Come bilanciare una reazione chimica: l’esempio del carburo

Premessa: sotto vi spiegheremo passo passo come si bilancia una reazione chimica prendendo la reazione del carburo come esempio. Pertanto se non avete mai capito come si bilanciano le reazioni e perché lo si fa ve lo spiegheremo molto chiaramente step by step. Aneddoto: Giorno 8 dicembre, dinanzi al camino nonna Gentilina vedendomi spostare il mouse, manifesta tutto il suo stupore per cotanta tecnologia e così inizia a narrare di cosa accadeva nei periodi passati quando ancora l'elettricità stentava ad arrivare nelle case. Qual'era la fonte di illuminazione di quel periodo?? Tra "lu poru Mario", "lu figliu della pora Maria", tra "zia Surina" e le varie dinastie parentali assurde. Storia, principio di funzionamento e reazione chimica: la lampada a carburo fu inventata intorno al 1900 e costituì un'innovazione importante poiché forniva molta più luce delle lampade a petrolio o delle lucerne. In passato ne sono state prodotte versioni adatte all'uso domestico, ed altre utilizzate come fanali per l'illuminazione dei veicoli. La lampada utilizza come combustibile l'acetilene, un gas più leggero dell'aria (formula chimica C2H2), prodotto dalla reazione chimica generata dal contatto dell'acqua con il carburo di calcio (formula chimica CaC2). Come si può vedere dall'immagine a sinistra abbiamo nella parte superiore il serbatoio contenente l'acqua che può essere ricaricato tranquillamente grazie alla bocchetta superiore; nella parte inferiore del serbatoio abbiamo una fessura dalla quale esce l'acqua e il cui flusso viene regolato da una manopola. L'acqua scende quindi nel serbatoio inferiore contenente il carburo. Al contatto tra le gocce d'acqua e il carburo si verifica la reazione chimica che come detto sopra da origine al gas acetilene (composto da due atomi di carbonio e due di idrogeno). Chiaramente maggiore è il flusso d'acqua e maggiore sarà la reazione chimica, quindi maggiore sarà il gas prodotto e di conseguenza maggiore sarà l'illuminazione derivante dalla combustione del gas. Il funzionamento è quindi molto semplice e si basa su una reazione chimica: CaC2 + H2O C2H2 + Ca (OH)2 (reazione sbilanciata) Per bilanciare la reazione dobbiamo fare in modo che il numero totale di atomi a sinistra dell'equazione sia uguale al numero totale di atomi a destra dell'equazione (molto semplice non abbiate paura), adesso vi spiego: A sinistra abbiamo: 1 atomo di calcio+2 atomi di carbonio+2 atomi di idrogeno+1 atomo di ossigeno per un totale di 6 atomiA destra abbiamo: 2 atomi di calcio+2 atomi di idrogeno+1 atomo di calcio+2 atomi di ossido+2 atomi di idrogeno per un totale di 9 atomi Essendo il numero totale di atomi a sinistra diverso da quello di destra si dice che l'equazione è sbilanciata (per il fatto stesso che un equazione debba eguagliare è chiaro che se non c'è eguaglianza cade il principio su cui si fonda l'equazione matematica e questo non va bene da un punto di vista matematico oltre che chimico). Il bilanciamento andrà fatto in questo caso al fine di ottenere da entrambe le parti 9 atomi (se avevamo a sinistra 4 atomi e a destra 10 atomi il bilanciamento andava fatto in modo da ottenere 10, ovvero sempre il valore massimo, non so se sono stato chiaro ma è chiaro che non posso fare il bilanciamento sul numero più piccolo, mica posso toglierli!). Come si fa a bilanciare la reazione/equazione? Attraverso l'introduzione delle molecole. Mentre gli atomi si inseriscono nei pedici nella compilazione corretta dell'equazione (qui per motivi di scrittura non riusciamo a farlo ma su word o su carta scritta lo potete fare benissimo. Allora la domanda che fossi in voi mi farei è come distinguo in questa notazione gli atomi dalle molecole??? Bravi, ottima domanda!! Semplice il numeretto delle molecole si trova alla sinistra dell'elemento mentre il numeretto degli atomi si trova alla destra dell'elemento quindi non potete confonderli!!), le molecole si inseriscono anteponendo o post-ponendo il numeretto all'elemento che andrà a moltiplicare il numero degli atomi di una quantità pari al valore del numeretto (non abbiate paura è più semplice di come si pensi). N.b. la presenza della parentesi è importante perché significa che il numeretto di molecole andrà a moltiplicare solo gli atomi degli elementi presenti all'interno delle parentesi. CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca (OH)2 (reazione bilanciata) Perché è bilanciata? Perché il numero di atomi totale a sinistra è uguale a quello di destra (9 atomi a sinistra e 9 a destra). Analisi: A sinistra abbiamo un atomo di calcio, a destra un atomo di calcio (ok)A sinistra abbiamo due atomi di carbonio, a destra abbiamo due atomi di carbonio(ok)A sinistra abbiamo 2 atomi di idrogeno moltiplicati per 2 molecole ovvero 4 atomi di idrogeno, a destra abbiamo 2 atomi di idrogeno nella prima parte che si sommano 2 atomi di idrogeno nella seconda parte per un totale a sinistra di 4 atomi di idrogeno (ok)A sinistra abbiamo 2 molecole di ossigeno ovvero 2 atomi, a destra abbiamo 2 molecole di ossigeno ovvero due atomi (ok) Tutti e 4 gli elementi fondamentali (Ca, C, H, O) risultano bilanciati quindi l'equazione si dice bilanciata. Volete essere sicuri proprio al 200% di aver azzeccato? Beh andate su questo link dove potrete verificare il corretto bilanciamento dell'equazione! I prodotti della reazione sono acetilene e idrossido di calcio (quella che in termini comuni è conosciuta come calce spenta). Questo tipo di lampada ha sostituito in passato nell'uso minerario le precedenti a olio per la sua praticità di utilizzo, per la chiarezza della luce generata dalla fiamma dell'acetilene e per il basso costo del carburo di calcio, che si ottiene a partire dal carbonato di calcio. UTILI: TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

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