Cos’è una Formula Chimica?
Una formula chimica rappresenta in modo simbolico la composizione di una sostanza. Utilizza i simboli degli elementi chimici e numeri per indicare la proporzione tra gli atomi.
Esempio: La formula dell’acqua è H2O, indica due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.
Simboli Chimici
I simboli sono abbreviati con una o due lettere (es. H per idrogeno, O per ossigeno). Derivano in genere dal nome latino o inglese dell’elemento.
Tipi di Formule Chimiche
- Formula Molecolare: indica il numero reale di atomi in una molecola (es.
C6H12O6) - Formula Empirica: indica il rapporto minimo tra gli atomi (es.
CH2O) - Formula di Struttura: mostra come gli atomi sono legati tra loro (visiva, introdotta più avanti)
Composti Ionici e Covalenti
I composti ionici sono formati da ioni (cationi e anioni), mentre quelli covalenti sono costituiti da atomi legati da coppie di elettroni condivise.
Esempio:NaCl (cloruro di sodio) è un composto ionico, H2O è covalente.
Bilanciamento delle Equazioni Chimiche
Il bilanciamento di un’equazione chimica serve a rispettare la legge di conservazione della massa: il numero totale di atomi per ciascun elemento deve essere lo stesso nei reagenti e nei prodotti.
Passaggi per bilanciare un’equazione:
- Identifica tutti i reagenti e i prodotti.
- Conta il numero di atomi per ciascun elemento.
- Inserisci coefficienti davanti alle formule per pareggiare il numero di atomi.
- Controlla il bilanciamento complessivo.
Esempio:
Equazione sbilanciata: H2 + O2 → H2O
Bilanciata: 2H2 + O2 → 2H2O
È possibile anche utilizzare metodi algebrici per bilanciare reazioni complesse, ma per iniziare è consigliato procedere per tentativi logici.
Massa Molare e Moli
La massa molare è la massa di una mole di una sostanza, espressa in grammi per mole (g/mol). Si ottiene sommando le masse atomiche di tutti gli atomi presenti in una molecola.
Esempio: La massa molare di H2O è: (2 × 1.008) + 16.00 = 18.016 g/mol
La mole è un’unità di misura che corrisponde a 6.022 × 1023 particelle (numero di Avogadro).
Conoscendo la massa molare e la massa del campione, possiamo calcolare le moli:
Formula:mol = massa / massa molare
Esempio: 36.03 g di H2O → moli = 36.03 / 18.016 = 2.00 mol
Questo è un passaggio essenziale per eseguire calcoli stechiometrici, concentrazioni, e rendimenti.
Calcoli Stechiometrici
I calcoli stechiometrici permettono di determinare le quantità dei reagenti e dei prodotti in una reazione chimica, sulla base dei rapporti molari dell’equazione bilanciata.
Passaggi chiave:
- Bilanciare l’equazione chimica.
- Convertire i dati iniziali (massa, volume) in moli.
- Usare i rapporti molari per calcolare la quantità dell’altro composto.
- Se necessario, riconvertire le moli in grammi o altre unità.
Esempio: Quanti grammi di H2O si formano da 4 mol di O2?
Reazione: 2H2 + O2 → 2H2O
4 mol O2 → 2 mol H2O / 1 mol O2 × 4 mol = 8 mol H2O
Massa = mol × massa molare = 8 × 18.016 = 144.13 g
I calcoli stechiometrici sono fondamentali per prevedere i quantitativi necessari o prodotti nelle reazioni chimiche in laboratorio o su scala industriale.
Soluzioni e Concentrazioni
Una soluzione è una miscela omogenea formata da un soluto (sostanza disciolta) e da un solvente (sostanza che scioglie).
Concentrazione Molarità (M)
La molarità è il numero di moli di soluto presenti in un litro di soluzione:
Formula:M = moli / volume (L)
Esempio: 0.5 mol di NaCl in 1 L di soluzione → M = 0.5 M
Percentuale in Massa (% m/m)
Esprime quanti grammi di soluto ci sono in 100 g di soluzione:
Formula:% = (massa soluto / massa soluzione) × 100
Normalità (N)
La normalità indica gli equivalenti di soluto per litro di soluzione. Dipende dal tipo di reazione:
Formula:N = equivalenti / volume (L)
Diluizione di Soluzioni
Per diluire una soluzione mantenendo costante la quantità di soluto:
Formula:C₁ × V₁ = C₂ × V₂
Esempio: Da 1 M a 0.25 M → 50 mL iniziali → V₂ = (1×50)/0.25 = 200 mL totali
