18-02-2011 Combinazioni chimiche

Data pubblicazione: Feb 20, 2011 11:7:5 PM

1. Come si combinano le sostanze?

2. Come si combinano gli atomi?

3. Cosa "dicono" le formule?

1. Combinazione delle sostanze

Nell'esperimento del 15 febbraio abbiamo messo a reagire 2 g di iodio con 2 g di zinco. I due grammi di iodio si sono combinati con circa 0,55 g di zinco e sono avanzati circa 1,45 g di zinco.

Evidentemente gli "ingredienti" di una reazione chimica (cioè le sostanze reagenti)

A) non si combinano in quantità uguali

B) non si combinano nelle quantità decise da noi, ma nelle quantità decise dalla natura (come ben espresso Francesco).

Quando facciamo un ciambellone possiamo mettere un po' più zucchero e più farina o più rossi d'uovo. La cottura degli ingredienti darà comunque il prodotto desiderato, un ciambellone, anche se il sapore e altre caratteristiche risulteranno leggermente variabili.

Nelle reazioni chimiche, invece, gli "ingredienti" si combinano esclusivamente in certe quantità fisse, tali da fornire sempre esattamente lo stesso prodotto.

2. Combinazione degli atomi

Quando le sostanze elementari (es. Cu + O e Zn + I) si combinano e si forma una sostanza composta (es. CuO e ZnI₂) non è corretto dire che gli atomi si "fondono" nel combinarsi. Infatti, come abbiamo visto nel caso dell'ossido di rame nero sul fondo del crogiolo, in presenza di carbone è possibile recuperare il rame metallico originale. Ciò è segno che gli atomi di rame nel combinarsi con quelli di ossigeno continuano a esistere e non diventano qualcos'altro. Anche il composto di rame e zinco potrà restituirci le sostanze rame e zinco in condizioni opportune. Combinarsi, per gli atomi, significa allora unirsi, legarsi, ma non per sempre!

Vediamo altre caratteristiche. L'atomo di iodio pesa quasi il DOPPIO di uno di zinco, mentre la quantità di iodio (2 g) combinata è quasi il QUADRUPLO della quantità di zinco combinato (0,55 g).

Perciò devono essersi combinati "DUE atomi di iodio PER OGNI atomo di zinco."

Per poter affermare invece che "in ogni MOLECOLA di composto ci sono due atomi di iodio e uno di zinco" dovremmo essere sicuri che quel composto sia fatto di molecole. In effetti non tutti i composti sono fatti di molecole. Il composto di iodio e zinco non è fatto di molecole. Anche il comune sale da cucina, cloruro di sodio, è fatto di schiere di atomi di sodio e cloro che si ripetono regolarmente (vedi disegno della lavagna). Per parlare di SOSTANZA COMPOSTA e non di MISCUGLIO, dobbiamo avere una COMPOSIZIONE PRECISA e anche una REGOLARITÀ nella disposizione degli atomi. I miscugli non hanno una singola composizione precisa e costante, e in essi la disposizione degli atomi è casuale.

3. La FORMULA del composto ottenuto dalla combinazione di iodio e zinco, una sostanza solida bianca, è ZnI₂. Cosa significa? La formula ZnI₂ è un semplice modo per dire, come abbiamo trovato, che "per ogni atomo di zinco si combinano due atomi di iodio".

La formula Fe2O₃ significa che nella sostanza ossido ferrico ci sono tre atomi di ossigeno combinati per ogni due atomi di ferro. Non è corretto dire 1,5 atomi per ogni atomo di Ferro, infatti non esistono atomi "frazionari". Insomma la formula è un modo per dire la COMPOSIZIONE di una sostanza composta. Un modo alternativo di indicare la composizione è tramite le percentuali in peso: 21% di zinco e 79% di iodio nel composto di iodio e zinco.

I seguenti ossidi di ferro e ossigeno sono completamente diversi tra loro. Per esempio Fe3O4 è magnetico (magnetite), mentre Fe2O3 e FeO non lo sono. Quindi anche un atomo in più o in meno nella composizione dà luogo a sostanze molto diverse. La situazione è ben diversa da una ricetta con due ingredienti.

Tornando al nostro composto di zinco e iodio, possiamo cercare il peso di zinco atteso per due atomi di iodio: dalla tavola degli elementi vediamo che due atomi di iodio pesano 126,9+126,9 = 253,8 ed uno di zinco 65,4.

253,8:65,4 = 3,88. La quantità di zinco deve essere 3,88 volte minore di quella dello iodio: 2,0 g : 3,88 = 0,52 g. Questo dato per lo zinco combinato non è molto diverso da quello ottenuto dalla maggior parte dei gruppi.

Se si fosse combinato un atomo di iodio per ogni atomo di zinco avremmo avuto 126,9 : 65,4 = 1,94: lo zinco combinato sarebbe 1,94 volte meno dello iodio, cioè 2 : 1,94 = 1,03 grammi. In questo caso lo zinco si sarebbe più che dimezzato.