Reazioni chimiche e loro rappresentazione. Equazioni bilanciate
Si definisce reazione chimica qualunque trasformazione di una o più sostanze, dette reagenti, in altre, a composizione diversa, dette prodotti.
La trasformazione dei reagenti nei prodotti può rendersi evidente in vari modi: cambiamento di colore, cambiamento dello stato di aggregazione, formazione di gas, comparsa di odori, formazione di precipitati, scomparsa di sostanze ecc. Inoltre poiché una reazione comporta la rottura di legami chimici nei reagenti e la formazione di nuovi legami nei prodotti, le reazioni chimiche sono spesso accompagnate da scambi di energia sotto forma di calore: si ha sviluppo di calore nelle reazioni esotermiche, mentre si ha assorbimento di calore nelle reazioni endotermiche.
Come si rappresenta una reazione chimica
Una reazione chimica viene rappresentata da un'equazione chimica, che esprime l'uguaglianza quantitativa tra gli atomi dei reagenti e quelli dei prodotti. Al primo membro dell'equazione si pongono le sostanze reagenti (per esempio, A e B), al secondo membro i prodotti (per esempio, C e D ); reagenti e prodotti sono separati da una freccia che indica il verso della reazione. L'espressione generale di un'equazione chimica è la seguente:
dove a, b, c e d sono i coefficienti stechiometrici che indicano quante unità, o moli, di ogni specie (molecole, atomi, ioni) sono necessarie perché l'equazione risulti bilanciata, ossia perché il numero di atomi di ogni elemento sia lo stesso in entrambi i membri dell'equazione (poiché devono essere espresse le quantità minime che reagiscono, i coefficienti sono di norma numeri interi e piccoli).
Bilanciamento di una reazione
Un' equazione bilanciata esprime, oltre che l'uguaglianza numerica tra gli atomi delle sostanze reagenti e delle sostanze prodotte, l'uguaglianza tra le loro masse definite in termini di moli (il bilanciamento di una reazione fa sì che essa rispecchi la legge di conservazione della massa o di Lavoisier).
Esempi di bilanciamento:
Essendo due gli atomi di azoto, occorreranno almeno due molecole di ammoniaca (2NH 3) e quindi 6 atomi di idrogeno, cioè 3H 2. Scriveremo quindi:
Nel fosfato tricalcico compaiono 3 atomi di Ca e 2 atomi di P. L'equazione bilanciata (in cui si formano 6 molecole di H 2 O) sarà:
Reazioni in forma ionica
Le reazioni prima viste sono state rappresentate in forma molecolare, in quanto reagenti e prodotti compaiono nell'equazione chimica sotto forma molecolare. Quando, come nel caso delle reazioni in soluzione acquosa, si ha a che fare con ioni derivanti dalla dissociazione degli elettroliti, le reazioni si rappresentano in forma ionica . Inoltre, vengono indicati soltanto gli ioni che realmente partecipano alla reazione.
Esempio:
Gli ioni Na + e Cl − non partecipano alla reazione (sono detti ioni spettatori), per cui la reazione in forma ionica si può scrivere:
La freccia verso il basso indica che la sostanza non si dissocia e dà luogo a un precipitato solido.