Le relazioni ponderali nelle reazioni chimiche
comprendono i bilanci di masse, cariche e moli.
INTRODUZIONE
Tali bilanciamenti non sono dissociabili.
Bilanciarne uno, o due, non per forza bilancia automaticamente anche i restanti.
Va trovato quell’unico bilanciamento che mette
d’accordo tutti e tre.
RELAZIONI PONDERALI NELLE REAZIONI CHIMICHE –
Calcolo delle masse di tutti gli elementi coinvolti partendo da una massa nota
Date la reazioni:
\!\!\!\!\!\!\!\!\Large \begin{matrix} 3H_{2}\!+\!N_{2}\! \rightarrow \!2NH_{3}\\ 2H_{2}\!+\!O_{2}\! \rightarrow \!2H_{2}O \end{matrix}
Si calcolino i grammi di di-azoto,
di-ossigeno, acqua e ammoniaca
sapendo che l’idrogeno impiegato
nella prima reazione è 15,0 g e
nella seconda 4,0 g
Si ricordi che PaA2 = 2 PaA
\!\!\Large \begin{matrix} molH:\\ A)\frac{15,0\not g}{2,0\frac{\not g}{mol}}\!=\!7,5\\ \\ B)\frac{4,0\not g}{2,0\frac{\not g}{mol}}\!=\!2 \end{matrix}
Il rapporto molare nella prima
reazione è “3:1:2” quindi:
l’azoto è 1/3, l’ammoniaca è 2/3
delle moli dell’idrogeno.
\!\!\!\!\!\!\!\! \begin{matrix} N_{2}:\\ 7,5\! \cdot \!\frac{1}{3}\!=\!2,5 mol\\ 2,5{\color{Red} mol}\! \cdot \!28,0 \frac{g}{{\color{Red} mol}}\!=\!70,0g\\ \end{matrix}
\!\!\!\!\!\!\!\! \begin{matrix} NH_{3}:\\ 7,5\!\cdot \!\frac{2}{3}\!=\!5,0 mol\\ 5,0 {\color{Red} mol}\! \cdot \!17,0\frac{g}{{\color{Red} mol}}\!=\!85,0g \end{matrix}
Il rapporto molare della seconda
reazione è 2:1:2:
quindi l’ossigeno è 1/2 del diidrogeno,
e l’acqua è uguale al didrogeno
(o possiamo dire che l’acqua e
didrogeno sono doppie all’ossigeno)
\!\!\!\! \begin{matrix} O_{2}:\\ \not 2\!\cdot \!\frac{1}{\not 2}\!=\!1 mol\\ 1{\color{Red} mol}\! \cdot \!32,0 \frac{g}{{\color{Red} mol} }\!=\!32,0g \end{matrix}
\!\!\!\! \begin{matrix} H_{2}O:\\ mol\!=\!2 mol\\ 2 {\color{Red} mol}\! \cdot \!18,0\frac{g}{{\color{Red} mol} }\!=\!36,0g \end{matrix}
Il bilanciamento delle masse:
15 g + 70 g = 85,0 g
4 g + 32,0 g = 36,0 g
Un’altra reazione:
C + O2 \rightarrow CO2g ( 1:1:1)
Sapendo che si sono formati 17 g di
anidride carbonica si calcolino i
grammi dei reagenti.
\!\!\!\!\!\!\!\!\!\! \begin{matrix}
\frac{17\not g}{44,0\frac{\not g}{mol}}\!=\!0,386 mol_{CO{2}}\\
\\
g_{C}:\\
0,386 {\color{Red} mol} (12\frac{g}{{\color{Red} mol}})= 4,63\\
\\
g_{O{2}}:\\
0,386 {\color{Red} mol} (\textbf{2} \cdot 16\frac{g}{{\color{Red} mol}})\!=\\
=12,35
\end{matrix}
(il Pa si riferisce ad O ma qui abbiamo O2)
Verifica delle masse:
12,35g + 4,63g = 16,98
RELAZIONI PONDERALI NELLE REAZIONI CHIMICHE –
Esercizi con reagenti e prodotti incogniti
1) Si identifichi l’elemento incognito
sapendo che le moli di Mg sono
0,205 e la massa del reagente è 19,4.
\!\!\!\!\!\large \begin{matrix} MgX_{2} \rightarrow Mg + X_{2} \end{matrix}
\!\!\!\!\!\!\!\large \begin{matrix} g_{MgX_{2}}\! -\! g_{Mg} \!=\! g_{X2}\\ \end{matrix}
\!\!\!\!\!\!\!\!\!\large \begin{matrix} g_{X_{2}}:\\ \\ 19,4g\! - \!(\frac{0,205{\color{Red} mol} \cdot 24,30g}{{\color{Red} mol}})\\ \\ (19,4\! -\! 5)g\! =\!70,9\\ \end{matrix}
\!\!\!\!\!\large \begin{matrix} g_{X}\!=\!\frac{70,9g}{2}\!=\\ \\ =35,45 \textit{è cloro}\\ \\ MgCl_{2}\! \rightarrow \!Mg \!+\! Cl_{2} \end{matrix}
2) Avvengono queste due reazioni in
successione:
\!\!\!\!\large \begin{matrix} Mg \!+\! X_{2}\! \rightarrow \!MgX_{2} \end{matrix}
\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\! \small \begin{matrix} MgX_{2}\!+\!2 \!\rightarrow \!2 AgX\!+\!Mg(NO_{3})_{2} \end{matrix}
Si conosce la massa di magnesio pari
a 6,0 g ed il precipitato
incognito AgX che è 116,0 g
Si calcoli il peso dell’elemento incognito.
Il primo approccio da chimico sarebbe quello
di scrivere il bilancio totale e semplificare ciò
che si ripete ambo i lati:
\!\!\!\!\!\!\!\!\footnotesize \begin{matrix} \!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!Mg\! +\! X_{2}\! \rightarrow \!{\color{Red} MgX_{2}}\\ {\color{Red} MgX_{2}} \!+ \!2 AgNO_{3}\! \rightarrow \!2 AgX \!+\! Mg(NO_{3})_{2} \end{matrix}
\!\!\!\!\!\!\!\!\!\scriptsize \begin{matrix} Mg\! +\! X_{2}\!+ {\color{Green} 2} AgNO_{3}\rightarrow {\color{Blue} 2} AgX\! +\! Mg(NO_{3})_{2}\\ 1:1:{\color{Green} 2},{\color{Blue} 2}:1 \end{matrix}
abbiamo tolto una specie che non
serviva ed abbiamo calcolato le
frazioni molari a vista.
Basterà calcolare le moli di una
qualunque specie. Scegliamo il
magnesio di cui conosciamo il
peso atomico e i grammi:
\!\!\!\!\!\!\Large \!\begin{matrix} mol_{Mg}\!=\! \frac{6{\color{Red} g}}{24,30\frac{{\color{Red} g}}{mol}}\!=\!\\ \!=\! 0,247 mol \end{matrix}
\!\!\begin{matrix} mol_{AgX} \!=2\! \cdot \!mol_{Mg}\!=\\ \!=\!2(0,247)\! =\!0,494 mol\\ \end{matrix}
\!\large \!\begin{matrix} PM_{AgX}\! =\!\frac{116,0 g}{0,494 mol}\!=\!\\ \!=\!234,81 \frac{g}{mol}\\ \end{matrix}
\!\!\!\!\!\!\begin{matrix} PM_{X} \!= \!PM_{(AgX)}\! -\! Pa_{Ag} \end{matrix}
Quindi l’elemento incognito è:
PM(X) = 234,81- 107,86 = 126,95 è lo iodio “I”