Come scrivere le reazioni chimiche

Il principio fondamentale delle reazioni chimiche è che nulla si crea e nulla si distrugge, come enunciato dalla legge di Lavoisier.
Le equazioni chimiche sono una rappresentazione schematica delle reazioni chimiche.

Una delle prime semplici regole da rispettare è verificare che esista uguaglianza tra reagenti e prodotti: il numero degli atomi a sinistra dell’equazione deve essere uguale al numero degli atomi a destra, nei prodotti: a questo scopo è necessario bilanciare correttamente le reazioni aggiungendo gli opportuni coefficienti stechiometrici all’equazione scheletro (l’equazione in cui non sono ancora stati assegnati i coefficienti stechiometrici).

Ma come scrivere l’equazione scheletro?

In genere le reazioni chimiche possono essere di due tipi:

1. le reazioni acido-base, in cui gli elementi presenti nei reagenti conservano il loro stato di ossidazione anche nei prodotti
2. le reazioni redox, in cui nel passaggio da reagenti a prodotti cambia lo stato di ossidazione di almeno due elementi.

In alcuni casi, quando la reazione avviene in soluzione acquosa, può essere utile scrivere i composti che partecipano alla reazione nella forma reale in cui si trovano e cioè, per alcuni di essi, in forma dissociata nei diversi ioni, a seconda delle loro caratteristiche.

Per le reazioni redox si possono considerare dissociati in soluzione acquosa tutti i composti di tipo ionico come:

idrossidi

ossiacidi

idracidi

sali

I composti che invece non si dissociano includono:

ossidi

perossidi

composti binari con l’idrogeno (tranne gli idruri che si dissociano nel catione metallico e in ioni H^–)

(Nota: La nomenclatura IUPAC definisce “idruri” tutti i composti binari dell’idrogeno. Tuttavia, in questo contesto consideriamo solo quelli in cui l’idrogeno ha numero di ossidazione -1.)

Per quanto riguarda le reazioni acido-base dobbiamo lasciare invece indissociati anche i composti ionici poco solubili come:

– gli idrossidi di tutti i metalli eccetto gli alcalini (litio (Li), sodio (Na), potassio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs) e Francio (Fr))

– i solfuri, i carbonati e i fosfati della maggior parte dei metalli pesanti,

– i sali di argento e i solfati dei metalli alcalino-terrosi e di piombo

Dopo che gli ioni o gli elementi si sono dissociati, come tendono a ricomporsi?

Le regole da seguire per scrivere la formazione delle formule sono quelle basate sui numeri di ossidazione degli elementi che li compongono o sulla carica degli ioni nel caso di dissociazione ionica.

Ad esempio esaminiamo questa dissociazione ionica:

CaCl₂ + Na₂SO₄ <—> 2NaCl + CaSO₄

CaCl₂ si dissocia in Ca²⁺ e Cl⁻, mentre Na₂SO₄ si dissocia in Na⁺ e SO₄²⁻..

Cominciamo con il considerare il Calcio, che ha come unico numero di ossidazione 2+, quindi lo ione Ca avrà 2 cariche positive e sarà Ca²⁺, di conseguenza ogni atomo di Cloro sarà caratterizzato da una carica negativa (Cl^–).

Per quanto riguarda il Sodio, anch’esso ha l’unico numero di ossidazione +, quindi ogni ione Na avrà una carica positiva (Na⁺), di conseguenza lo ione SO₄ avrà due cariche negative (SO₄^2-).

Quindi, nei prodotti Cl^– si combinerà con Na⁺, avendo questi due elementi numeri cariche opposte e “complementari”, mentre Ca²⁺ si combinerà con SO₄^2- per lo stesso motivo.