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Come bilanciare una reazione chimica
È bene avere chiaro che non esiste “il metodo” per bilanciare una reazione: per molte reazioni chimiche si può effettuare un bilanciamento per tentativi, per altre – più complesse – si possono adottare metodi più sistematici. Di seguito si forniranno alcune linee guida per bilanciare correttamente una reazione chimica.
In particolare, si propone il bilanciamento per la reazione di combustione dell’ammoniaca gassosa, che porta alla formazione di vapore acqueo e monossido di azoto.
- Scrivere correttamente le formule di reagenti e prodotti.
NH3 (g) + O2 (g) -> NO (g) + H2O (g)
- Bilanciare gli atomi di N. Nell’effettuare un bilanciamento, scegliere gli atomi da cui partire può risultare talvolta complesso. Generalmente, è preferibile bilanciare prima gli atomi presenti con meno frequenza sia nei reagenti che nei prodotti: in questa reazione ad esempio, l’azoto compare esclusivamente in NH3 a sinistra e in NO a destra. Vi è un solo atomo di azoto N in entrambi i lati della reazione. Pertanto, ad ora, l’azoto risulta già bilanciato.
NH3 (g) + O2 (g) -> NO (g) + H2O (g)
- Bilanciare gli atomi di H. Si hanno 3 atomi di idrogeno a sinistra e 2 a destra. A questo punto, per bilanciare gli atomi di idrogeno dovrò trovare il minimo comune multiplo – mcm – tra 3 (numero di atomi di H a sinistra della freccia) e 2 (numero di atomi di H a destra). Il mcm, in questo caso 6, corrisponde al numero di atomi di idrogeno che si avranno nei due lati della reazione. Per avere 6 atomi di idrogeno a sinistra si pone come coefficiente di NH3 un 2; invece, a destra, si pone come coefficiente stechiometrico di H2O un 3.
2 NH3 (g) + O2 (g) -> NO (g) + 3 H2O (g)
N.B. Al bilanciamento degli atomi di idrogeno (H) consegue uno sbilanciamento degli atomi di azoto (N). Pertanto, dovrò rivalutare il bilanciamento di N.
2 NH3 (g) + O2 (g) -> NO (g) + 3 H2O (g)
- Bilanciare gli atomi di O. Si hanno 2 atomi di ossigeno a sinistra della linea di reazione e 5 a destra. Non può esserci un numero dispari di atomi di ossigeno a sinistra (in quanto vi è solo una molecola di
), dunque si moltiplicano per due tutti i coefficienti di entrambi i membri della reazione (
mantiene il suo coefficiente, non lo si moltiplica ma lo si modificherà in seguito).
4 NH3 (g) + O2 (g) -> 4 NO (g) + 6 H2O (g)
A questo punto, essendo gli atomi di ossigeno presenti a destra della reazione in numero pari (10), è possibile bilanciare gli atomi di ossigeno a sinistra della linea di reazione:
4 NH3 (g) + 5 O2 (g) -> 4 NO (g) + 6 H2O (g)
- Verificare che sia bilanciato il numero degli atomi di ciascun elemento. Sono presenti 4 atomi di azoto, 12 atomi di idrogeno e 10 atomi di ossigeno in entrambi i lati della reazione.
4 NH3 (g) + 5 O2 (g) -> 4 NO (g) + 6 H2O (g)
È stato riportato un metodo sistematico, ordinato, basato su una scaletta alquanto rigorosa; si ribadisce però che il bilanciamento è una procedura che non segue una metodica specifica.
Solitamente, si bilanciano prima gli atomi presenti con minore frequenza[1] nella reazione, mentre vengono bilanciati per ultimi rispettivamente gli atomi di idrogeno e ossigeno, in quanto – generalmente – risultano essere presenti con maggiore frequenza[2].
Si potranno quindi adottare strategie diverse a seconda del tipo di reazione che si dovrà bilanciare; ciò che però risulta necessariamente fondamentale è la verifica finale: al termine del bilanciamento, ogni atomo dovrà essere presente in egual numero a sinistra e a destra della linea di reazione.
[1] Con “minore frequenza” si intende un atomo presente in un solo reagente e in un solo prodotto
[2] Con “maggiore frequenza” si intende un atomo presente in più di un reagente e/o in più di un prodotto
