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Determinazione dei coefficienti stechiometrici

  |   Chimica, Chimica Generale

I coefficienti stechiometrici rappresentano il numero più piccolo che consente di bilanciare una reazione ed in genere vengono espressi con numeri interi e vengono utilizzati per determinare il rapporto tra le moli delle singole specie presenti.

Una reazione chimica deve essere bilanciata in modo che nei reagenti e nei prodotti siano presenti lo stesso numero di elementi. Il coefficiente stechiometrico è il numero che viene anteposto alle varie specie presenti per fare in modo che la stessa quantità di ogni elemento compaia da ambo i membri della reazione.

Bilanciamento di una reazione

Primo esempio

Na + HCl → NaCl + H2

per poter bilanciare, dato che a destra compaiono due atomi di idrogeno, bisogna anteporre ad HCl il coefficiente 2; così, essendo presenti a sinistra due atomi di cloro è necessario mettere il coefficiente 2 davanti a NaCl. Poiché a destra vi sono 2 atomi di Na si antepone al sodio, presente a sinistra il coefficiente 2. La reazione così bilanciata è:

2 Na +2 HCl →2 NaCl + H2

Ciò implica che 2 moli di Na reagiscono con 2 moli di HCl per dare 2 moli di NaCl e 1 mole di H2. La reazione bilanciata tramite i coefficienti stechiometrici rende possibile utilizzare i dati relativi a un reagente per ottenere dati quantitativi relativi agli altri reagenti e ai prodotti di reazione.

A volte la stessa reazione può essere presentata utilizzando coefficienti frazionari ottenuti dividendo per 2 tutti i coefficienti della precedente equazione ovvero:

Na + HCl → NaCl + ½ H2

Secondo esempio

Consideriamo la seguente reazione:

C2H6 + O2 → CO2 + H2O

Per bilanciarla contiamo il numero di atomi di ciascun elemento:

Elemento Numero di atomi nei reagenti Numero di atomi nei prodotti
C 2 1
H 6 2
O 2 3

Anteponiamo il coefficiente stechiometrico 2 davanti a CO2 per bilanciare il carbonio

C2H6 + O2 → 2 CO2 + H2O

Elemento Numero di atomi nei reagenti Numero di atomi nei prodotti
C 2 2
H 6 2
O 2 5

Anteponiamo il coefficiente stechiometrico davanti ad H2O per bilanciare l’idrogeno:

C2H6 + O2 → 2 CO2 + 3 H2O

 

Elemento Numero di atomi nei reagenti Numero di atomi nei prodotti
C 2 2
H 6 6
O 2 7

A questo punto rimane da bilanciare l’ossigeno cosa che può essere fatta rapidamente anteponendo il coefficiente stechiometrico 7/2 davanti a O2:

C2H6 + 7/2 O2 → 2 CO2 +3 H2O

Volendo scrivere la reazione bilanciata con coefficienti interi moltiplichiamo ciascun coefficiente per 2:

2 C2H6 +7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O

Ciò implica che 2 moli di C2H6 reagiscono con 7 moli di O2 per dare 4 moli di CO2 e 6 moli di H2O