ITIS “G.C.FACCIO” – DIPARTIMENTO DI CHIMICA

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Prof. Paolo Rosso

Cominciamo facendo esercizi di stechiometria. Parliamo del volume molare.

Quale volume occupa in condizioni normali 1 mole di una qualsiasi sostanza allo stato gassoso. Chi ha dato risposta a questa domanda è stato Avogadro. Il valore dedotto è 22,414 litri a condizioni normali. Altresì vero che questo valore non è uguale per tutte le sostanze gassose, ma solo per i gas ideali, per semplicità viene preso a riferimento per tutti i gas, mentre il numero di Avogadro è identico per tutte le sostanze.

Problema n° 1

Calcolare il volume in litri occupato da 34 grammi di N₂ ?

Per eseguire il problema debbo per prima cosa calcolare il numero di moli. Calcolate le moli debbo fare la proporzione tra le moli ed i litri di gas assumendo l’azoto come gas ideale.

1 fase calcolare la mole

mole = gr / Pm le moli di azoto sono 1,214

gr di N =	34
Pm di N =	28
moli di N	1,214

Se 1 mole occupa 22,414 litri 1,214 moli occuperanno ? ovvero 1 mole : 22,414 litri = 1,214 moli : X
Risultato: 27,217

moli di N	23,059
Mole	1
volume	22,414
volume	27,217

Problema n° 2

Calcolare il numero di molecole che occupano un volume di 54,672 litri di idrogeno ed il peso ?

Per eseguire il problema debbo fare differenti considerazioni:

1. avendo il volume del gas posso calcolare il numero di moli
2. dal numero di moli calcolo il numero di molecole
3. dal numero di moli noto il Pm calcolo il peso ovvero i grammi

Sapendo che 1 mole occupa 22,414 litri avendo 54,672 litri posso calcolare il numero di moli e rispondo al quesito numero 1:

1 mole : 22,414 L = X moli : 54,672 L

54,672	litri	2,439	moli
22,414	litri	1	mole

Le moli di H₂ sono dunque 2,439 moli

Conoscendo il numero di moli, posso calcolare il numero di molecole di idrogeno e rispondo al quesito numero 2:

Sapendo che

1 mole : 6,022*10²³ molecole = 2,439 moli : X molecole

X = 14,69*10²³ molecole

Ora dalle moli posso calcolare i grammi relativi, sapendo che il Pm dell’idrogeno è in approssimazione uguale a 2, rispondo al quesito numero 3:

Sapendo che

1 mole : 2 grammi = 2,439 moli : X grammi

X = 4,878 grammi

Provate a risolvere queste semplici problemi:

Problema numero 1	Problema numero 2	Problema numero 3
Calcolare quante molecole di N2 corrisponde un volume di 14,870 L	45,67*10^21 molecole di F2 quanti litri occupano.	Calcolare quante moli occupano un volume di 89,002 L di H2
Problema numero 4	Problema numero 5	Problema numero 6
Calcolare quale volume occupa 3,56 moli di CO2	23,89 grammi di N2O quale volume occupano a c. n	Calcolare i litri che occupano e i grammi equivalenti di 6,78*10^20 molecole di H2

Ora passiamo ad un altro argomento. Se vi trovate in difficoltà mi potete contattare. Ciao e buon lavoro.

Reazioni chimiche o equazioni chimiche

Prima di parlare di reazioni chimiche studiamo i composti secondo la classificazione classica.

Consideriamo i metalli, che nella tavola periodica si trovano sulla sinistra. Nel primo gruppo ( dall’alto in basso ) e nel secondo gruppo si trovano i metalli definiti come alcalini i primi e alcalino terrosi i secondi. I primi sono il Li, Na, K, Rb, Cs e Fr. Tutti questi metalli sono di colore argenteo, hanno punto di fusione molto basso, buona conducibilità elettrica. Tendono a perdere un elettrone a causa del basso potenziale di ionizzazione ( energia richiesta per strappare un elettrone di valenza ) che decresce con l’aumentare del loro numero atomico e, della elevata elettropositività.

Reattività

Il litio simbolo Li reagisce con l’idrogeno formando Li H idruro di litio stabile all’aria secca con punto di fusione di circa 680°. Reagisce con l’azoto atmosferico a freddo formando il Li₃N nitruro di litio.

Reagisce con l’ossigeno per formare l’ossido di litio, con l’acqua per formare l’idrossido di litio. Lo schema delle reazioni è il seguente:

Li + 02® Li2O	Li + H2O ® Li OH + H2	Come è possibile scrivere questi composti in che modo si assegnano i numeri in basso, come è possibile bilanciare.
Ossido di litio	Idrossido di litio

Importante quando si scrivono dei composti conoscere:

1. i simboli degli elementi chimici

2. le valenze degli elementi

3. conoscenza dei meccanismi per la formazione dei composti

4. nomenclatura dei composti chimici

quando debbo scrivere un composto metto la valenza in alto a destra del simbolo dell’elemento

Li^I O^II

Quindi inverto la valenza che diventa un numero arabo in basso a destra al simbolo dell’elemento. In questo modo il numero diventa il rapporto tra gli atomi per cui:

Li₂O

Il numero 2 del litio è dovuto alla valenza II dell’ossigeno mentre sotto l’ossigeno c’è il numero 1 perché la valenza del litio è I.

Il composto si chiama ossido di litio. Parliamo del sodio reagisce con l’idrogeno formando l’idruro di sodio NaH, reagisce con l’ossigeno per formare l’ossido di sodio:

Na + O₂ ® Na₂O perché questa formula, la valenza del sodio è I quella dell’ossigeno è II. Inverti la valenza dell’uno con l’altro ed avrai la formula:

Na^I O^II invertendo otteniamo che

Il numero 2 viene scritto sotto il sodio, il numero 1 viene scritto sotto l’ossigeno. Si nota che il numero 1 non si scrive.

Il potassio simbolo K valenza I come i metalli precedenti infatti appartengono al I gruppo della tavola periodica, reagisce con l’ossigeno per formare l’ossido di potassio.

K + O₂ ® K₂O anche in questo caso come per i precedenti si invertono le valenze ed il composto è fatto.

Le reazioni viste precedentemente sono:

1. Li + O₂ ® Li₂O ossido di litio

2. Na + O₂ ® Na₂O ossido di sodio

3. K + O₂ ® K₂O ossido di potassio

Scrivere una reazione significa anche bilanciarla, ovvero le quantità che ci sono prima della reazione debbo esserci anche dopo la reazione:

nella prima reazione abbiamo un atomo di litio ed una molecola di ossigeno mentre dopo la reazione abbiamo due atomi di litio ed un atomo di ossigeno. Tutto questo non è possibile perché secondo la legge di Lavoiser nulla si crea e nulla si distrugge, per cui le quantità di litio e ossigeno che ci sono prima della reazione debbono esserci dopo la reazione. Per bilanciare questa reazione consideriamo il Li e O prima e dopo la reazione:

4 Li + O₂ ® 2 Li₂O

di fatto abbiamo 4 atomi o molecole di litio prima della reazione e 4 dopo la reazione, per l’ossigeno abbiamo 2 atomi prima la reazione e 2 dopo la reazione. La reazione è bilanciata. Il numero 2 posto prima dell’ossido di litio moltiplica i numeri in basso al simbolo degli elementi quindi per il litio 2*2 = 4 il 2 moltiplica anche il numero di atomi dell’ossigeno quindi per l’ossigeno 2*1 = 2. lo stesso vale per le altre due reazioni:

4Na + O₂ ® 2Na₂O

4K + O₂ ® 2K₂O

Regola aurea

Per scrivere un composto debbo conoscere il simbolo, la valenza dell’elemento, quindi invertire la valenza dell’uno diventa il numero scritto in basso al simbolo dell’elemento ed indica il rapporto dell’elemento nel composto. K₂O significa che il potassio è in rapporto 2 ovvero 2 atomi contro 1 rapporto di ossigeno o atomi di ossigeno, per formare una molecola di ossido di potassio.

Definizione

I metalli reagiscono con l’ossigeno per formare composti dal nome ossidi basici. Allora lavoriamo un poco:

Reazione Bilanciamento Nomenclatura Regole

Ca^II + O2 ® CaO	2Ca + O2 ® 2 CaO	Ossido di calcio	La valenza dell’ossigeno è II per il ferro che presenta due valenze la nomenclatura è differente, con la valenza inferiore uso la desinenza oso con la valenza superiore uso la desinenza ico. La stessa regola vale per il rame e tutti i metalli che hanno più valenze. Perché nel CaO la formula non è Ca2O2 perché vale la regola della semplificazione.
Mg^II+ O2 ® MgO	2Mg + O2 ® 2MgO	Ossido di magnesio
Ba^II+ O2 ® BaO	2Ba + O2 ® 2BaO	Ossido di bario
Al^III + O2 ® Al2O3	4Al + 3 O2 ® 2Al2O3	Ossido di alluminio
Fe^III + O2 ® Fe2O3	4Fe + 3O2 ® 2Fe2O3	Ossido di ferrico
Fe^II + O2 ® FeO	2Fe + O2 ® 2FeO	Ossido ferroso
Cu^I + O2 ® Cu2O	4Cu + O2 ® 2Cu2O	Ossido rameoso
Cu^II + O2 ® CuO	2Cu + O2 ® 2CuO	Ossido rameico
Pb^II + O2 ® PbO	2Pb + O2 ® 2PbO	Ossido di piombo
Quando i numeri sono semplificabili, è obbligatorio semplificare. Ad esempio il Ca e O entrambi hanno valenza II, quindi invertendo le valenze si scrive Ca2O2. i numeri sono semplificabili, quindi semplifi= cando si scrive CaO. La regola vale anche quando ad esempio Pb^IV + O2 ® PbO2 e non Pb2O4

Facciamo esercizi:

Scrivi i prodotti di reazione il nome del composto che si forma e, bilancia la reazione:

Sn^IV + O₂ ®

Sn^II + O₂ ®

Mn^II + O₂ ®

Ag^I + O₂ ®

Au^I + O₂ ®

Au^III + O₂ ®

Cr^II + O₂ ®

Cr^III + O₂ ®

Cd^II + O₂ ®

Mn^IV + O₂ ®

V^II + O₂ ®

Sr^II + O₂ ®

Bi^III + O₂ ®

Anche i non metalli reagiscono con l’ossigeno per formare composti che si chiamano anidridi o ossidi acidi.

Le anidridi si formano per reazione con un non metallo e l’ossigeno. Nella tavola periodica degli elementi i non metalli si trovano nella parte destra, sopra la scala che viene segnata con una linea nera. Le regole sono le stesse già dette precedentemente. Allora cominciamo a lavorare:

Reazione Bilanciamento Nomenclatura Regole

C^IV + O2 ® CO2	C +O2 ® CO2	Anidride carbonica	Ricorda che l’ossigeno possiede valenza II Il carbonio IV per cui devi scambiare le valenze e semplificare. Risultato CO2. Il bilanciamento è già stato effettuato, perché se considero il C prima e dopo la reazione è bilanciato lo stesso dicasi per l’ossigeno.Per lo zolfo che possiede oltre valenza II anche IV e VI, la nomenclatura prevede che con la valenza più piccola prenda la desinenza in osa,con la valenza più grande prenda la desinenza ica. Non si deve confondere il numero 2 sotto O, perché O2 è la forma molecolare dell’ossigeno.
S^IV + O2 ® SO2	S + O2 ® SO2	Anidride solforosa
S^VI + O2 ® SO3	2 S + 3 O2 ® SO3	Anidride solforica
N2^III + O2 ® N2O3	2N2 + 3O2 ® N2O3	Anidride nitrosa
N2^V + O2 ® N2O5	2N2 + 5O2 ® N2O5	Anidride nitrica
N2^IV + O2 ® NO2	N2 + 2O2 ® 2NO2	Biossido di azoto
P2^iii + O2 ® P2O3	2P2 + 3O2 ® 2P2O3	Anidride fosforosa
P2^V + O2 ® P2O5	2P2 + 5O2 ® 2P2O5	Anidride fosforica
B^iii + O2 ® B2O3	4B + 3O2 ® 2B2O3	Anidride borica
Mn^VI + O2 ® MnO3	2Mn + 3O2 ® 2MnO3	Anidride manganica
Mn^VII + O2 ® Mn2O7	4Mn + 7O2 ®2Mn2O7	Anidride per manganica
Cr^VI + O2 ® CrO3	2Cr + 3O2 ® 2CrO3	Anidride cromica

Compila i seguenti esercizi, scrivendo la reazione corrispondente, bilanciando la reazione e scrivendo il nome del composto ottenuto:

Cl₂^I + O₂ ®

Cl₂^vii + O₂ ®

As + O₂ ®

Cl₂^III + O₂ ®

Br₂^I + O₂ ®

Cl₂^V + O₂ ®

Fra i seguenti composti distingui tra ossidi e anidridi:

N₂O₅ BaO SO₂ Na₂O

CrO₃ Cu₂O B₂O₃ Li₂O

Nuova classe di composti sono gli idrossidi composti formati dall’unione tra un metallo ed il gruppo OH. La reazione di formazione avviene tra un ossido basico e l’acqua. Il gruppo OH possiede valenza I, tale gruppo viene scritto tra parentesi tonde, perché si tratta di un gruppo derivato dall’acqua e nel calcolo degli atomi deve essere considerato come un gruppo unico.

Reazione Bilanciamento Nomenclatura Regole

Na2O + H2O ® Na(OH)	Na2O + H2O ®2 Na(OH)	Idrossido di sodio	Il gruppo OH possiede valenza I Il Na possiede valenza I invertendo le valenze si ottiene Na OH. Nel ferro vi sono valenze II e III con la valenza inferiore la nomen colatura prevede la desinenza oso con la valenza superiore la desinen za ico. Idrossido ferroso e idrossido ferrico. La regola è valida tutte le volte che il metallo possiede più valenze, di norma due.
K2O + H2O ® K(OH)	K2O + H2O ®2 K(OH)	Idrossido di potassio
Li2O + H2O ® Li(OH)	Li2O + H2O ®2 Li(OH)	Idrossido di litio
CaO + H2O®Ca(OH)2	CaO + H2O®Ca(OH)2	Idrossido di calcio
BaO + H2O®Ba(OH)2	BaO + H2O®Ba(OH)2	Idrossido di bario
Al2O3 + H2O® Al(OH)3	Al2O3 + 3H2O®2 Al(OH)3	Idrossido di alluminio
Fe2O3 + H2O® Fe(OH)3	Fe2O3 + 3H2O®2 Fe(OH)3	Idrossido di ferrico
FeO + H2O ® Fe(OH)2	FeO + H2O ® Fe(OH)2	Idrossido ferroso
Cu2O + H2O ® Cu(OH)	Cu2O + H2O ®2Cu(OH)	Idrossido rameoso
CuO + H2O ® Cu(OH)2	CuO + H2O ®Cu(OH)2	Idrossido rameico
SnO + H2O ® Sn(OH)2	SnO + H2O ® Sn(OH)2	Idrossido stannoso
SnO2 + H2O ® Sn(OH)4	SnO2 +2 H2O ® Sn(OH)4	Idrossido stannico

Facciamo ancora pochi esercizi e poi ci salutiamo.

Scrivi i seguenti idrossidi, bilancia la reazione e dai un nome ai composti:

PbO + H₂ O ®

Ag₂O + H₂ O ®

BeO + H₂ O ®

NiO + H₂ O ®

Cr₂O₃ + H₂ O ®

Bi₂O₃ + H₂ O ®

Sb₂O₃ + H₂ O ®

PbO₂ + H₂ O ®

Li₂O + H₂ O ®

Scrivi le formule dei seguenti composti:

ossido piombico, anidride nitrosa, anidride solforica, anidride per clorica, ossido stannoso, idrossido di potassio

idrossido rameico, ossido rameoso, anidride carbonica, idrossido di alluminio, ossido ferrino, anidride clorosa

idrossido di argento.

Assegna il nome ai seguenti composti:

Cu(OH)

N₂O₃

K₂O

Sn(OH)₄

Fe₂O₃

Mn₂O₇

Fe(OH)₃

B₂O₃

P₂O₃

PbO

Li(OH)

CrO₃

Na(OH)

N₂O₅

MnO

Mn₂O₃

CO₂

CO

Fe(OH)₂

Fe(OH)₃

Bi₂O₃

As(OH)₃

Rispondi alle seguenti domande:

Il gruppo caratteristico degli idrossidi è ______ con valenza______ . Le anidridi sono composti formati da

___________ e ___________ . E’ vero che gli ossidi sono formati da non metallo e ossigeno. Correggi se ritieni

che sia errata questa affermazione. Cosa si intende per valenza______________________________________.

Gli idrossidi sono formati con non metallo e ______________. Se ritieni che sia errata correggi la seguente affermazione. Il calcio possiede valenza _______ il potassio ha simbolo Ka vero o falso. Se ritieni che siano errate correggi tali affermazioni. Quali sono le valenze del S, O, F, Fe, Mn, Cr, K. Quanti sono gli elementi che hanno valenza I e III. Il simbolo del Cloro è ______ e quello del fluoro _____. Sono l’idrogeno è vero che la molecola è bi atomica.

Per ora abbiamo terminato alla prossima.

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