Help per chimica liceo
ho bisogno di capire come si svolgono i calcoli stechiometrici
Miglior risposta
Ciao! Provo a spiegarti l'argomento in maniera ampia. È un po' lungo ma dovrebbe essere efficace.
Prendiamo una reazione per farti un esempio:
2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O . Questa è una reazione fra idrossido di sodio e acido solforico. Ogni volta che hai una reazione la prima cosa da fare è bilanciarla. Ciò significa che devi assicurarti di avere a dx e a sx della freccia (in questo caso dell'=) lo stesso numero di atomi per ogni elemento. Quest'operazione si può fare semplicemente ponendo i famosi coefficienti stechiometrici davanti a reagenti e/o prodotti.
E' fondamentale bilanciare la reazione per due motivi:
1) la massa deve SEMPRE conservarsi, cioè per esempio se te parti da un composto che contiene 2 atomi di sodio questi non possono scomparire, tra i prodotti magari si saranno formate altre sostanze ma nel complesso devono contenere gli stessi due atomi di sodio.
2) una volta bilanciata la reazione saprai i rapporti stechiometrici della tua reazione. Se hai bisogno ti spiego meglio come si bilanciano le reazioni.
Vediamo adesso di capire come funzionano i rapporti stechiometrici. Quando vuoi fare una torta segui una ricetta; per esempio se è una torta per 8 persone ti serviranno magari 10 uova e 2 litri di latte (sto inventando le dosi ovviamente) mentre se vuoi che sia abbastanza grande per 16 persone, cioè il doppio di 8, dovrai raddoppiare anche le uova e il latte, quindi 20 uova e 4 litri di latte. In chimica funziona più o meno così, soltanto che i tuoi ingredienti sono gli atomi degli elementi. Inoltre seguendo una ricetta di cucina trovi diverse unità di misura degli ingredienti, tipo per le uova ti basta sapere il numero da usarne, per il latte usi i litri e quindi un'unità di misura del volume, la farina invece la misuri in grammi e alla fine in base a quante persone vuoi sfamare fai il rapporto fra gli ingredienti, raddoppiando per esempio le dosi di ognuno. Per quanto riguarda una reazione chimica, però, puoi fare lo stesso ragionamento e quindi trovare il rapporto di combinazione dei reagenti, come se fossero degli ingredienti, a formare i prodotti, come se fossero la tua torta, solo attraverso il numero di moli.
Che cos'è? La mole è una parola che indica un numero. Se ti chiedo di prendermi una dozzina di uova sono sicuro che me ne prenderai esattamente 12, se ti chiedo due dozzine invece ne prenderai 24 e così via. Se ti chiedessi di prendermi una mole di uova dovresti prenderne un numero ben più elevato, pari al famoso numero di Avogadro e cioè 6,022 × 10²³ (6,022 x 10 elevato alla 23). Due moli corrispondo a 6,022 × 10²³ x 2; 0,5 moli invece sono 6,022 × 10²³ x 0,5 e così via.
Tornando alla chimica, avere una mole di atomi di ferro vuol dire avere 6,022 × 10²³ atomi di ferro. Avere una mole di molecole di acqua (H2O) vuole dire avere 6,022 × 10²³ molecole di acqua. Attenta, ogni molecola di H2O contiene 2 atomi di idrogeno e una di ossigeno. Quindi una mole di molecole di H2O contiene 1 mole di atomi di ossigeno e 2 moli di atomi di idrogeno, cioè 6,022 × 10²³ x 2.
Detto questo, i coefficienti stechiometrici ti indicano il rapporto fra il numero di moli di composti che reagiscono a formarne degli altri.
Ricorda sempre questa cosa, indicano il rapporto fra il numero di moli.
Nella reazione che ti ho scritto prima 2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O c'è un 2 davanti a NaOH e H2O. Questo vuol dire che il numero di moli di NaOH deve essere il DOPPIO di quelle di H2SO4 per far avvenire correttamente la reazione. Il rapporto tra NaOH e H2SO4 è infatti 2:1. Ma anche tra NaOH e Na2SO4 il rapporto è 2:1. Questo vuol dire che le moli di Na2SO4 che si formano saranno uguali alla metà di quelle di NaOH che hanno reagito; se ci fai caso il rapporto tra H2SO4 e Na2SO4 è 1:1 e quindi di Na2SO4 si formeranno le stesse moli che hanno reagito di H2SO4, cioè la metà di quelle di NaOH. Infine se noti, il rapporto tra NaOH e H2O e 2:2, cioè dividendo entrambi i numeri per 2, 1:1. Quindi di H2O si formeranno tante moli quante quelle di NaOH che hanno reagito (cioè il doppio di H2SO4 e Na2SO4).
Questo è il funzionamento. Dal punto di vista pratico in ogni esercizio devi sempre trovarti il numero di moli dei vari composti che hai, per fare ciò principalmente dovrai usare la formula
numero moli = massa (in grammi) / massa molare (g/mol). Facciamo un esempio numerico: calcola la massa di H2O che si forma da 20 grammi di NaOH e quanti grammi di H2SO4 servono per far avvenire la reazione.
1) CALCOLO NUMERO MOLI NaOH. La massa molare di NaOH è 40 g/mol (sai come si trova?). Quindi il n moli sarà: n mol= 20 g / 40 g/mol= 0,5 mol.
2) USARE I RAPPORTI STECHIOMETRICI PER TROVARE IL NUMERO DI MOLI DEGLI ALTRI COMPOSTI. Dato che NaOH e H2SO4 devono reagire in base ai coefficienti stechiometrici ci troviamo le moli di H2SO4 che devono reagire. Dalla reazione abbiamo già visto che le moli di NaOH devono essere il doppio di quelle di H2SO4, le cui moli saranno quindi 0,5/2= 0,25 mol.
Il rapporto fra le moli di NaOH e H2O era invece di 2:2 cioè 1:1, quindi da 0,5 mol di NaOH se ne formano altrettante di H2O, 0,5 mol.
3) CALCOLO MASSA INVERTENDO LA FORMULA. Una volta trovato il numero di moli che ti serviva ti puoi trovare la massa di H2SO4 e H2O invertendo la formula usata prima, cioè moltiplicando il numero di moli di ogni composto per la sua massa molare.
Per H2SO4: massa = 0,25 mol x 98 g/mol = 24,5 grammi
Per H2O: massa= 0,5 mol x 18 g/mol= 9 grammi
Lo stesso ragionamento lo potevi applicare per Na2SO4 qualora ti fosse stato richiesto.
Spero di essere stato abbastanza chiaro.
P.S. genericamente H2SO4 non si pensa ma viene fornito in soluzione acquosa, qui te l'ho messo per farti un esempio semplice.
Prendiamo una reazione per farti un esempio:
2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O . Questa è una reazione fra idrossido di sodio e acido solforico. Ogni volta che hai una reazione la prima cosa da fare è bilanciarla. Ciò significa che devi assicurarti di avere a dx e a sx della freccia (in questo caso dell'=) lo stesso numero di atomi per ogni elemento. Quest'operazione si può fare semplicemente ponendo i famosi coefficienti stechiometrici davanti a reagenti e/o prodotti.
E' fondamentale bilanciare la reazione per due motivi:
1) la massa deve SEMPRE conservarsi, cioè per esempio se te parti da un composto che contiene 2 atomi di sodio questi non possono scomparire, tra i prodotti magari si saranno formate altre sostanze ma nel complesso devono contenere gli stessi due atomi di sodio.
2) una volta bilanciata la reazione saprai i rapporti stechiometrici della tua reazione. Se hai bisogno ti spiego meglio come si bilanciano le reazioni.
Vediamo adesso di capire come funzionano i rapporti stechiometrici. Quando vuoi fare una torta segui una ricetta; per esempio se è una torta per 8 persone ti serviranno magari 10 uova e 2 litri di latte (sto inventando le dosi ovviamente) mentre se vuoi che sia abbastanza grande per 16 persone, cioè il doppio di 8, dovrai raddoppiare anche le uova e il latte, quindi 20 uova e 4 litri di latte. In chimica funziona più o meno così, soltanto che i tuoi ingredienti sono gli atomi degli elementi. Inoltre seguendo una ricetta di cucina trovi diverse unità di misura degli ingredienti, tipo per le uova ti basta sapere il numero da usarne, per il latte usi i litri e quindi un'unità di misura del volume, la farina invece la misuri in grammi e alla fine in base a quante persone vuoi sfamare fai il rapporto fra gli ingredienti, raddoppiando per esempio le dosi di ognuno. Per quanto riguarda una reazione chimica, però, puoi fare lo stesso ragionamento e quindi trovare il rapporto di combinazione dei reagenti, come se fossero degli ingredienti, a formare i prodotti, come se fossero la tua torta, solo attraverso il numero di moli.
Che cos'è? La mole è una parola che indica un numero. Se ti chiedo di prendermi una dozzina di uova sono sicuro che me ne prenderai esattamente 12, se ti chiedo due dozzine invece ne prenderai 24 e così via. Se ti chiedessi di prendermi una mole di uova dovresti prenderne un numero ben più elevato, pari al famoso numero di Avogadro e cioè 6,022 × 10²³ (6,022 x 10 elevato alla 23). Due moli corrispondo a 6,022 × 10²³ x 2; 0,5 moli invece sono 6,022 × 10²³ x 0,5 e così via.
Tornando alla chimica, avere una mole di atomi di ferro vuol dire avere 6,022 × 10²³ atomi di ferro. Avere una mole di molecole di acqua (H2O) vuole dire avere 6,022 × 10²³ molecole di acqua. Attenta, ogni molecola di H2O contiene 2 atomi di idrogeno e una di ossigeno. Quindi una mole di molecole di H2O contiene 1 mole di atomi di ossigeno e 2 moli di atomi di idrogeno, cioè 6,022 × 10²³ x 2.
Detto questo, i coefficienti stechiometrici ti indicano il rapporto fra il numero di moli di composti che reagiscono a formarne degli altri.
Ricorda sempre questa cosa, indicano il rapporto fra il numero di moli.
Nella reazione che ti ho scritto prima 2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O c'è un 2 davanti a NaOH e H2O. Questo vuol dire che il numero di moli di NaOH deve essere il DOPPIO di quelle di H2SO4 per far avvenire correttamente la reazione. Il rapporto tra NaOH e H2SO4 è infatti 2:1. Ma anche tra NaOH e Na2SO4 il rapporto è 2:1. Questo vuol dire che le moli di Na2SO4 che si formano saranno uguali alla metà di quelle di NaOH che hanno reagito; se ci fai caso il rapporto tra H2SO4 e Na2SO4 è 1:1 e quindi di Na2SO4 si formeranno le stesse moli che hanno reagito di H2SO4, cioè la metà di quelle di NaOH. Infine se noti, il rapporto tra NaOH e H2O e 2:2, cioè dividendo entrambi i numeri per 2, 1:1. Quindi di H2O si formeranno tante moli quante quelle di NaOH che hanno reagito (cioè il doppio di H2SO4 e Na2SO4).
Questo è il funzionamento. Dal punto di vista pratico in ogni esercizio devi sempre trovarti il numero di moli dei vari composti che hai, per fare ciò principalmente dovrai usare la formula
numero moli = massa (in grammi) / massa molare (g/mol). Facciamo un esempio numerico: calcola la massa di H2O che si forma da 20 grammi di NaOH e quanti grammi di H2SO4 servono per far avvenire la reazione.
1) CALCOLO NUMERO MOLI NaOH. La massa molare di NaOH è 40 g/mol (sai come si trova?). Quindi il n moli sarà: n mol= 20 g / 40 g/mol= 0,5 mol.
2) USARE I RAPPORTI STECHIOMETRICI PER TROVARE IL NUMERO DI MOLI DEGLI ALTRI COMPOSTI. Dato che NaOH e H2SO4 devono reagire in base ai coefficienti stechiometrici ci troviamo le moli di H2SO4 che devono reagire. Dalla reazione abbiamo già visto che le moli di NaOH devono essere il doppio di quelle di H2SO4, le cui moli saranno quindi 0,5/2= 0,25 mol.
Il rapporto fra le moli di NaOH e H2O era invece di 2:2 cioè 1:1, quindi da 0,5 mol di NaOH se ne formano altrettante di H2O, 0,5 mol.
3) CALCOLO MASSA INVERTENDO LA FORMULA. Una volta trovato il numero di moli che ti serviva ti puoi trovare la massa di H2SO4 e H2O invertendo la formula usata prima, cioè moltiplicando il numero di moli di ogni composto per la sua massa molare.
Per H2SO4: massa = 0,25 mol x 98 g/mol = 24,5 grammi
Per H2O: massa= 0,5 mol x 18 g/mol= 9 grammi
Lo stesso ragionamento lo potevi applicare per Na2SO4 qualora ti fosse stato richiesto.
Spero di essere stato abbastanza chiaro.
P.S. genericamente H2SO4 non si pensa ma viene fornito in soluzione acquosa, qui te l'ho messo per farti un esempio semplice.
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