Reazioni chimiche
Il gas che brucia, il ferro che arrugginisce e il bicarbonato che frizza nell'aceto sono tutti esempi di atomi che cambiano legami. Bilancia le equazioni con le barre del conteggio degli atomi, pesa una reazione in un recipiente chiuso e in uno aperto e osserva come le particelle si urtano più rapidamente al crescere della temperatura.
Informazioni sul corso
Fai sciogliere un cubetto di ghiaccio e hai ancora acqua. Sciogli lo zucchero nel tè e le sue molecole restano zucchero, soltanto disperse. Sono trasformazioni fisiche. Una trasformazione chimica produce sempre materia diversa da quella iniziale: la ruggine è una sostanza diversa dal ferro, dall'ossigeno e dall'acqua da cui deriva. Il corso studia che cosa rimane invariato durante una trasformazione di questo tipo: ogni singolo atomo.
Le sei unità trattano che cos'è una reazione chimica, il bilanciamento delle equazioni, la conservazione della massa, i tipi di reazione, l'energia nelle reazioni e la velocità di reazione. Scrivi la combustione dell'idrogeno come H₂ + O₂ → H₂O e conta: a sinistra ci sono due atomi di ossigeno e a destra uno solo. Ne è scomparso uno, il che non può succedere. La conservazione della massa viene illustrata con un esempio svolto in moli. In CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O i reagenti hanno massa 80.039 g e anche i prodotti danno un totale di 80.039 g. Un ceppo pesa qualche chilogrammo e la cenere molto meno, mentre un chiodo diventa più pesante arrugginendo: è perché la bilancia non stava pesando i gas. Tra i tipi di reazione c'è lo spostamento semplice, come quando un filo di rame in una soluzione di nitrato d'argento si ricopre di cristalli d'argento e il liquido diventa blu. Le barre del conteggio degli atomi nel laboratorio mostrano che ogni reazione conserva tutti gli atomi iniziali.
Energia e velocità chiudono il corso. Se i prodotti hanno entalpia inferiore ai reagenti, ΔH è negativo e la reazione è esotermica. La teoria degli urti spiega la velocità con tre condizioni: le particelle devono incontrarsi, essere orientate nel modo giusto e urtarsi con energia sufficiente a raggiungere l'energia di attivazione. Nel modello a particelle il laboratorio usa una barriera energetica ridotta per rendere visibili le reazioni in pochi secondi.
Prima di iniziare
Le equazioni qui si scrivono con formule come CH₄ e Fe₂O₃, quindi devi sapere che cosa sono atomi e molecole. Atomi e Legami chimici trattano questi argomenti. L'unità sulla conservazione della massa usa anche le masse molari in g/mol, introdotte in Legami chimici.
Alla fine
Saprai bilanciare equazioni come Fe + O₂ → Fe₂O₃, mostrare che la massa si conserva quando brucia il metano e classificare le reazioni in sintesi, decomposizione, scambio semplice e doppio, combustione e redox. Saprai anche calcolare il calore sviluppato bruciando due moli di metano e spiegare perché la segatura brucia più in fretta di un ceppo e perché il cibo dura di più in frigorifero.
- 1Che cos'è una reazione chimica?Una molecola di metano e due molecole di ossigeno diventano una molecola di diossido di carbonio e due molecole d'acqua, senza perdere neppure un atomo.
- 2Bilanciare le equazioni chimicheIdrogeno e ossigeno formano acqua soltanto nel rapporto 2 : 1 : 2, perché una molecola di O₂ contiene ossigeno sufficiente per due molecole d'acqua.
- 3Conservazione della massaBruciando 16.04 g di metano in 64.00 g di ossigeno si ottengono 44.01 g di diossido di carbonio e 36.03 g d'acqua: 80.04 g prima e dopo.
- 4Tipi di reazioni chimicheImmergi un filo di rame in una soluzione di nitrato d'argento: sul filo crescono cristalli d'argento e il liquido diventa blu. Il rame ha preso il posto dell'argento.
- 5Energia nelle reazioni chimicheLa combustione di una mole di metano, 16 g, libera 890.8 kJ di calore, sufficienti a scaldare circa 2.7 litri d'acqua da 20 °C a 100 °C.
- 6Velocità di reazionePer molte reazioni, un aumento di temperatura di 10 °C raddoppia all'incirca la velocità: ecco perché il cibo si conserva per giorni in frigorifero, ma va a male su un piano di cucina caldo.
Fonti di questo corso (14)
- OpenStax Chemistry 2e (openstax.org/books/chemistry-2e): 1.2 law of conservation of matter, 1.3 chemical change (rust, combustion, cooking and rotting)
- 4.1 balancing by inspection (CH4 + 2O2, 2H2O to 2H2 + O2, 2N2 + 5O2 to 2N2O5)
- 4.2 precipitation (PbI2 from KI and Pb(NO3)2, AgCl insoluble)
- redox (Na + Cl2, copper wire in silver nitrate)
- combustion, 5.1 specific heat of water 4.184 J/g °C, 5.3 enthalpy (ΔH < 0 exothermic; ΔHc CH4 −890.8, H2 −285.8, ethanol −1366.8, methanol −726.1 kJ/mol; 1.00 L isooctane 33,100 kJ; ozone formation endothermic)
- 12.2 factors affecting rates (sodium and iron in air, calcium and sodium in water, sawdust, rate roughly doubles per 10 °C, phosphorus in pure oxygen, air about 20% oxygen, H2O2 decomposition)
- 12.5 collision theory and Arrhenius equation (R = 8.314 J/mol/K, catalytic converters)
- 12.7 catalysis and enzymes
- NIST Chemistry WebBook methane ΔcH°gas −890.7 ± 0.4 kJ/mol (webbook.nist.gov)
- NIST CODATA Avogadro constant 6.022 140 76 × 10²³ mol⁻¹ exact (physics.nist.gov)
- IUPAC CIAAW abridged standard atomic weights (H 1.0080, C 12.011, N 14.007, O 15.999, Na 22.990, Ca 40.078, Fe 55.845, Sn 118.71; ciaaw.org)
- ACS International Historic Chemical Landmark, The Chemical Revolution of Antoine-Laurent Lavoisier (acs.org, Traité élémentaire de chimie 1789, quotation on conservation of mass)
- Lavoisier, memoir on the calcination of tin in closed vessels, Mémoires de l'Académie Royale des Sciences for 1774, published 1777 (via web.lemoyne.edu/giunta/classicalcs/lavoisier.html)
- PubChem sodium bicarbonate and acetic acid pages (pubchem.ncbi.nlm.nih.gov).
Consultato il: 2026-10-17