Bilanciamento delle reazioni chimiche

Vorrei approfittare di questo spazio per discutere di quello che mi sembra essere uno degli argomenti più ostici per chi si affaccia per la prima volta alla Chimica, ovverosia il bilanciamento di una reazione chimica illustrando un piccolo metodo che conosco.

In quanto studente universitario di Chimica vengo spesso avvicinato da studenti al primo anno delle superiori che vogliono tentare di imparare un metodo per bilanciare queste reazioni chimiche, in quanto si sentono insicuri con il metodo che è stato loro spiegato.

La domanda più giusta che questi studenti si dovrebbero porre è: ” perché è così difficile bilanciare una reazione chimica?”

La mia risposta è: ” É così difficile bilanciare una reazione chimica perchè i metodi che si impiegano normalmente non sono sistematici”.

Quel che intendo dire è che nel bilanciamento di una reazione normalmente si procede “per tentativi” fino a giungere ai coefficienti stechiometrici corretti. Esistono metodi sistematici che, però, implicano delle conoscenze di matematica che uno studente ai primi anni delle superiori non può avere, per cui non si possono spiegare. Il metodo che vi voglio illustrare con qualche esempio tenta di portare questi metodi sistematici alla portata di uno studente delle superiori.

Innanzitutto, bilanciare una reazione chimica significa trovare dei coefficienti stechiometrici da porre davanti alla formula delle specie chimiche che costituiscono i reagenti ed i prodotti della reazione, in modo tale che, il numero totale degli atomi di tutti degli elementi presenti fra i reagenti sia uguale a quello fra i prodotti, questo per la conservazione della massa.

Consideriamo la reazione:

poniamo davanti ad ogni specie chimica dei parametri arbitrari in questo modo:

facciamo il bilancio degli atomi di N fra i due membri della reazione:

per cui possiamo scrivere:

facciamo il bilancio degli atomi di H  fra i due membri della reazione:

da cui si ricava:

per cui possiamo scrivere:

facciamo il bilancio degli atomi di O fra i due membri dell’equazione:

da cui si ricava:

per cui possiamo scrivere:

ponendo a=4 (scelta fatta per ottenere coefficienti interi) abbiamo infine:

che è la reazione bilanciata.

Consideriamo un secondo esempio:

poniamo i parametri arbitrari davanti ad ogni specie chimica:

facciamo il bilancio degli atomi di N:

da cui si può scrivere:

facciamo il bilancio degli atomi O:

per cui:

da cui possiamo scrivere:

facciamo il bilancio degli atomi di H:

per cui:

da cui possiamo scrivere:

facciamo il bilancio degli atomi di I:

per cui:

per cui possiamo scrivere:

ponendo a=2 (per avere coefficienti stechiometrici interi) abbiamo infine:

che è la reazione bilanciata.

Penso che questi due esempi abbiano chiarito i passi fondamentali del metodo che volevo proporvi ossia:

1-assegnare i parametri arbitrari ad ogni specie chimica che compare nella reazione

2- attraverso gli opportuni bilanci degli atomi andare ad eliminare progressivamente tutti i parametri tranne uno

3- assegnare a questi parametri un valore opportuno in modo tale da ottenere coefficienti interi

il passo più difficile è senz’altro il numero 2, infatti non esiste una regola per dire quale sia il bilancio atomico più opportuno da fare se non forse di cercare di fare quello” più semplice possibile”

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