Che cosa è una equazione chimica?

Un’equazione chimica è il modo in cui una reazione chimica è rappresentata in forma scritta. In altre parole, consiste nella rappresentazione, mediante simboli scritti, delle sostanze chimiche che esistono prima e dopo che si verifica un processo di trasformazione chimica.

In un’equazione chimica, gli atomi sono rappresentati dai loro simboli chimici, mentre altre specie chimiche come sostanze omonucleari (O ₂ , O ₃ , P ₄ , ecc.), composti chimici ionici (cloruro di sodio, bromuro di potassio, ecc.) o covalenti (acqua, metano, benzene, ecc.), così come i singoli ioni, sono rappresentati dalle rispettive formule molecolari o empiriche, a seconda dei casi.

Nell’equazione chimica si possono osservare in azione le diverse leggi che governano la stechiometria, come la legge delle proporzioni definite e la legge di conservazione della materia. La legge delle proporzioni definite è presente sotto forma di formule molecolari ed empiriche di diverse sostanze chimiche.

D’altra parte, i coefficienti stechiometrici che vengono utilizzati per regolare o bilanciare le equazioni chimiche cercano che tutti gli atomi che erano prima della reazione chimica continuino ad essere presenti alla fine di detta reazione. Cioè, il processo di aggiustamento del coefficiente stechiometrico garantisce che la rappresentazione della reazione non violi la legge di conservazione della materia impedendo agli atomi di scomparire o apparire durante la reazione chimica.

Parti di un’equazione chimica

Le equazioni chimiche sono scritte in modo analogo alle equazioni matematiche. Ciò nel senso che sono costituiti da due membri, uno che si scrive a sinistra e l’altro a destra, che sono separati da un simbolo che li mette in relazione tra loro. La figura seguente mostra le diverse parti di un’equazione chimica che rappresenta una reazione chimica generica, ognuna delle quali è descritta di seguito.

reagenti

In un’equazione chimica, tutte le sostanze che sono scritte a sinistra della freccia di reazione (o, più precisamente, al lato opposto rispetto a dove punta la freccia) corrispondono a quelle sostanze che sono presenti prima che avvenga la reazione. Queste sostanze sono chiamate reagenti o reagenti, poiché sono, effettivamente, le sostanze che reagiranno tra loro per diventare i prodotti.

Prodotti

A differenza dei reagenti, tutte le sostanze scritte sul lato destro della freccia di reazione (o, più formalmente, sul lato indicato dalla freccia) sono chiamate prodotti. Questo perché sono le sostanze che compaiono dopo che la reazione chimica è già avvenuta.

La freccia della reazione

La freccia di reazione è il simbolo che rappresenta la relazione tra reagenti e prodotti. Infatti, la direzione in cui punta definisce quali sostanze corrispondono ai reagenti e quali sostanze corrispondono ai prodotti. Nella maggior parte dei casi, la freccia di reazione consiste in una singola freccia che punta da sinistra a destra, come quella mostrata nella figura sopra. Tuttavia, queste frecce possono essere disegnate puntando in qualsiasi direzione, quindi le equazioni chimiche non devono necessariamente essere rappresentate in una linea.

Oltre a quanto sopra, ci sono anche vari tipi di frecce che rappresentano diversi tipi di cambiamenti chimici.

• In alcuni casi, invece di una freccia ce ne sono due che puntano in direzioni opposte (⇌, ⇋, ⇄ o ⇆). Questo simbolo indica che la reazione è reversibile o che può avvenire in entrambe le direzioni. A volte una delle due frecce (quella che punta a destra oa sinistra) è più lunga dell’altra, a indicare che l’equilibrio è più spostato da una parte che dall’altra.

La seguente equazione chimica rappresenta una reazione acido/base reversibile:

• In altri casi, viene disegnata una singola freccia con due punte (⟷). Questo tipo di freccia di reazione indica una classe di processi chiamata risonanza ed è spesso usata in chimica organica.

In molti casi, le condizioni particolari in cui si verifica una reazione chimica sono rappresentate nell’equazione chimica sopra o sotto la freccia di reazione. Dati come la temperatura, la pressione, la presenza di un catalizzatore o di un solvente sono spesso rappresentati sulla freccia di reazione, come mostrato nella seguente equazione:

coefficienti stechiometrici

I coefficienti stechiometrici indicano il numero di atomi o molecole di reagenti coinvolti in una reazione chimica, nonché il corrispondente numero di atomi o molecole che si formano dai prodotti. Quando il coefficiente stechiometrico è assente, si intende che vale 1, così come in matematica qualsiasi variabile in un’equazione che non ha un coefficiente si intende moltiplicata per 1.

Le relazioni tra i coefficienti stechiometrici in un’equazione chimica rappresentano le relazioni molari tra tutte le specie chimiche coinvolte nella reazione. La stessa reazione chimica può essere rappresentata da diverse equazioni chimiche che differiscono nel particolare insieme di coefficienti stechiometrici. Comunque, in tutti i casi la relazione tra tutti i coefficienti sarà sempre la stessa per tutte le equazioni chimiche che rappresentano la stessa reazione.

Poiché parlare di mezzo atomo o di un terzo di molecola non ha senso, i coefficienti stechiometrici sono spesso scelti come numeri interi. Tuttavia, per vari motivi, a volte si preferisce utilizzare coefficienti frazionari.

stati di aggregazione

È comune che le equazioni chimiche includano anche informazioni sullo stato di aggregazione, concentrazione o altri dati di interesse su ciascuna specie chimica tra parentesi e come pedice accanto alla rispettiva formula molecolare o empirica.

Gli esempi più comuni sono:

• (s) indica che la sostanza è allo stato solido.
• (l) indica che la sostanza è allo stato liquido.
• (g) indica che la sostanza è allo stato gassoso.
• (ac.) è l’abbreviazione di acquoso e indica che la sostanza è disciolta in acqua.
• (alc.) indica che la sostanza è disciolta in alcool.

Interpretazione delle equazioni chimiche

Un’equazione chimica generica come quella presentata all’inizio di questo articolo viene interpretata come “a atomi/molecole/ioni/moli di A reagiscono con b atomi/molecole/ioni/moli di B per produrre c atomi/molecole/ioni/moli di C e d atomi/molecole/ioni/moli di D”.

Alcuni esempi specifici di equazioni chimiche sono presentati nella sezione successiva, insieme alla loro interpretazione.

Esempi di equazioni chimiche

Equazione di una reazione di combustione

Questa equazione recita: “2 molecole di gas butano (C ₄ H ₁₀ ) reagiscono con 13 molecole di gas ossigeno per produrre 8 molecole di gas anidride carbonica e 10 molecole di acqua “.

Equazione di una reazione di precipitazione

Questa equazione rappresenta una reazione di precipitazione che potresti leggere: “2 moli di ioni d’argento acquosi reagiscono con 1 mole di ioni solfuro acquosi per formare 1 mole di solfuro d’argento solido”.

Equazione di una reazione combinata

Questa è la reazione di ossidazione del titanio metallico per formare ossido titanico. Questa equazione recita: “1 atomo di titanio solido si combina con una molecola di ossigeno gassoso per formare una molecola di ossido titanico o biossido di titanio”.

Riferimenti

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS e Herranz, ZR (2020). Chimica (10a ^ed .). New York City, NY: MCGRAW-HILL.

Scrivere e bilanciare equazioni chimiche. (2020, 30 ottobre). Estratto da https://espanol.libretexts.org/@go/page/1818

MASTER CHIMICA ORGANICA (12 febbraio 2020). Spiegazione degli 8 tipi di frecce nella chimica organica . Estratto da  https://www.masterorganicchemistry.com/2011/02/09/the-8-types-of-arrows-in-organic-chemistry-explained/

Raviolo, Andres, & Lerzo, Gabriela. (2016). Insegnare la stechiometria: usare analogie e comprensione concettuale . Educazione chimica, 27(3), 195-204. Estratto da  https://doi.org/10.1016/j.eq.2016.04.003