O → Fe₃O₄ + H₂. Fe₃O₄ ha più atomi, quindi partiamo dall'O: 4H₂O a sinistra. Poi H: 8 a sinistra, quindi 4H₂ a destra. Poi Fe: 3Fe a sinistra. Bilanciata: 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂.
Rendere le equazioni più ricche: simboli di stato e condizioni
Dopo ogni formula aggiungiamo lo stato fisico: (s) solido, (l) liquido, (g) gas, (aq) acquoso, cioè sciolto in acqua. Esempio: 3Fe(s) + 4H₂O(g) → Fe₃O₄(s) + 4H₂(g). Qui (g) per l'acqua ci dice che si usa vapore.
Condizioni come calore (Δ), luce, un catalizzatore, temperatura o pressione si scrivono sopra o sotto la freccia, per esempio CO(g) + 2H₂(g) → CH₃OH(l) a 340 atm.
Consiglio per le verifiche: gli esercizi di bilanciamento escono quasi sempre, di solito valgono 1–2 punti, e "scrivi l'equazione bilanciata con i simboli di stato" è frequente nelle domande da 3 punti.
Formule e definizioni chiave
- Reagenti → Prodotti
- Legge di conservazione della massa: massa totale dei reagenti = massa totale dei prodotti
- Coefficiente × indice = numero di atomi (2H₂O ha 4 H e 2 O)
- Simboli di stato: (s) solido, (l) liquido, (g) gas, (aq) sciolto in acqua
- Δ sopra la freccia = si fornisce calore
Esempi svolti
1. Bilancia: H₂ + Cl₂ → HCl
Sinistra: 2 H, 2 Cl. Destra: 1 H, 1 Cl. Metti 2 davanti a HCl: H₂ + Cl₂ → 2HCl. Ora ci sono 2 H e 2 Cl per lato.
2. Bilancia: Mg + O₂ → MgO
Ossigeno: 2 a sinistra, 1 a destra, quindi scrivi 2MgO. Ora Mg è 2 a destra, quindi scrivi 2Mg. Risposta: 2Mg + O₂ → 2MgO.
3. Bilancia: N₂ + H₂ → NH₃
N: 2 a sinistra, quindi 2NH₃. Questo dà 6 H a destra, quindi 3H₂ a sinistra. Risposta: N₂ + 3H₂ → 2NH₃.
4. Bilancia: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
C è 1 = 1. H: 4 a sinistra, quindi 2H₂O. O a destra = 2 (in CO₂) + 2 (in 2H₂O) = 4, quindi 2O₂. Risposta: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.
5. Bilancia: Fe + H₂O → Fe₃O₄ + H₂ e aggiungi i simboli di stato (si usa vapore).
O: 4 in Fe₃O₄ → 4H₂O. H: 8 → 4H₂. Fe: 3 → 3Fe. Risposta: 3Fe(s) + 4H₂O(g) → Fe₃O₄(s) + 4H₂(g).
6. Bilancia: Al + O₂ → Al₂O₃
O: 2 a sinistra, 3 a destra. Il mcm di 2 e 3 è 6, quindi 3O₂ e 2Al₂O₃. Ora Al è 4 a destra, quindi 4Al. Risposta: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.
Errori comuni
- Cambiare un indice per bilanciare (scrivere H₂O₂ al posto di 2H₂O). Si ottiene una sostanza diversa.
- Dimenticare che il coefficiente moltiplica tutti gli atomi della formula: 3H₂O ha 6 H e 3 O.
- Lasciare frazioni o numeri non minimi, come 4H₂ + 2O₂ → 4H₂O. Dividi per il fattore comune.
- Confondere (l) e (aq): l'acqua pura è (l); il sale sciolto in acqua è (aq).