2 Scrivere una reazione chimica

Che cos’è un'equazione chimica? 
Come si scrive? 
Quando un'equazione è bilanciata? 

La scoperta della legge di conservazione della massa e di quella delle proporzioni definite, insieme alla sistemazione degli elementi nella tavola periodica, ha permesso ai chimici di stabilire regole precise per rappresentare reagenti e prodotti nelle reazioni chimiche. Per descrivere in modo chiaro e sintetico una reazione chimica si ricorre infatti a un sistema di simboli detto equazione chimica.
Come abbiamo visto, nella tavola periodica ogni elemento chimico è rappresentato da un simbolo costituito da una o due lettere, che di solito sono l’iniziale del nome latino dell’elemento; per esempio, la H di idrogeno deriva dal termine latino hydrogenium. Per indicare una molecola si usa una formula chimica in cui si scrivono in successione i simboli degli elementi che la costituiscono.
Se compaiono più atomi dello stesso elemento, il loro numero accompagna in basso a destra il simbolo di quell’elemento; per esempio, come abbiamo visto, la molecola dell’acqua è formata da due atomi di idrogeno (H) e da uno di ossigeno (O) e la sua formula è H₂O (3).
La molecola di anidride carbonica è formata invece da un atomo di carbonio e due di ossigeno e ha formula chimica CO₂: per questo motivo si può chiamare anche diossido (oppure biossido) di carbonio (4).
Il processo che si svolge nel corso di una reazione è indicato da una freccia che mostra in quale direzione avviene la trasformazione: a sinistra della freccia si scrivono i reagenti, specificando il numero delle molecole che entrano nella reazione, a destra si scrivono i prodotti, indicando il numero delle molecole che si formano nella reazione.
Come afferma la legge della conservazione della massa, a sinistra e a destra della freccia è sempre presente lo stesso numero di atomi di ogni elemento, ma le molecole sono diverse (gli atomi restano gli stessi, ma cambiano le molecole che essi formano).

Vediamo per esempio la reazione di sintesi dell’acqua. In essa entrano due reagenti, le molecole biatomiche di idrogeno e ossigeno (separate dal segno di addizione), ed esce un composto: l’acqua. Per esprimere la reazione potresti quindi scrivere:

In base alla legge della conservazione della massa, però, l’equazione che abbiamo appena visto della reazione di sintesi dell’acqua risulta sbagliata, perché nei reagenti compaiono 2 atomi di ossigeno e nel prodotto solo 1. Per correggere l’equazione bisogna bilanciarla, indicando il numero esatto di molecole che intervengono. L’equazione corretta (5) è dunque:

(5) Reazione di sintesi dell’acqua

Due molecole di idrogeno reagiscono con una molecola di ossigeno formando due molecole d’acqua. Si dice che l’equazione è bilanciata perché il numero di atomi è uguale nei reagenti e nel prodotto.

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Non sempre le reazioni danno vita a un solo prodotto. Può accadere, infatti, che gli atomi dei reagenti, per la legge delle proporzioni definite, non possano combinarsi tutti per originare il prodotto considerato, e che quelli “avanzati”, non potendo legarsi allo stesso modo, stabiliscano dei legami diversi.
Per fare un esempio, prendiamo ancora in considerazione la sintesi dell’acqua. Se come reagenti abbiamo 2 molecole di idrogeno (H₂) e 3 molecole di ossigeno (O₂), non tutti gli atomi possono trovare legami utili formando solo molecole d’acqua (H₂O), perché l’idrogeno “finisce” quando si sono formate 2 molecole d’acqua, che richiedono 4 atomi di idrogeno e 2 di ossigeno, mentre restano ancora 2 delle 3 molecole di ossigeno disponibili all’inizio. Gli atomi di ossigeno in eccesso restano allora legati a formare 2 molecole di ossigeno.