mercoledì 18 marzo 2020

Le reazioni chimiche - reazioni di sintesi (1)

Le reazioni chimiche - reazioni di sintesi (1)

Introduzione

Molte reazioni chimiche sono complesse e implicano un numero elevato di reagenti e prodotti tanto che è difficile inquadrarle in uno schema di reazione semplice.
Esistono però un gran numero di reazioni chimiche che possono rientrare un uno di quattro semplici schemi di reazione. 

  • Reazioni di Sintesi
  • Reazioni di decomposizione
  • Reazioni di scambio semplice 
  • Reazioni di scambio doppio
In questo post prendiamo in esame le reazioni di sintesi, che abbiamo già incontrato quando abbiamo affrontato la nomenclatura.

NB: Negli esercizi sui tipi di reazioni in genere si propone una semireazione, cioè o solo i prodotti o solo i reagenti e lo studente deve risalire all'altra metà. In alcuni casi se non si è memorizzata la reazione è un problema di difficile risoluzione in altri casi invece tali problemi sono abbastanza semplici da risolvere. Le semireazioni di sintesi in genere sono quelle più facilmente assimilabili.

Reazioni di Sintesi

In una reazione di sintesi da due (o più) reagenti si ottiene un unico composto.

Lo schema di reazione è estremamente semplice

A     +      B      ----->      C (AB)
C contiene ovviamente elementi che derivano da A e B ma i rapporti numerici possono essere diversi rispetto agli elementi semplici. 
Queste reazioni si studiano già quando si prende in esame la nomenclatura dei composti chimici, prendiamo in esame i diversi casi.

CASI POSSIBILI

1- Sintesi di un sale binario a partire dagli elementi

Metallo     +  non-Metallo  ----> Sale binario

Metallo: gli atomi dell'elemento sono tenuti assieme da legami metallici
Non-Metallo: gli atomi dell'elemento sono tenuti assieme da legami covalenti
Sale binario: gli atomi del composto sono ioni tenuti assieme da legame ionico

NB: tra i non-metalli non sono contemplati H e O che formano classi di composti propri
COSE ASSOLUTAMENTE DA RICORDARE:
1- Prima cosa da ricordare
- I metalli non ci danno alcun problema per quanto riguarda formule o stechiometria.
Non sono molecolari ma tenuti assieme da legame metallico, per cui posso tranquillamente staccare un atomo alla volta.
Nella reazione i metalli quindi reagiscono a 1 a 1 e sono indicati semplicemente dal simbolo.

- I non-Metalli invece sono per la maggior parte molecolari e entrano in gioco nella reazione sotto forma di molecole, fa eccezione tra gli altri il Carbonio che quando è in forma di solido covalente si comporta come i metalli, mettendo in gioco un atomo alla volta.
Esempi di elementi molecolari: fosforo, zolfo, Ossigeno, Cloro e Azoto


Principali non-Metalli biatomici: Cloro (Cl2), Fluoro (F2), Bromo (Br2), Iodio (I2), Azoto (N2), Idrogeno (H2) e Ossigeno (O2)
Altri non metalli: Fosforo (P4) e Zolfo (S8)

2- Seconda cosa da ricordare
a- I Metalli del primo e secondo gruppo si combinano SEMPRE donando 1 e 2 elettroni, come pure praticamente tutti quelli del terzo gruppo. Per cui formano soltanto un sale dalla reazione con il non-Metallo.
ad esempio sintesi del Solfuro di Alluminio a partire da Alluminio e Zolfo


L'alluminio appartiene al terzo gruppo e dona tutti i suoi tre elettroni, lo Zolfo, al sesto gruppo necessita di soli 2 elettroni,  per cui devono reagire per forza in rapporto 2:3
Ovviamente la reazione va bilanciata, ma nel caso delle reazioni di sintesi il processo è abbastanza semplice.  (anche se i coefficienti sono abbastanza elevati)


b- I Metalli del quarto, quinto gruppo e metalli di transizione. In questo caso spesso le cose sono più complesse in quanto alcuni di loro possono mettere a disposizione insiemi di elettroni diversi, mentre altri si comportano in modo univoco. (per esempio il Ferro può donare 2 o 3 elettroni, mentre l'Argento dona sempre solo 1 elettrone. Per il quarto gruppo Piombo e Stagno possono donare 2 o 4 elettroni)
In questi casi, quando si dà la semireazione o si specifica il numero di ossidazione o si lascia liberi di evidenziare tutte le possibilità.
Ricordiamo le regole della nomenclatura tradizionale. 
- Per il numero di ossidazione più alto si aggiunge la desinenza -ico. 
- Per quello più basso del metallo -oso.  
- Il metallo si scrive sempre a sinistra e il non-Metallo a destra
- Il nome inizia con il non-Metallo (facciamo ad esempio il Cloro) che prende la desinenza -uro e poi segue il Metallo. Se c'è una sola possibilità si scrive sempicemente di (nome del Metallo)
se ci sono più possibilità si sceglie  in base al numero di ossidazione (vedi esempio seguente)
ESEMPIO: Sintesi del cloruro ferroso e del cloruro ferrico.





Cloruro Ferroso: Il Ferro ha numero di ossidazione +2 quindi il composto è il Cloruro Ferroso.
La reazione è già bilanciata


Cloruro Ferrico: Il Ferro ha numero di ossidazione +3 quindi il composto è il Cloruro Ferrico.
La reazione va bilanciata come in figura


Esercizio: Scrivi le equazioni di reazione delle reazioni di sintesi di sali binari a partire da Piombo e Zolfo, e Rame e Cloro. Se ci sono più possibilità scrivile tutte. 
Bilancia le reazioni e dai i nomi ai sali che si formano





VEDI ANCHE:
Le reazioni chimiche - reazioni di sintesi (1) 
Le reazioni chimiche - reazioni di sintesi (2)
Le reazioni di sintesi - problemi risolti (1)
Le reazioni di sintesi - problemi risolti (2)
Le reazioni di decomposizione 
Reazioni di Scambio semplice

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