Impariamo in questo articolo a bilanciare le reazioni chimiche, verranno trattate sia reazioni inorganiche che organiche.
PER LE REAZIONI REDOX RIMANDO AGLI ARTICOLI DEDICATI.
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Bilanciare la seguente reazione:
HCl + Na2CO3 ======> H2CO3 + NaCl
Le reazioni chimiche sono del tutto e per tutto delle equazioni matematiche, la quantità a destra e a sinistra della freccia devono essere uguali. Ci serve lo stesso numero di atomi a destra e sinistra per essere poter dire che una reazione è bilanciata.
Per bilanciare nella maniera corretta non ci resta che contare gli atomi e aggiungere dei numeri interi davanti alla molecola che ci interessa così da far tornare i conti.
Partiamo con l’H:
- A sinistra è presente solo un H (HCl) mentre a destra ne sono presenti 2 di H (H2CO3), non ci resta che mettere un 2 davanti alla molecola di HCl. Diventa quindi:
- 2HCl + Na2CO3 ======> H2CO3 + NaCl
Continuiamo e il prossimo elemento che consideriamo è il Cl:
- Ora a sinistra sono presenti 2 Cl (2HCl) mentre a destra solo un Cl (NaCl), anche in questo caso moltiplichiamo X2 la molecola dove manca il Cl. Ottengo quindi:
- 2HCl + Na2CO3 ======> H2CO3 + 2NaCl
Se ora consideriamo gli altri atomi vediamo che tutto torna. A sinistra ho 2 Na e a destra sempre 2 Na, di C ne ho uno a sinistra e uno a destra mentre di O ne ho 3 a sinistra e 3 a destra, non devo moltiplicare per nessun numero.
Se ora contando gli atomi vedo che tutto torna allora vuol dire che il bilanciamento è finito.
La reazione bilanciata è:
2HCl + Na2CO3 ======> H2CO3 + 2NaCl
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Bilanciare la seguente reazione:
H2 + N2 ======> NH3
Cominciamo con il focalizzare l’attenzione su H:
- A sinistra abbiamo 2 H (H2) mentre a destra ne abbiamo 3 di H (NH3), chiaramente non basterà moltiplicare a destra o sinistra per un numero intero. Per risolvere il problema dobbiamo trovare il minimo comune multiplo tra 2 e 3, questo ci permetterà di mettere in comunicazione questi due numeri che non sono multipli tra di loro. Il numero che cerchiamo è 6. Dividiamo ora il 6 per il numero di atomi che abbiamo a sinistra e poi facciamo anche a destra per ottenere lo stesso numero di atomi. 6:2 = 3 mentre 6:3 = 2
- 3H2 + N2 ======> 2NH3
Avendo messo il coefficiente 2 davanti a NH3 ho bilanciato anche N visto che ora ne ho 2 a sinistra e 2 a destra.
La reazione bilanciata è:
3H2 + N2 ======> 2NH3
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Bilanciare la seguente reazione:
Fe(OH)3 + H2SO4 ======> H2O + Fe2(SO4)3
Partiamo con Fe:
- A destra abbiamo 2 Fe (Fe2(SO4)3) mentre a sinistra ne abbiamo solo 1 di Fe (Fe(OH)3), moltiplichiamo quindi X2 la parte di sinistra dove è presente Fe. Otteniamo che:
- 2Fe(OH)3 + H2SO4 ======> H2O + Fe2(SO4)3
Passiamo a considerare S:
- A destra ho ben 3 S (Fe2(SO4)3) mentre a sinistra solo 1 S (H2SO4), moltiplico quindi a sinistra X3 per ottenere:
- 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 ======> H2O + Fe2(SO4)3
Ecco ora un piccolo trucchetto.
Perchè abbiamo saltato O e H? Siccome questi elementi compaiono in quasi tutti i composti sono più difficili da bilanciare, si preferisce cominciare a sistemate gli elementi che sono presenti solo in 2 composti, come Fe e S nel nostro caso, e poi continuare con gli altri.
Continuiamo con H:
- Facendo i conti a sinistra, dove abbiamo già dato i coefficienti ai composti, otteniamo ben 6 + 6 = 12 H. I primi 6 derivano da 2Fe(OH)3 mentre gli altri 6 derivano da 3H2SO4, basta moltiplicare il numero messo davanti alla molecola con il numero sotto l’atomo che stiamo considerando. Quanti H abbiamo a destra? Solo 2 H (H2O) dobbiamo quindi aggiungere altri 10 H così che 2+10 = 12. Ogni molecola di H2O porta 2 H alla volta quindi per aggiungere 10 H dobbiamo aggiungere altre 5 molecole di H2O a quella già presente per un totale di 6, diventa quindi:
- 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 ======> 6H2O + Fe2(SO4)3
Occupiamoci ora di O:
- Ora che abbiamo dato i coefficienti a tutti in teoria anche O dovrebbe essere stato bilanciato visto che è legato in qualche modo agli altri elementi. Per scrupolo verifichiamo se così è stato. A sinistra abbiamo 6 + 12 = 18 O, 6 derivano da 2Fe(OH)3 mentre gli altri 12 da 3H2SO4. A destra abbiamo sempre 6 + 12 = 18 O, 6 derivano da 6H2O mentre gli altri 12 da Fe2(SO4)3.
La reazione bilanciata è:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 ======> 6H2O + Fe2(SO4)3
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Bilanciare la seguente reazione:
C6H8O7 + Ca(OH)2 ======> Ca3(C6H5O7)2 + H2O
In questa reazione vediamo la presenza di un composto organico, l’acido citrico che reagisce con idrossido di calcio che è una base, una classica reazione acido-base. Può sembrare un tantino difficoltosa a primo impatto ma non la è per niente.
Ci conviene partire da Ca visto che compare solo in 2 composti:
- A destra sono presenti 3 Ca mentre a sinistra solo 1, bisogna moltiplicare X3. Si ottiene:
- C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 + H2O
Il prossimo elemento da considerare è il C perchè anche lui compare solo in 2 composti:
- Notiamo che a destra il gruppo C6 è presente 2 volte (Ca3(C6H5O7)2) mentre a sinistra è presente solo 1 volta, moltiplichiamo X2 a sinistra. Otteniamo:
- 2C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 + H2O
Ora che abbiamo sistemato tutti i coefficienti a sinistra possiamo passare a considerare H.
- A sinistra abbiamo ben 16 + 6 = 22H mentre a destra abbiamo solo 10 + 2 = 12H. Possiamo ora pensare di cambiare il coefficiente davanti a Ca3(C6H5O7)2 oppure davanti a H2O, quel è la scelta più sensata? Ovviamente quella di cambiare il coefficiente davanti a H2O, se cambiamo Ca3(C6H5O7)2 dobbiamo poi cambiare anche i coefficienti dei reagenti e non avrebbe senso visto che Ca e C ormai sono stati bilanciati. Aggiungiamo quindi altri 10 H che si tramutano in 5 di H2O che sommata alla molecola già presente fa 6 H2O. Otteniamo:
- 2C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 + 6H2O
Per conferma guardiamo anche O:
- A sinistra abbiamo 14 + 6 = 20 O mentre a destra abbiamo 14 + 6 = 20 O.
La reazione bilanciata è:
2C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 + 6H2O
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Bilanciare la seguente reazione:
HgCl2 + KI ======> K2[HgI4] + KCl
Bilanciamo ora una reazione dove a formarsi è un complesso, in questo caso K2[HgI4].
Partiamo da I visto che compare solo in 2 composti:
- A destra abbiamo 4 I mentre a sinistra solo 1 I, moltiplichiamo a sinistra X4 e otteniamo:
- HgCl2 + 4KI ======> K2[HgI4] + KCl
Passiamo ora a Cl:
- A sinistra abbiamo 2 Cl mentre a destra solo 1, moltiplichiamo X2 a destra e otteniamo:
- HgCl2 + 4KI ======> K2[HgI4] + 2KCl
Così abbiamo bilanciato sia Cl sia K visto che di K ne abbiamo 4 a sinistra e 4 a destra.
La reazione bilanciata è:
HgCl2 + 4KI ======> K2[HgI4] + 2KCl
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Bilanciare la seguente reazione:
SiF4 + H2O + KCl ======> H4SiO4 + K2SiF6 + HCl
Questa reazione a differenza di quelle viste in precedenza vede la comparsa di altre 2 specie chimiche e quindi il discorso si complica un po’.
Come sempre partiamo da un elemento che risulta essere presente solo in 2 composti, partiamo quindi da F:
- A sinistra abbiamo 4 F mentre a destra ne abbiamo 6 di F, ovviamente 4 e 6 non sono multipli tra di loro e per farli comunicare dobbiamo trovare il minimo comune multiplo e poi dividere, come nell’esercizio 2. Il minimo comune multiplo tra 4 e 6 è 12. Facendo i conti per SiF4 ottengo 12:4 = 3, mentre per K2SiF6 ottengo 12:6 = 2.
- Inserendo i coefficienti ottengo:
- 3SiF4 + H2O + KCl ======> H4SiO4 + 2K2SiF6 + HCl
Bilanciamo ora K:
- A destra abbiamo 4 K mentre a sinistra solo 1, non ci resta che moltiplicare X4 e otteniamo:
- 3SiF4 + H2O + 4KCl ======> H4SiO4 + 2K2SiF6 + HCl
Occupiamoci di Cl:
- Abbiamo 4 Cl a sinistra e solo 1 Cl a desta, moltiplichiamo X4 e otteniamo:
- 3SiF4 + H2O + 4KCl ======> H4SiO4 + 2K2SiF6 + 4HCl
Passiamo ora ad H:
- Siccome a destra abbiamo 4 + 4 = 8 H dobbiamo averne 8 anche a sinistra, per farlo mettiamo un 4 davanti ad H2O.
- 3SiF4 + 4H2O + 4KCl ======> H4SiO4 + 2K2SiF6 + 4HCl
Ora è tutto bilanciato, di Si ne abbiamo 3 sia a destra che a sinistra e di O ne abbiamo 4 a destra e a sinistra.
La reazione bilanciata è:
3SiF4 + 4H2O + 4KCl ======> H4SiO4 + 2K2SiF6 + 4HCl
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Bilanciare la seguente reazione:
AsCl3 + H2S ======> HCl + As2S3
In questo caso possiamo partire da qualsiasi elemento, suggerisco di partire da As:
- A destra abbiamo 2 As mentre a sinistra solo 1 As, moltiplichiamo quindi X2 a sinistra e otteniamo:
- 2AsCl3 + H2S ======> HCl + As2S3
Bilanciamo Cl:
- Ora ci troviamo con 6 Cl a sinistra e solo 1 Cl a destra, moltiplichiamo a destra X6 per ottenere:
- 2AsCl3 + H2S ======> 6HCl + As2S3
Passiamo ora ad H:
- A destra ho ben 6 H mentre a sinistra solo 2, per rendere uguale la situazione devo aggiungere altri 4 H e per farlo devo mettere 2 molecole di H2S in più, per un totale di 3, ottengo quindi:
- 2AsCl3 + 3H2S ======> 6HCl + As2S3
Se ora controllo anche S mi accorgo che ne ho 3 a destra e 3 a sinistra.
La reazione bilanciata è:
2AsCl3 + 3H2S ======> 6HCl + As2S3
