modulo g Le reazioni chimiche 222 obiettivo Dopo avere acquisito una certa familiarità nel bilanciare le equazioni chimiche, pro- viamo a classificarle in categorie che tengano conto di alcuni aspetti formali che le accomunano. Più avanti, invece, ci occuperemo di altri due importanti tipi di reazio- ni, le reazioni acido-base e le reazioni di ossidoriduzione, che, più che per gli aspetti formali, si distinguono per il comportamento chimico delle sostanze coinvolte. Dal punto di vista formale la maggior parte delle reazioni possono essere classifi- cate in una o più delle seguenti quattro categorie: reazioni di sintesi; reazioni di decomposizione; reazioni di scambio o sostituzione; reazioni di doppio scambio. Le reazioni di sintesi Sono le reazioni che rientrano nello schema generale: A + B ––––– > AB Si tratta di reazioni in cui due o più elementi, o composti, reagiscono tra loro per dare un solo composto. Con questo tipo di reazioni possono essere preparati, a partire dagli elementi, gli idruri e gli ossidi. Possono essere anche preparati gli idrossidi e gli ossiacidi, facendo reagire con acqua rispettivamente gli ossidi basici e gli ossidi acidi. Preparazione degli idruri metallo + idrogeno ––––– > idruro La classificazione delle reazioni chimiche 3 Saper classificare le reazioni chimiche in base ad alcuni aspetti formali che le accomunano Ca + H 2 ––––– > CaH 2 + ––––– > Altri esempi: 2Li + H 2 ––––– > 2LiH 2Al + 3H 2 ––––– > 2AlH 3 2Cu + O 2 ––––– > 2CuO + ––––– > Altri esempi: 4Li + O 2 ––––– > 2Li 2 O 2Mg + O 2 ––––– > 2MgO C + O 2 ––––– > CO 2 + ––––– > Altri esempi: S + O 2 ––––– > SO 2 N 2 + 3 — 2 O 2 ––––– > N 2 O 3 Preparazione degli ossidi metallo + ossigeno ––––– > ossido basico non metallo + ossigeno ––––– > ossido acido o anidride
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modulo g Le reazioni chimiche222
obiettivo
Dopo avere acquisito una certa familiarità nel bilanciare le equazioni chimiche, pro-viamo a classificarle in categorie che tengano conto di alcuni aspetti formali che le accomunano. Più avanti, invece, ci occuperemo di altri due importanti tipi di reazio-ni, le reazioni acido-base e le reazioni di ossidoriduzione, che, più che per gli aspetti formali, si distinguono per il comportamento chimico delle sostanze coinvolte.Dal punto di vista formale la maggior parte delle reazioni possono essere classifi-cate in una o più delle seguenti quattro categorie:
reazioni di sintesi; reazioni di decomposizione; reazioni di scambio o sostituzione; reazioni di doppio scambio.
Le reazioni di sintesiSono le reazioni che rientrano nello schema generale:
A + B –––––> AB
Si tratta di reazioni in cui due o più elementi, o composti, reagiscono tra loro per dare un solo composto. Con questo tipo di reazioni possono essere preparati, a partire dagli elementi, gli idruri e gli ossidi. Possono essere anche preparati gli idrossidi e gli ossiacidi, facendo reagire con acqua rispettivamente gli ossidi basici e gli ossidi acidi.
Preparazione degli idruri
metallo + idrogeno –––––> idruro
La classificazione delle reazioni chimiche
3Saper classificare le reazioni chimiche in base ad alcuni aspetti formali che le accomunano
Ca + H2 –––––> CaH2
+ –––––>
Altri esempi:2Li + H2 –––––> 2LiH2Al + 3H2 –––––> 2AlH3
2Cu + O2 –––––> 2CuO
+ –––––>
Altri esempi:4Li + O2 –––––> 2Li2O2Mg + O2 –––––> 2MgO
C + O2 –––––> CO2
+ –––––>
Altri esempi:S + O2 –––––> SO2
N2 + 3—2
O2 –––––> N2O3
Preparazione degli ossidi
metallo + ossigeno –––––> ossido basico
non metallo + ossigeno –––––> ossido acido o anidride
Aspetti formali e ponderali delle reazioni chimiche 223g1unità
Preparazione degli idrossidi
ossido basico + acqua –––––> idrossido
CaO + H2O –––––> Ca(OH)2
–––––>
Altri esempi:Na2O + H2O –––––> 2NaOHLi2O + H2O –––––> 2LiOH+
Preparazione degli ossiacidi
ossido acido o anidride + acqua –––––> ossiacido
CO2 + H2O –––––> H2CO3
–––––>
Altri esempi:SO2 + H2O –––––> H2SO3
N2O5 + H2O –––––> 2HNO3
+
Le reazioni di decomposizionePossono essere considerate l’inverso delle reazioni di sintesi, per cui un reagente si “decompone”, in genere per effetto del calore, per dare luogo a prodotti più semplici, secondo lo schema generale:
AB –––––> A + B
Tra le numerose reazioni di decomposizione, riportiamo come esempi:
la decomposizione dell’ossido di mercurio, HgO, che, se riscaldato, for-ma goccioline di mercurio e ossigeno:
2HgO –––––> 2Hg + O2
–––––>
+ –––––>
+ –––––>
la decomposizione dei carbonati, come per esempio il carbonato di calcio, CaCO3, da cui si ottiene l’ossido di calcio (calce viva), CaO:
CaCO3 –––––> CaO + CO2
+
la decomposizione dei clorati, utilizzati per la preparazione dell’ossigeno in laboratorio:
2KClO3 –––––> 2KCl + 3O2
Fig. 2 Goccioline di mercurio ottenute dalla decomposizione termica del suo ossido.
Le reazioni chimichegmodulo224
Le reazioni di scambio o sostituzioneSono reazioni in cui un elemento appartenente a una molecola viene sostituito da un altro, secondo lo schema generale:
A + BC –––––> AC + B
Rientrano in questo tipo di reazione alcuni processi utilizzati per ottenere allo stato libero metalli e non metalli, sostituendoli nel composto con elementi più reattivi.
Spostamento di metalli e non metalli
C + MgO –––––> CO + Mg
+ +–––––>
Altri esempi:H2 + CuO –––––> H2O + Cu2Mg + SiO2 –––––> 2MgO + Si
Le reazioni di doppio scambioSono reazioni in cui formalmente si verifica uno scambio di elementi tra due mo-lecole diverse, secondo lo schema generale:
AB + CD –––––> AD + CB
Normalmente sono accompagnate da sviluppo di gas o da formazione di sali poco solubili, i precipitati, o da altri composti molecolari come l’acqua.
Altri metalli sono in grado di spostare l’idrogeno da soluzioni di acidi.
Anche le reazioni di spostamento dell’idrogeno sono classificabili tra le reazioni di sostituzione. I metalli del primo e del secondo gruppo, infatti, sono in grado di spostare l’idrogeno dall’acqua.
STOP test di controllo
Scegli il completamento corretto tra quelli proposti.
1. La reazione: 2 Al + 3Br2 ––––> 2 AlBr3 è un esempio di reazione di:
a scambio b sintesi c doppio scambio
2. La reazione: NaOH + HCl ––––> NaCl + H2O è un esempio di reazione di:
a scambio b sintesi c doppio scambio
3. La reazione: Zn + H2SO4 ––––> ZnSO4 + H2 è un esempio di reazione di:
a scambio b sintesi c doppio scambio
4. La reazione: Be + H2 ––––> BeH2 è un esempio di reazione di:
a scambio b sintesi c doppio scambio
Aspetti formali e ponderali delle reazioni chimiche 225g1unità
Formazione di gasIl CO2, l’SO2, l’NH3 sono sostanze gassose che possono essere ottenute per rea-zioni formalmente riconducibili allo schema delle reazioni di doppio scambio:
CaCO3 + 2HCl –––––> CaCl2 + H2O + CO2↑
Na2SO3 + 2HCl –––––> 2NaCl + H2O + SO2↑
NH4Cl + KOH –––––> KCl + H2O + NH3↑
Formazione di precipitatiSono normalmente chiamate anche reazioni di precipitazione. A livello macro-scopico, infatti, è possibile osservare la formazione di un solido insolubile che precipita a seguito del mescolamento delle soluzioni limpide dei reagenti.
AgNO3 + NaCl –––––> AgCl↓ + NaNO3
BaCl2 + K2SO4 –––––> BaSO4↓ + 2KCl
2BiCl3 + 3K2S –––––> Bi2S3↓ + 6KCl
Formazione di acquaSi tratta di reazioni molto importanti che avremo modo di approfondire.Sono reazioni che avvengono quando un acido neutralizza una base per dar luo-go alla formazione di un sale e acqua:
HCl + KOH –––––> KCl + H2O
2NaOH + H2SO4 –––––> Na2SO4 + 2H2O
Ca(OH)2 + 2HNO3 –––––> Ca(NO3)2 + 2H2O
Fig. 3 Formazione di anidride carbonica da reazione del carbonato di calcio con l’acido cloridrico.
Fig. 4 Formazione di precipitato di cloruro d’argento, da reazione del nitrato d’argento con il cloruro di sodio.
STOP test di controllo
Scegli il completamento corretto tra quelli proposti.
1. La reazione: 2 Al + 3Br2 ––––> 2 AlBr3 è un esempio di reazione di:
a scambio b sintesi c doppio scambio
2. La reazione: NaOH + HCl ––––> NaCl + H2O è un esempio di reazione di:
a scambio b sintesi c doppio scambio
3. La reazione: Zn + H2SO4 ––––> ZnSO4 + H2 è un esempio di reazione di:
a scambio b sintesi c doppio scambio
4. La reazione: Be + H2 ––––> BeH2 è un esempio di reazione di:
