3. 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

Equazioni e Reazioni ChimicheLa REAZIONE CHIMICA rappresenta un cambiamento chimico.

REAGENTI PRODOTTIREAGENTI PRODOTTI

•Reazione Qualitativa22 HNaOHOHNa ++++→→→→++++

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.

2Na + 2H2O → 2NaOH + 1H2

COEFFICIENTI STECHIOMETRICI

EQUAZIONE CHIMICA bilanciata

2Na(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + H2(g)

SIMBOLI DI STATO

ESEMPIO: reazione della fotosintesi clorofilliana.

CO2(g) + H2O(l) + E → O2(g) + C6H12O6(s)

1. Cominciare bilanciando gli atomi dell�elemento presente nel minor numero di sostanze.

6CO2(g) + H2O(l) + E → O2(g) + C6H12O6(s)

2. Bilanciare come ultimo l�atomo dell�elemento che compare nel maggior numero di formule.

6CO2(g) + 6H2O(l) + E → O2(g) + C6H12O6(s)

6CO2(g) + 6H2O(l) + E → 6O2(g) + C6H12O6(s)

Il Bilanciamento delle Reazioni

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Se ci sono coefficienti frazionari, si moltiplica l�intera equazione per un fattore numerico.

Gli ioni poliatomici superano spesso la reazione intatti e possono essere bilanciati come entità individuali.

MAI ALTERARE I PEDICI DELLE FORMULE.

Le Soluzioni AcquoseDef. 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.

Le Soluzioni ElettroliticheDef. Chiamiamo SOLUZIONE ELETTROLITICA una soluzione in grado di condurre l�elettricità, quindi contenente ioni.

DISSOCIAZIONE

Cl-

Na+ H2O +Cl-

+-

+-

+-+

-

+-

+-

+-

+-+

-

+-

+- +

-Na+

IONIZZAZIONE

H ClH2O Cl-

+-

+-

+-+

-

+-

+-

+-

+-+

-

+-

+- +

-H+ ++-

+ -

+-

+-

+-

+-

Reazioni di PrecipitazioneDef. 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

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.

AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)

AgNO3(s) →→→→ O2H Ag+(aq) NaCl(s) →→→→ O2H Na+(aq) +Cl-(aq))aq(NO3−−−−++++

)aq(NO)aq(Na)s(AgCl)aq(Cl)aq(Na)aq(NO(aq)Ag 33−−−−++++−−−−++++−−−−++++ ++++++++→→→→++++++++++++

IONI SPETTATORI

)aq(NO)aq(Na)s(AgCl)aq(Cl)aq(Na)aq(NO(aq)Ag 33−−−−++++−−−−++++−−−−++++ ++++++++→→→→++++++++++++

Equazioni Ioniche

)s(AgCl)aq(Cl(aq)Ag →→→→++++ −−−−++++

Equazione Ionica Netta

AgNO3(s) →→→→ O2H Ag+(aq) NaCl(s) →→→→ O2H Na+(aq) +Cl-(aq))aq(NO3−−−−++++

Equazione Ionica Completa

Equazioni Ioniche

Ionispettatori

Acidi e BasiDef. Definiamo ACIDO, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni H+, formando lo ione IDRONIO H3O+.

Def. Definiamo BASE, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni OH-, ioni OSSIDRILE.

)aq(Cl)aq(OH)l(OH)aq(HCl 32−−−−++++ ++++→→→→++++

)aq(OH)aq(NH)l(OH)aq(NH 423−−−−++++ ++++→→→→++++

)aq(OH)aq(Na)l(OH)aq(NaOH 2−−−−++++ ++++→→→→++++

ACIDI

FORTI

HCl

DEBOLI

CH3COOH

FORTI

NaOH

DEBOLI

NH3

BASI

ELETTROLITI

La Neutralizzazione

AcquaSaleBaseAcido ++++→→→→++++

La REAZIONE DI NEUTRALIZZAZIONE è quella nel corso della quale un ACIDO reagisce con una BASE producendo

un SALE e ACQUA

Composto Ionico che si forma dalla NEUTRALIZZAZIONE di un ACIDO con una BASE

)l(OH)aq(NaCl)aq(NaOH)aq(HCl 2++++→→→→++++EQUAZIONE IONICA COMPLETA

)l(OH)aq(Cl)aq(Na)aq(OH)aq(Na)aq(Cl)aq(H 2++++++++→→→→++++++++++++ −−−−++++−−−−++++−−−−++++

EQUAZIONE IONICA NETTA

)l(OH2)aq(OH)aq(OH 23 →→→→++++ −−−−++++

H2O

Ossidi Acidi (anidridi) e Ossidi Basici

Ossidi Acidi (anidridi) e Ossidi Basici

NEUTRALIZZAZIONEACIDO + BASEACIDO + OSSIDO BASICOANIDRIDE + BASEANIDRIDE + OSSIDO BASICO

)l(OH2)aq(CONa)g(CO)aq(NaOH2)l(OH)aq(MgCl)aq(HCl2)s(MgO

2322

22

++++→→→→++++++++→→→→++++

Composti Anfoteri

(((( ))))[[[[ ]]]] )aq(OHAlNa2)l(OH3)s(OAl)aq(NaOH2)l(OH3)aq(AlCl2)aq(HCl6)s(OAl

4232

2332

→→→→++++++++++++→→→→++++

Ossidi dei Metalli)aq(OH2)aq(Ca)l(OH)s(CaO 2

2−−−−++++ ++++→→→→++++

Ossidi dei Non Metalli

)aq(POH4)l(OH6)s(OP)aq(SOH)l(OH)g(SO)aq(COH)l(OH)g(CO

432104

3222

3222

→→→→++++→→→→++++→→→→++++

Le Reazioni Redox

)s(MgO2)g(O)s(Mg2)l(OH2)g(COO2)g(CH

O6)s(OHC)l(OH6)g(CO6

2

2224

2612622

→→→→++++++++→→→→++++

++++→→→→++++

La peculiarità delle REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE è il trasferimento di elettroni da una specie ad un�altra.

)s(MgCl come )s(Cl2)s(Mg)g(Cl)s(Mg 22

2−−−−++++ ++++→→→→++++

OSSIDAZIONE È LA CESSIONE DI ELETTRONI

−−−−++++ ++++→→→→ e2)s(Mg)s(Mg 2

RIDUZIONE È L�ACQUISTO DI ELETTRONI

)s(Cl2e2)g(Cl2−−−−−−−− →→→→++++

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.

Il Numero di Ossidazione1. Il numero di ossidazione di un elemento non combinato con altri è

ZERO (Cl2, H2, Fe elementare, etc.).2. La somma dei numeri di ossidazione degli atomi costituenti una data

specie è uguale alla carica totale.3. Il numero di ossidazione dell�idrogeno combinato con i NON METALLI

è +1; nelle combinazioni con i METALLI esso è -1.4. Nella maggior parte dei suoi composti l�ossigeno presenta numero di

ossidazione -2. Nei perossidi, con legame O O, il numero di ossidazione è -1.

5. 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. SO2 N.O.(O) = -2; N.O.(S) = ? = xx + 2·(-2) = 0, per la regola 2. 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.

Ossidanti e Riducenti

)s(MgCl)g(Cl)s(Mg 22 →→→→++++

Nelle REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE si ha il trasferimento di elettroni da una specie ad un�altra.

2e-

−−−−++++ ++++→→→→ e2)s(Mg)s(Mg 2 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

)s(Cl2e2)g(Cl2−−−−−−−− →→→→++++ 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

Ossidanti e Riducenti)s(MgCl)g(Cl)s(Mg 22 →→→→++++

Nelle reazioni REDOX devono comparire sempre la specie che si OSSIDA e la specie che si RIDUCE

−−−−++++ ++++→→→→ e2)s(Mg)s(Mg 2

IL MAGNESIO SI OSSIDA

Il numero di ossidazione aumenta

IL MAGNESIO È UNA SPECIE RIDUCENTE

)s(Cl2e2)g(Cl2−−−−−−−− →→→→++++

IL CLORO SI RIDUCE

Il numero di ossidazione diminuisce

IL CLORO È UNA SPECIE OSSIDANTE

2e-

Ossidanti e Riducenti

Reazioni Redox Semplici)l(OH)g(Cl)g(O)aq(HCl 222 ++++→→→→++++

)l(OH)g(Cl)g(O)aq(ClH2

2

1

2

0

2

011 −−−−++++−−−−++++

++++→→→→++++Assegniamo i NUMERI di OSSIDAZIONE

−−−−−−−−

−−−−−−−−

→→→→++++++++→→→→

22

2

O2e4Oe2ClCl2 x2

4 HCl(aq) + O2(g) → 2 Cl2(g) + 2 H2O(l)

Reazioni Redox ComplesseGli ioni permanganato, reagiscono in soluzione acida con l�acido ossalico, dando origine a ioni manganese (II) e anidride carbonica.

−−−−4MnO

422 OCH)g(CO)aq(Mn)aq(OCH)aq(MnO 2

24224 ++++→→→→++++ ++++−−−−

)g(OC)aq(Mn)aq(OCH)aq(OMn 2

42

4

3

224

7 ++++++++

++++−−−−

++++

++++→→→→++++1. Si formulano le equazioni scheletro

++++−−−− →→→→ 24 MnMnO

2422 CO2OCH →→→→

2. Si bilanciano gli atomi di O con H2OOH4MnMnO 22

4 ++++→→→→ ++++−−−−

2422 CO2OCH →→→→

3. Quindi gli atomi di H con ioni H+ ai due membri

OH4MnH8MnO 22

4 ++++→→→→++++ ++++++++−−−−

++++++++→→→→ H2CO2OCH 2422

4. Si bilancia la carica elettricaOH4Mne5H8MnO 2

24 ++++→→→→++++++++ ++++−−−−++++−−−−

−−−−++++ ++++++++→→→→ e2H2CO2OCH 2422

OH8Mn2e10H16MnO2 22

4 ++++→→→→++++++++ ++++−−−−++++−−−−

−−−−++++ ++++++++→→→→ e10H10CO10OCH5 2422

2x5x

SOMMA

)aq(H6)aq(OCH5)aq(MnO2 4224++++−−−− ++++++++

)l(OH8)aq(CO10)aq(Mn2 222 ++++++++→→→→ ++++

Reazioni Redox ComplesseGli ioni permanganato, ossidano gli ioni bromuro in ambiente basico, per dare solido e ioni bromato

−−−−4MnO

2MnO −−−−3BrO

−−−−++++++++

−−−−−−−−++++

++++→→→→++++ 3

5

2

4

4

7

OBrOMnBrOMn

−−−−−−−−−−−− ++++→→→→++++ 324 BrOMnOBrMnO

2. Si bilanciano gli atomi di O con H2OOH2MnOMnO 224 ++++→→→→−−−−

−−−−−−−− →→→→++++ 32 BrOOH3Br

1. Si formulano le equazioni scheletro24 MnOMnO →→→→−−−−

−−−−−−−− →→→→ 3BrOBr

3. Si bilancia ogni atomo di H aggiungendo una molecola di H2O dove occorre idrogeno e uno ione OH- al membro opposto

−−−−−−−− ++++++++→→→→++++ OH4OH2MnOOH4MnO 2224OH6BrOOH6OH3Br 232 ++++→→→→++++++++ −−−−−−−−−−−−

−−−−−−−− ++++→→→→++++ OH4MnOOH2MnO 224OH3BrOOH6Br 23 ++++→→→→++++ −−−−−−−−−−−−

4. Si bilancia la carica elettrica−−−−−−−−−−−− ++++→→→→++++++++ OH4MnOe3OH2MnO 224

−−−−−−−−−−−−−−−− ++++++++→→→→++++ e6OH3BrOOH6Br 23

2x

−−−−−−−−−−−− ++++→→→→++++++++ OH8MnO2e6OH4MnO2 224−−−−−−−−−−−−−−−− ++++++++→→→→++++ e6OH3BrOOH6Br 23

SOMMA

→→→→++++++++ −−−−−−−− )l(OH)aq(Br)aq(MnO2 24

)aq(OH8)aq(BrO)s(MnO2 32−−−−−−−− ++++++++

Cancelliamo specie eccedenti