Fondamenti di Chimica: Formule e Equazioni per la Rappresentazione di Sostanze e Reazioni

Formule Chimiche: Composizione e Rappresentazione delle Sostanze

Una formula chimica esprime la composizione di una sostanza, sia qualitativamente che quantitativamente. Con la formula è espresso non solo il tipo di elementi che formano la sostanza, ma anche le proporzioni in cui tali atomi sono coinvolti nella composizione. In funzione delle informazioni che forniscono, si distinguono la formula empirica, la formula molecolare e la formula di struttura.

Formula Empirica

La formula empirica fornisce informazioni qualitative, ma la quantità è solo relativa. Essa esprime il tipo di elementi che compongono la sostanza, utilizzando il simbolo di ciascuno di essi, e le relative proporzioni in cui gli atomi di questi elementi si sono combinati nella sostanza.

Formula Molecolare

La formula molecolare indica il numero esatto di atomi di ogni elemento in una molecola della sostanza di cui si tratta. Sono utilizzate per i composti molecolari, anche i più semplici e binari.

Formula di Struttura

La formula di struttura esprime la distribuzione degli atomi nelle molecole, così come il tipo di legame tra gli atomi. Tali formule vengono utilizzate per rappresentare i composti organici.

Determinazione delle Formule Empiriche e Molecolari

La formula empirica di un composto è determinata dall'analisi quantitativa relativa. Conoscendo la massa di ciascun elemento del composto analizzato, si calcola come segue:

1. Si determina il numero di moli di ogni elemento presente nel campione.
2. Si calcola la proporzione tra le moli, prendendo come riferimento l'elemento con il minor numero di moli.
3. I risultati ottenuti vengono espressi come i più piccoli numeri interi che diventano i pedici dell'elemento corrispondente nella formula.

Equazioni Chimiche: Rappresentazione delle Reazioni

Le reazioni chimiche sono rappresentate dalle equazioni chimiche. Un'equazione chimica è un'espressione in cui si riflettono tutte le sostanze coinvolte in una reazione particolare, sia qualitativamente che quantitativamente.

Legge di Conservazione della Massa

Le equazioni chimiche si basano sulla legge di conservazione della massa. Questa legge stabilisce che, in ogni reazione chimica, la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti della reazione. Dalton si basò su questa legge per sviluppare la sua teoria atomica e assegnò la massa atomica a ciascun elemento chimico, basandosi sul confronto tra le masse di diversi elementi che si combinavano con un altro elemento usato come modello.

I chimici hanno iniziato ad utilizzare le equazioni chimiche non solo per esprimere le reazioni chimiche, ma anche come strumento per realizzare calcoli di massa e le proporzioni di reagenti e prodotti. Le equazioni chimiche sono vere equazioni: per una corretta equazione chimica deve contenere lo stesso numero di atomi di ogni classe, sia nei reagenti che nei prodotti. Ciò richiede talvolta l'introduzione di coefficienti (bilanciamento della reazione).

Quando si tratta di sostanze molecolari, ciascun coefficiente può indicare il numero di molecole di tale sostanza coinvolte nella reazione. Tuttavia, non sempre è possibile interpretare i coefficienti di un'equazione chimica come il numero di molecole coinvolte nella reazione. Il coefficiente che precede un reagente o un prodotto in un'equazione chimica, esso non rappresenta il numero di molecole, bensì il numero di moli della sostanza a cui si riferisce.