Usare il coefficiente stechiometrico
Sapere come utilizzare il coefficiente stechiometrico di reagenti e prodotti nelle reazioni chimiche è fondamentale per diversi aspetti in Chimica. Si tratta di numeri interi che compaiono davanti ai simboli chimici degli elementi o delle molecole coinvolti nelle equazioni chimiche che esprimono le reazioni.
I rapporti espressi dai coefficienti consentono in primis di poter bilanciare le reazioni e di conseguenza le dosi da impiegare dei composti chimici coinvolti. Non bisogna confonderli però con i pedici dei simboli chimici, che invece esprimono il numero di atomi di uno stesso elemento contenuti in una molecola.
Cos’è il coefficiente stechiometrico
La risposta è che scrivere 2H2O corrisponde a indicare che la reazione produce due moli di acqua. Il coefficiente stechiometrico indica infatti il numero di moli di un reagente o di un prodotto che intervengono nella reazione. Se rapportati fra loro i coefficienti illustrano i rapporti quantitativi fra le diverse sostanze e quindi le quantità da utilizzare per esaurire i reagenti o i prodotti da aspettarsi.
Si tratta sempre di numeri interi, esclusi i casi in cui sia presente una forma molecolare di un elemento con un numero pari di atomi. Per esempio se si ha l’ossigeno molecolare (O₂) o l’idrogeno molecolare (H2) si possono scrivere 1/2 O₂ o 1/2 H2. Questo perché facendo il prodotto fra 1/2 e 2 (agli atomi contenuti nella molecola) si ottiene 1, ossia un atomo solo.
Risulta invece un errore scrivere ad esempio 1/2 CO2, dato che non è possibile prendere metà molecola essendoci un solo atomo di carbonio. Se bisogna bilanciare una reazione in cui ci sono dei coefficienti frazionari occorre moltiplicarli in modo che diventino numeri interi.
Bilanciare le reazioni chimiche
Ogni composto all’interno delle reazioni deve avere un coefficiente stechiometrico che moltiplichi i suoi atomi in modo che gli elementi risultino bilanciati. Secondo il principio di conservazione della massa in una reazione chimica la somma delle masse dei reagenti deve essere uguale a quella dei prodotti. Anche se cambiano i composti gli atomi devono essere nello stesso numero.
Per capire meglio prendiamo una reazione di esempio, 2K + 2H2O → 2KOH + H2. Davanti a K c’è il numero due, quindi due atomi di potassio, mentre per 2H2O questo significa che gli atomi di idrogeno sono 4 (2 x 2H) e due di ossigeno. Nei prodotti c’è 2KOH, quindi due atomi di K, due di ossigeno e due di idrogeno. Il coefficiente stechiometrico di H2 invece è 1, quindi altri due atomi di idrogeno.
Come si nota dal calcolo a sinistra della freccia (nei reagenti) si contano in tutto due atomi di K, quattro di idrogeno e due di ossigeno, e lo stesso nei prodotti. Passiamo ora a una reazione più complessa, come SiO2 + 4HF → 2H2O + SiF4. Nei reagenti c’è un atomo di silicio (Si), due di ossigeno, quattro di H e quattro di fluoro perché c’è il coefficiente 4 di fronte a HF.
Nei prodotti il numero 2 moltiplica H2, quindi anche qui ci sono quattro idrogeni, e O, quindi due ossigeni. La molecola SiF4invece contiene un atomo di silicio e quattro di fluoro, e ha coefficiente 1. Anche qui come si nota dai calcoli la reazione appare bilanciata.
Usare il coefficiente stechiometrico per quantificare i reagenti
Il PM del KCl è 44,01 g/mol, quindi 50g corrispondo a 1,13 moli. Dunque per ottenere questa quantità occorrerà procurarsi 1,13 moli di clorato di potassio (KClO3). Una mole di questo composto equivale a 122,55 g quindi 1.13 moli saranno 122,55 x 1,13 = 138,48 grammi. per trovare l’ossigeno prodotto invece occorrerà fare la proporzione 2 : 3 = 1,13 : x.
