Equazioni chimiche

Le equazioni chimiche rappresentano le identità e le quantità relative di sostanze coinvolte in una reazione chimica. Le sostanze in reazione sono chiamate reagenti e le loro formule sono poste sul lato sinistro dell’equazione. Le sostanze generate dalla reazione sono chiamate prodotti e le loro formule sono poste sul lato destro dell’equazione. Più segni (+) separano le singole formule reagenti e prodotto, e una freccia (→) separa i lati reagente e prodotto (sinistra e destra) dell’equazione. Il numero relativo di specie reagenti e di prodotto è rappresentato da coefficienti numerici, posizionati immediatamente a sinistra di ogni formula. Un coefficiente di 1 in genere non è mostrato di solito. I più piccoli coefficienti di numero intero possibili sono comunemente usati in un’equazione chimica, e sono interpretati come rapporti. Ad esempio, metano e ossigeno reagiscono alla resa di anidride carbonica e acqua in un rapporto 1:2:1:2.

Il rapporto indica che i più piccoli coefficienti possibili di metano, ossigeno, anidride carbonica e acqua sono rispettivamente 1, 2, 1 e 2. I coefficienti possono essere interpretati per quanto riguarda qualsiasi unità di quantità (numero), e quindi questa equazione può essere correttamente letta in molti modi, tra cui:

i. Una molecola di metano e due molecole di ossigeno reagiscono per produrre una molecola di anidride carbonica e due molecole d’acqua.

ii. Una talpa di molecole di metano e 2 talpe di molecole di ossigeno reagiscono per produrre 1 talpa di molecole di anidride carbonica e 2 talpe di molecole d’acqua.

Gli stati fisici dei reagenti e dei prodotti nelle equazioni chimiche molto spesso sono indicati con un’abbreviazione parentetica che segue le formule. Le abbreviazioni standard includono ‘s‘ per i solidi, ‘l‘ per i liquidi, ‘g‘ per i gas, e ‘aq‘ per le sostanze sciolte in acqua.

Equazioni di bilanciamento

In un’equazione equilibrata, il numero di atomi per ogni elemento coinvolto nella reazione è lo stesso sul lato reagente e prodotto, soddisfacendo così la legge di conservazione della materia. Un’equazione bilanciata può essere confermata aggiungendo il numero di atomi su entrambi i lati della freccia e confrontando queste somme per assicurarsi che siano uguali. Si noti che il numero di atomi per un dato elemento viene calcolato moltiplicando il coefficiente di qualsiasi formula contenente tale elemento per il pedice dell’elemento nella formula. Se un elemento appare in più di una formula su un dato lato dell’equazione, il numero di atomi rappresentati in ciascuno deve essere calcolato e quindi sommato.

Per bilanciare l’equazione, i coefficienti dell’equazione possono essere modificati in base alle esigenze. A volte è conveniente usare frazioni invece di interi come coefficienti intermedi nel processo di bilanciamento di un’equazione chimica. Quando si ottiene un equilibrio, tutti i coefficienti dell’equazione possono quindi essere moltiplicati per un numero intero per convertire i coefficienti frazionari in interi senza sconvolgere il bilancio atomico.

Ad esempio, la reazione dell’etano (C₂H 6 ) con ossigeno produce acqua e_anidridecarbonica, che può essere rappresentata dalla seguente equazione squilibrata:

L’equazione sbilanciata contiene:

Per bilanciare il numero di atomi di carbonio e atomi di idrogeno, moltiplicare CO₂ per il coefficiente 2 e moltiplicare H₂O rispettivamente per il coefficiente 3. Questo cambia il numero totale di atomi di ossigeno sul prodotto in 7. Per bilanciare il numero di atomi di ossigeno, moltiplicare l’ossigeno per il coefficiente frazionato 7/2. Questo bilanciamento iniziale degli atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno modificando i coefficienti per reagenti e prodotti, fornisce l’equazione provvisoriamente bilanciata:

Un’equazione bilanciata convenzionale con coefficienti solo interi è derivata moltiplicando ogni coefficiente per 2, per generare l’equazione:

Questo testo è adattato da Openstax, Chemistry 2e, Section 4.1: Writing and Balancing Chemical Equations.