Reazioni chimiche e stechiometria

La stechiometria è il ramo della chimica che si occupa delle relazioni quantitative fra i reagenti e i prodotti di una reazione. Quando si deve far avvenire una reazione la quantità dei reagenti non può essere scelta a caso, ma tenendo conto  della composizione dei prodotti che si ottengono e oltre che della quantità che si desidera ottenere .

La reazione bilanciata ci indica il numero di molecole coinvolte per ciascuna specie, ma per passare dal livello microscopico a quello macroscopico è necessario calcolare le quantità in grammi. Tali quantità, nella giusta proporzione, vengono indicate come quantità stechiometriche. Le quantità da utilizzare in concreto potranno essere multipli o sottomultipli delle quantità stechiometriche.

In pratica è necessario considerare che  i coefficienti stechiometrici indicano sia il numero di molecole che partecipa alla reazione, sia il numero di moli. I passaggi da effettuare sono:

-scrivere la reazione bilanciata;

-determinare le masse molari delle specie coinvolte;

-calcolare la massa della specie richieste moltiplicando il numero di moli per le masse molari.

Esempio:

Riguardo alla reazione bilanciata:   2 H₂  + O₂  =  2 H₂O

sappiamo che due molecole di idrogeno reagiscono con una molecola di ossigeno per formare due molecole d’acqua. Allo stesso modo possiamo dire che due moli di idrogeno reagiscono con una mole di ossigeno per formare due moli d’acqua

Per passare ai grammi calcoliamo le masse molari:

 H₂ = 2 g/mol,

O₂ = 32 g/mol,

H₂O = 18 g/mol

Le quantità stechiometriche sono:

2 moli di H₂ = 2 mol x 2 g/mol = 4 g

1 mole di O₂ = 1 mol x 32 g/mol = 32 g

2 moli di H₂O = 2 x 18 g/mol = 36 g

dunque potremo far reagire 4 g di idrogeno con 32 di ossigeno per ottenere 36 g di acqua. E potremo scegliere quantità diverse, purché proporzionali a queste.

Quando in una reazione le quantità dei reagenti non rispettano il rapporto stechiometrico, si è in presenza:

-          di un reagente limitante se in quantità inferiore a quella stechiometrica;

-          di un reagente in eccesso se in quantità superiore rispetto alla quantità stechiometrica.

La quantità di prodotto che si forma dipende dalla quantità di reagente limitante. La quantità di reagente in eccesso si ritrova inalterata al termine della reazione.