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Data pubblicazione: Oct 06, 2012 5:44:31 PM
Il problema di oggi è ancora del tipo "DALLA MASSA DELLA SOSTANZA A TROVARE LA MASSA DI SOSTANZA B",
perciò non è sostanzialmente diverso dai precedenti, e si risolve nel solito modo:
1) dalla massa totale di sostanza A, dividendo per il peso unitario (atomico, molecolare relativo), ricaviamo il numero proporzionale di particelle della sostanza A.
2) dal numero proporzionale di particelle della sostanza A ricaviamo il numero di particelle della sostanza B
3) una volta che conosciamo il numero di unità di B moltiplichiamo queste per il peso di ciascuna per trovare la massa totale di B.
Ma oggi ci preoccupiamo in dettaglio della fase 2, cioè della:
RELAZIONE TRA LE PARTICELLE DI SOSTANZA A E LE PARTICELLE DI SOSTANZA B
Possono esistere tante relazioni tra le particelle di A e quelle di B, ma se non conosciamo questa relazione non possiamo portare avanti la risoluzione del problema. Per esempio:
nel problema di mettere l'acqua nel cilindro, con un numero di molecole uguale a quelle di alcool dell'altro cilindro, il problema stesso ci dava la RELAZIONE: le molecole di acqua dovevano essere uguali a quelle di alcool.
Nel problema di calcolare quanto iodio occorresse per consumare del tutto 5 grammi di zinco nella reazione Zn + I2 ® ZnI2, la composizione dello ioduro di zinco ci dava la RELAZIONE: ogni atomo di Zn doveva combinarsi con una molecola di I2, perciò ancora una volta dovevamo prendere tante molecole di I2 quanti erano gli atomi di zinco.
Nel problema di oggi dobbiamo trovare quanta acqua si forma a partire da 10 grammi di ossigeno e idrogeno a sufficienza, nella seguente reazione:
1) Effettuiamo il primo passaggio come sempre: in 10 grammi di ossigeno ci sono 10 g : 32 u = 0,31 mol di O2.
2) da questo numero di molecole di O2, quante molecole d'acqua otteniamo? Dobbiamo guardare come sono fatte le molecole di ossigeno e quelle di acqua per capire che ogni molecola di O2 diventerà due molecole di acqua, dato che una molecola d'acqua contiene solo un atomo di ossigeno, mentre la molecola O2 ne contiene due. La RELAZIONE cercata è dunque questa: le molecole d'acqua devono essere il DOPPIO di quelle di O2. 0,31 mol O2 · 2 = 0,62 mol H2O.
3) A questo punto il terzo passaggio lo facciamo ad occhi chiusi. Il peso molecolare dell'acqua è 16+1+1 = 18 e la massa totale di acqua sarà perciò 18 · 0,62 = 11,2 grammi di acqua.
Il risultato è plausibile perché maggiore dei 10 grammi iniziali.
Ovviamente l'idrogeno necessario, anch'esso 0,62 mol, deve essere presente nel recipiente dove i due gas saranno bruciati nel formare l'acqua.
Dalla figura vediamo che l'equazione H2(g) + O2(g) ® H2O(l) descrive correttamente le formule delle molecole dei gas reagenti e della sostanza prodotta (gli indici nelle formule sono giusti). Però non dà una corretta descrizione del numero di atomi di ossigeno coinvolti: due a sinistra e uno a destra.
Poiché gli atomi non possono scomparire nel nulla, occorre bilanciare l'equazione di reazione, cioè fare in modo che a sinistra e a destra della freccia compaia lo stesso numero di atomi di reagenti e prodotti.
Le modifiche nel bilanciamento devono essere fatte senza alterare gli indici, cioè senza modificare le formule.
Ciò che si può fare è cambiare il numero di molecole coinvolte, cioè cambiare i coefficienti stechiometrici.
In effetti le bombole contengono miliardi e miliardi di molecole H2 ed O2, perciò non abbiamo problemi a metterne più di una, se servono al bilanciamento:
H2 + H2 + O2 ® H2O + H2O
Così abbiamo 4 atomi H a sinistra e 4 atomi H a destra, due atomi O a sinistra e 2 atomi O a destra.
L'equazione è bilanciata e, così come in algebra non si scrive a2 + a2 ma 2a2, così in chimica si mettono i coefficienti piuttosto che ripetere le formule:
2H2 + 1O2 ® 2H2O
il coefficiente 1 davanti a O2 è superfluo, ma ci serve ora per rileggere la RELAZIONE cercata e già usata nel problema:
OGNI molecola O2 reagisce (con DUE molecole di idrogeno) per dare DUE molecole di acqua.
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