Transcript Reazioni chimiche : STECHIOMETRIA

Reazioni chimiche:
Stechiometria
Sebastiani,Soldati ,Esposito
CASO
In una reazione chimica gli atomi delle sostanze che reagiscono,
si ricombinano fra loro formando nuove sostanze e
scambiando energia; in altre parole: le sostanze presenti
all'inizio della reazione, chiamate reagenti, si trasformano in
altre sostanze, con caratteristiche differenti da quelle dei
reagenti, che vengono chiamati prodotti.
Nelle reazioni chimiche si considera valida la legge di Lavoisier.
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Una trasformazione fisica è una trasformazione reversibile
che non cambia la natura delle sostanze coinvolte ma ne
modifica lo stato.
Quando per esempio fondiamo un cubetto di ghiaccio,
partiamo da acqua allo stato solido e otteniamo acqua allo
stato liquido. La natura della sostanza coinvolta quindi non
varia, cioè le particelle che la costituiscono non subiscono
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modificazioni.
Antoine Lavoisier
fu uno dei padri
fondatori della
chimica moderna
perché scoprì e verificò
delle leggi chimiche. Il
principale contributo
che Lavoisier diede
alla chimica fu quello
di dimostrare che ,
nelle reazioni
chimiche , la massa dei
prodotti che si
formano è uguale alla
massa dei reagenti che
si trasformano.
Questa regolarità trova
espressione nella
LEGGE DELLA
CONSERVAZIONE,
detta anche LEGGE DI
LAVOISIER.
Lavoisier
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In una reazione chimica, la
somma delle masse delle
sostanze di partenza è pari alla
somma delle masse delle
sostanze che si ottengono dalla
reazione.
Un'equazione chimica descrive una reazione ponendo i reagenti con la loro formula
molecolare a sinistra e i prodotti a destra.
Quando si scrivono le reazioni chimiche sotto forma, si riportano i coefficienti
stechiometrici, seguiti dai simboli delle sostanze coinvolte e da un pedice detto
notazione.
Il bilanciamento di un'equazione chimica consiste nel trovare i valori dei coefficienti
stechiometrici tali da soddisfare la legge della conservazione delle masse.
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 Un simbolo chimico è un'abbreviazione del
nome di un elemento chimico. Tutti gli elementi
hanno un simbolo chimico di una o due lettere;
alcuni degli elementi creati artificialmente
possiedono un simbolo di tre lettere.
Siccome i simboli chimici sono spesso derivati dal
nome latino o greco, è possibile che non siano
riconducibili facilmente al nome italiano. Ad
esempio, il simbolo chimico del potassio è K (in
latino kalium).
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Una formula chimica è una rappresentazione sintetica
che descrive quali e quanti atomi vanno a comporre
una molecola (o una unità minima) di una sostanza
(formula bruta), nonché la loro disposizione nello
spazio (formula di struttura).
I coefficienti stechiometrici vengono posti prima di
ogni formula, in modo che venga rispettato il
principio di conservazione. In assenza di coefficiente
si presuppone che il numero sia 1. Esprimono il
numero relativo di molecole di reagenti e prodotti
che partecipano alla reazione, ma possono assumere
anche un significato macroscopico legato alle
quantità in peso di sostanza coinvolte nella reazione.
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Si definisce reagente qualsiasi sostanza che prende
parte ad una reazione chimica. i reagenti sono
sostanze originarie nella composizione chimica.
Col procedere della reazione, i reagenti - scritti
solitamente nella parte sinistra di un'equazione
chimica - si trasformano nei "prodotti di reazione"
- scritti solitamente nella parte destra
dell'equazione chimica.
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Una reazione chimica è una trasformazione
della materia che avviene senza variazioni
misurabili di massa, in cui uno o
più reagenti iniziali modificano la loro
struttura e composizione originaria per
generare i prodotti, coinvolgendo
gli elettroni esterni attraverso la formazione o
la rottura dei cosiddetti legami chimici.
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Reazione tra magnesio e acido cloridrico:
OBIETTIVO: determinare la massa del magnesio
MATERIALI E STRUMENTI:
Filo di rame
Becher da 400 ml
asta di sostegno
spruzzetta
carta parafilm
cilindro da 50 ml
sensibilità 0,1 ml
SOSTANZE:
magnesio
Acido cloridrico
REAZIONE:
Mg (s) + 2HCl (aq) ----> MgCl2 + H2 (g)
magnesio
m=?
acido cloridrico
V=? Ml
dato sperimentale
SVOLGIMENTO:
Per prima cosa abbiamo tarato la buretta riempiendola
d’acqua(1) fino a 50 ml (2)
1
2
Chiudiamo il rubinetto della buretta (3), con un imbuto
aggiungiamo l’acido cloridrico (4) e aggiungiamo l’acqua
finché non trabocca (5)
5
3
4
Prepariamo il magnesio attaccandolo al filo di rame e alla
carta parafilm (6) e lo mettiamo in acqua (7)
6
7
Sigilliamo la buretta con il filo di rame (8), riempiamo
d’acqua un becher (9) dove immergiamo la nostra
buretta capovolta per far reagire il magnesio (10)
10
8
9
Come risultato della reazione vediamo l’Idrogeno che si
raccoglie nella parte superiore della buretta (11,1/11,2/11,3),
mentre il prodotto della reazione è il cloruro di magnesio
11,1
11,2
11,3
Quando finisce la reazione aspettiamo che tutto il gas salga
e poi leggiamo il volume, pressione e temperatura (12)
12
Con un calcolo stechiometrico determiniamo la massa del
magnesio (13)
Il termine processo chimico viene impiegato per indicare una
sequenza di una o più operazioni che realizzano la trasformazione
di sostanze chimiche.
I processi chimici si differenziano innanzitutto in:
processi chimici di laboratorio: svolti nell'ambito di
un laboratorio chimico (sviluppo fotografico).
processi chimici industriali: svolti su scala industriale ( che ora
approfondirò) : pirolisi , vulcanizzazione.
processi chimici naturali I processi chimici naturali si realizzano
in natura senza l'azione dell'uomo (tra cui il metabolismo e
la fotosintesi clorofilliana) e le reazioni di biodegradazione.
 La pirolisi (o piroscissione) è un processo
di decomposizione termochimica di materiali organici,
ottenuto grazie all’applicazione di calore (430°) e in completa
assenza di un agente ossidante(ossigeno).Effettuando il
riscaldamento in totale assenza di ossigeno,il materiale
subisce la scissione dei legami chimici originari con
formazione di molecole più semplici. Il calore fornito nel
processo di pirolisi viene quindi utilizzato per scindere i
legami chimici. Tra i principali processi pirolitici sfruttati su
larga scala spiccano il trattamento termico dei rifiuti.
Il trattamento dei rifiuti, al contrario dell’inceneritore che
bruciando, libera tossine e diossina, la pirolisi sfrutta
una combustione lenta, i rifiuti impiegano 24 ore a carbonizzarsi. A
bassa temperatura i metalli non fondono, non c'è dispersione nei
fumi e quindi i metalli restano nella cenere prodotta e sono
successivamente recuperabili e riutilizzabili come materia prima. In
questo modo si azzerano le micro polveri e le nano polveri e
diminuiscono drasticamente le emissioni nocive che successivamente
vengono abbattute completamente nel processo di depurazione del
gas emesso. Alla fine del processo di lavaggio otteniamo gas
combustibile che viene bruciato in un generatore di elettricità. Il
gas di combustione viene poi ulteriormente filtrato in uscita.
Un’ altra funzione della pirolisi, è quella di ricavare
il carbone vegetale (ottimo fertilizzante naturale),
dalle biomasse.
La vulcanizzazione è un processo di lavorazione della gomma, la quale viene legata
chimicamente allo zolfo mediante riscaldamento. Attraverso questo processo, inventato
da Charles Goodyear , si ottiene un materiale elastico e poco rigonfiabile se tenuto a
contatto con solventi organici. Oggi per "vulcanizzazione" si intende qualsiasi processo
chimico, anche diverso da quello originario inventato da Goodyear, che ottenga gli stessi
risultati.