Equazione chimica

Un'equazione chimica descrive una reazione ponendo i reagenti con la loro formula molecolare a sinistra e i prodotti a destra, secondo lo schema:

aAsf + bBsf → cCsf + dDsf,

dove:

a,b,c e d sono i coefficienti stechiometrici di ciascun composto, ossia indicano il numero di molecole (o moli) di ciascun composto, che partecipa alla reazione;

A,B,C e D sono i composti, scritti con la loro formula molecolare;

sf indica lo stato fisico del composto, che nelle equazioni chimiche sono quattro: solido (s), gassoso (g), liquido (l) e acquoso (aq)

Leggere un'equazione chimica

Prendiamo ad esempio l'equazione:

CH_{4 (g)} + 2 O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} + 2 H₂O_(g),

L'equazione indica una reazione di combustione, in cui una mole di metano reagisce con due moli di ossigeno per produrre una mole di anidride carbonica e due moli di acqua. La stechiometria gioca un ruolo estremamente importante nelle equazioni chimiche, infatti grazie ad essa è possibile determinare la quantità di sostanza (in grammi) prodotta a partire da una certa quantità di reagenti.
Osservando l'equazione chimica precedente si può dedurre che se si impiegano 200gr di metano, che sono circa 12,5 moli [dalla relazione Moli = Massa (in grammi)/ Massa (in unità di massa atomica)], si ottiene, per reazione con 25 moli di ossigeno (che sono 800gr), 12,5 moli di anidride carbonica (ossia 550gr) e 25 moli di acqua (cioè 450gr).

Bilanciare un'equazione chimica non redox

Dal postulato fondamentale di Lavoisier, nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma, deriva necessariamente che la somma delle masse dei reagenti è forzatamente uguale alla somma delle masse dei prodotti. Per questo un'equazione come:

KMnO4 + Ca3(PO4)2 → K3PO4 + Ca(MnO4)2

deve essere bilanciata. Si può capire da alcune evidenti differenze tra i reagenti e i prodotti, ad esempio a sinistra il potassio appare una volta mentre a destra tre. Bilanciare una reazione significa porre un nuovo coefficiente stechiometrico al composto. Non è possibile cambiare in alcun modo i composti partecipanti alla reazione, ad esempio alterando il numero di atomi di un elemento all'interno della molecola. Questo si traduce nel fatto che mettendo un nuovo coefficiente ad un composto per bilanciare un elemento potrebbe significare dovere in seguito bilanciare l'altro elemento del composto.
Per bilanciare l'equazione è buona norma iniziare con il bilanciare il metallo, in questo caso il potassio e il calcio:

3KMnO4 + Ca3(PO4)2 → K3PO4 + 3Ca(MnO4)2

Adesso è necessario bilanciare il nonmetallo, ossia il manganese e il fosforo ma non l'ossigeno (generalmente, a meno che non appaia nella sua forma elementare, l'ossigeno non viene bilanciato per verificare al termine del bilanciamento se la procedura seguita è corretta):

6KMnO4 + Ca3(PO4)2 → 2K3PO4 + 3Ca(MnO4)2

Da notare che bilanciando il fosforo è stato necessario cambiare di nuovo il coefficiente del potassio nel primo composto, permettendo quindi il bilanciamento del manganese. L'ossigeno è a sua volta stato bilanciato. In definitiva bilanciare una reazione chimica significa:

• bilanciare la carica elettrica (se la reazione è scritta in forma molecolare la carica è automaticamente bilanciata)
• bilanciare la massa in accordo con la legge di Lavoiser
• bilanciare le quantità di ogni singolo elemento che partecipa alla reazione.

Bibliografia

• Luigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori, 29^a ed., Dante Alighieri, 1987.

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