Stechiometria
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La stechiometria è quella branca della chimica che studia i rapporti quantitativi delle sostanze chimiche e delle reazioni chimiche.
La stechiometria di reazione indica in che rapporti due o più sostanze reagiscono tra di loro. Essa viene rappresentata attraverso coefficienti, detti appunto stechiometrici e questi coefficienti esprimono i rapporti molari con cui le sostanze coinvolte nella reazione reagiscono. Il calcolo stechiometrico permette di determinare matematicamente le quantità di reagenti e prodotti coinvolti in una reazione chimica.
Gli atomi reagiscono tra loro in rapporti esprimibili con numeri naturali, anche se per comodità spesso vengono usati coefficienti frazionari; comunque dato che cambiando i coefficienti cambia anche la costante di equilibrio, una reazione è bilanciata correttamente solo con coefficienti interi.
I coefficienti stechiometrici vengono posti prima di ogni specie chimica che partecipa alla reazione. In assenza di coefficiente si presuppone che il numero sia 1.
[modifica] Esempi
Nella reazione di combustione del metano con ossigeno:
- CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
significa che ogni mole di metano (16 grammi) reagisce con due moli di ossigeno (2 × 32 = 64 grammi) formando una mole di anidride carbonica (44 grammi) e due moli di acqua (2 × 18 = 36 grammi).
Per semplicità ne deriva che 1 molecola di metano reagisce con 2 molecole di ossigeno per produrre 1 molecola di anidride carbonica e 2 molecole di acqua.
I coefficienti stechiometrici di un'equazione chimica rappresentano il rapporto molare, cioè tra quantità di materia; per questo motivo possono essere espressi anche in forma frazionaria (o decimale). Per comodità si usano coefficienti interi che permettono di considerare un rapporto semplificato tra molecole.
Ecco un altro esempio (la reazione della formazione dell'acqua, esprimibile con coefficienti interi):
- 2 H2 + O2 → 2 H2O
oppure con numeri frazionari:
- H2 + 1/2 O2 → H2O
Nel primo caso: due moli di idrogeno gassoso reagiscono con una mole di ossigeno per dare due moli di acqua;
Nel secondo caso: una mole di idrogeno reagisce con mezza mole di ossigeno per dare una mole di acqua.
Si noti che i coefficienti stechiometrici non rappresentano quantità, né volumi.
