Stechiometria delle reazioni chimiche

Le reazioni chimiche sono i processi attraverso cui le sostanze modificano la propria composizione: sono trasformazioni della materia di tipo irreversibile.

Nelle espressioni che simboleggiano le reazioni, le molecole delle sostanze reagenti vengono indicate a sinistra di una freccia che mostra il senso in cui avviene la reazione e le molecole delle sostanze prodotte dalla reazione vengono indicate a destra.

Reagenti → Prodotti

La stechiometria (greco στοιχεῖον "elemento" e μέτρον "misura")  è il ramo della chimica che studia le relazioni numeriche fra elementi e composti e le proporzioni secondo le quali essi si combinano e prendono parte alle reazioni chimiche. L'unità di misura per esprimere le quantità di materia in gioco è la mole.

Fu Dalton che mise le basi della stechiometria assumendo la natura atomica degli elementi chimici e formulando le leggi della conservazione della massa e delle proporzioni definite.

La prima asserisce che in ogni processo chimico la massa dei reagenti deve essere uguale alla massa dei prodotti di reazione.

legge di conservazione della massa

Dimostrazione sperimentale delle legge di conservazione della massa nel caso della combustione.

La seconda afferma che in un composto i vari elementi sono presenti con rapporti ponderali fissi e in base a essa si possono scrivere le formule: così per l'acqua la formula H2O indica che nel composto «acqua» sono combinati due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.

Le regole della stechiometria permettono di ricavare le equazioni chimiche, che indicano sia la qualità dei reagenti e dei prodotti, sia le proporzioni ponderali secondo le quali i processi chimici si realizzano. Ad esempio consideriamo la reazione tra la base NaOH e l'acido H2SO4 da cui si ottiene il sale Na2SO4 e H2O. Per la legge della conservazione della massa l'equazione chimica sarà:

2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O

cioè 2 moli di NaOH reagiscono con una mole le di H2SO4 per dare una mole di Na2SO4 e 2 moli di H2O.

Data l'equazione chimica possiamo poi calcolare le quantità dei vari composti. Ad esempio possiamo calcolare quanti grammi di acqua si produrranno per reazione completa fra 147 g di acido solforico e un eccesso di idrossido di sodio: essendo la massa molare di H2SO4 pari a 98 g/mol e quello dell'acqua pari a 18 g/mol si avrà la proporzione:

98 : (18x2) = 147 : X

Da cui si ricava X = grammi di H2O prodotta = 54 grammi.

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