Date post: | 17-Jul-2015 |
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StechiometriaStechiometria = etimologicamente misura dellelementoParte della chimica che si occupa dei rapporti quantitativi fra elementi nei composti e nelle reazioni chimiche
Reazione chimica: Reagenti Prodotti A + B C + D reazione avviene da sinistra a destra A+B C + D reazione avviene nei due versi (reversibile) A, B, C,D = formule86
Bilanciamento delle reazioniLequazione deve tenere conto anche dellaspetto quantitativo di una reazione: Principio di conservazione della massa (Legge di Lavoisier, 1774): la massa delle sostanze che si formano in seguito ad una reazione chimica (prodotti) la stessa della massa delle sostanze che partecipano alla reazione (reagenti).
Conservazione degli atomi87
Bilanciamento delle reazioniPer soddisfare il principio di conservazione della massa, si usano i coefficienti stechiometrici posti davanti alle formule.
aA + bB
cC + dD
Il numero totale degli atomi degli elementi presenti nei reagenti = Il numero totale degli atomi degli elementi presenti nei prodotti
N 2 + 3 H2
2 NH388
Massa molecolare vs Massa MolareMassa molecolareLa massa molecolare si esprime in unit di massa atomica (dodicesima parte dellatomo di C). La massa molecolare la somma delle masse degli atomi: Massa molecolare dellacqua, H2O = 2 x 1.0 + 1 x 16.0 = 18.0 u
Massa molareLa massa di una mole definita massa molare. La sua unit di misura g/mol. Esempio: una mole di acqua pesa 18.0 g La massa molare dellacqua 18.0g/mol. Una mole la quantit di sostanza che contiene un numero di Avogrado di molecole (o atomi, o formula minima) Una mole = N molecole N = 6.023x102389
Reazioni chimiche-In cui lo stato di ossidazione degli atomi non cambia passando dai reagenti ai prodotti -Di ossido-riduzione: comportano un trasferimento di elettroni da un composto ad un altro e quindi il numero di ossidazione di alcuni atomi cambia
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Numero di Ossidazione= numero negativo, positivo o nullo corrispondente alla carica (reale o ipotetica) che ogni atomo di una formula acquisterebbe -se tutti gli elettroni del legame fossero sullatomo pi elettronegativo (se gli atomi hanno diversa elettronegativit) -se gli elettroni fossero distribuiti in modo equo fra gli atomi uguali (stessa elettronegativit)
La somma algebrica dei numeri di ossidazione di una molecola = 091
Bilanciamento di reazioni (non redox) redox)Si contano gli atomi presenti: SO2 + H2O H2SO3 2NaOH+ H2SO4
Na2SO4 + H2O
Reazioni acido-base (di salificazione) acidosostanze a carattere acido + sostanze a carattere basico sale HNO3 H2SO4 + NaOH + Ca(OH)2 NaNO3 + H2O CaSO4 + 2H2O
2HCl + CaO
CaCl2 + H2O BaSO3 + H2O NH4Cl93 93
SO2 + Ba(OH)2 HCl + NH3
Reazioni di scambioSale + acido sale + acido Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2CO3 FeS + 2HCl FeCl2+ H2S Sale + base sale + base
K2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2KOH Sale + sale MgCl2 + Na2S sale + sale 2 NaCl + MgS94
Reazioni in forma ionicaEquazione molecolare HNO3 (aq) + NaOH (aq) Equazione ionica H+ + NO3- + Na+ + OHH+ + OH- H2O NaNO3 (aq) + H2O (l)
Na+ + NO3- + H2O
Equazione molecolare FeS(s) + 2HCl (aq) FeCl2 (aq) + H2S(g) Equazione ionica FeS(s) + 2H+ + 2Cl- Fe2+ + 2Cl- + H2S(g) Equazione ionica netta FeS(s) +2H+ Fe2+ + H2S(g)95
Bilanciamento di reazioni redoxOssido-riduzione : reazione che avviene con trasferimento di elettroni: -lossidante acquista elettroni si riduce il suo numero di ossidazione diminuisce -il riducente cede elettroni si ossida il suo numero di ossidazione aumenta
Metodo basato sul numero di ossidazione-calcolare la variazione del numero di ossidazione dellelemento che si ossida x numero di atomi presenti nella molecola. -calcolare la variazione del numero di ossidazione dellelemento che si riduce x numero di atomi presenti nella molecola. -calcolare i coefficienti stechiometrici in modo che le variazioni del numero di ossidazione siano uguali -neutralit elettrica (ambiente acido o basico) -principio di conservazione della massa (con aggiunta di H2O)96
Bilanciamento di reazioni redoxBaSO4 + C BaS + CO Variazione del ndi ossidazione di C : da 0 a +2 = +2 Variazione del ndi ossidazione di S: da 6 a -2 = -8 Si moltiplica per 4 il numero di atomi di C BaSO4 + 4C BaS + 4CO Zn + HCl ZnCl2 + H2 Variazione del ndi ossidazione di Zn : da 0 a +2 = +2 Variazione del ndi ossidazione di H: da +1 a 0 = -1 Si moltiplica per 2 il numero di atomi di H Zn + 2HCl ZnCl2 + H297
Bilanciamento di reazioni redoxMetodo basato sulle semi reazioni-semireazione di riduzione: Oss + xe- prodotto ridotto -semireazione di ossidazione Rid prodotto ossidato + yeLa reazione bilanciata quando x=y neutralit elettrica (ambiente acido o basico) principio di conservazione della massa (con aggiunta di H2O)
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Bilanciamento di reazioni redoxBaSO4 + C BaS + CO 6 -2 BaSO4 + e- BaS 0 +2 C CO + 2eBaSO4 + 4C BaS + 4CO Cr2O72- + H2C2O4 Cr3+ + CO2 in ambiente acido +6 +3 Cr2O72- + 6e- 2Cr3+ +3 +4 H2C2O4 2CO2 + 2 e3H2C2O4 6CO2 + 6 eBaSO4 + 8e- BaS 4C 4CO + 8e-
Cr2O72- + 3H2C2O4 + H+ 2Cr3+ + 6CO2 + H2O Cr2O72- + 3H2C2O4 + 8H+ 2Cr3+ + 6CO2 + 7H2O99
Quantit di sostanze che reagisconoDalle equazioni chimiche bilanciate, possibile calcolare la quantit di prodotti ottenibili da quantit note di sostanze di partenza.
C + H2O CO + H2 Massima quantit di H2 che si pu ottenere da 989 g di C e 1.53 x 103 g di acqua 1 mole di C pesa 12.01g 989g C = 989/12.01 = 82.35 moli
1 mole di H2O pesa 18.00g 1.53 x 103 g H2O = 85.00 moli Non si possono ottenere pi di 82.35 moli H2 = 164.70 g
100
Quantit di sostanze che reagisconoDeterminare la quantit in g di Cl2 che pu essere ottenuta da 30.64 g di K2Cr2O7 con eccesso di KCl ed acido secondo lequazione chimica: Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O K2Cr2O7 + 6KCl + 7H2SO4 3Cl2 + Cr2(SO4)3 + 7 H2O + 4K2SO4 Massa molare di K2Cr2O7 = 294.19 g/mol In 30.64 g di K2Cr2O7 ci sono 30.64/294.19 = 0.1041 moli 1 mole di K2Cr2O7 producono 3 moli di Cl2 Massa molare Cl2 = 70.906 g/mol 1 mole di K2Cr2O7 produce 3x 70.906 = 212.72 g di Cl2 0.1041 mole di K2Cr2O7 producono 0.1041 x 212.72 = 22.14 g Cl2101
Reazioni dei composti organiciscissione e ricombinazione di legami covalenti eteroliticamente: il doppietto elettronico che forma il legame covalente si sposta sullatomo pi elettronegativo con formazione di un anione e di un catione: omoliticamente: il doppietto elettronico che forma il legame covalente viene diviso tra i due atomi conseguentemente si ha la formazione di due radicali:
Reazioni degli alcani Elevata inerzia chimica Alta energia per scissone dei legami Reazioni: Sostituzione3
Cracking
450-550 C cat
Ossidazione
CH4 + O2
CO2 +H2O
Reazioni degli alcheni Addizione: C=C legame debole. Apertura del legame. I due elettroni di legame che occupavano ciascuno un orbitale p: Disponibili per reagire separatamente
Entrambi sullo stesso orbitalemolecola polarizzata carica positiva e negativa sui due C
Reazioni degli alcheni
Alogenazione
su catalizzatore di ossido di ferro(III) a temperature moderate (40-50 C)
500 su catalizzatore di carbone attivo C
Idratazione2
300-400 e le pressioni di 60~70 atm, C usando come catalizzatore acido fosforico
Altri modi per produrre alcoli: Fermentazione degli zuccheri 109 109
Deidrogenazione degli alcoliProduzione di aldeidi e chetoni
CH3-C-CH3
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Ossidazione degli alcoli
Alcoli secondari
chetoni
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SaponificazioneGli acidi carbossilici a catena piu lunga sono chiamati acidi grassi. Lo stearato di sodio, il sale di sodio dell'acido stearico,
CH3(CH2)16COOH, un tipico componente del sapone.
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Esterificazione
Acetato di etile
Reazione di condensazione
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Ammidazione
Etil acetammide
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Reazioni degli aromaticiNon fanno reazioni di addizione, ma di sostituzione
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Reazioni degli aromatici550-650 40-80 atm C,
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Reazioni di CombustioneIdrocarburi + O2 CO2 + H2OSe lossigeno sufficiente (stechiometrico o maggiore)
In difetto di ossigeno: formazione di monossido di carbonio, CO formazione di particelle fuligginose di C
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combustione del butano con O2 stechiom
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combustione eptano in carenza di O2
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combustione pentano in grave carenza di O2
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