Rapporti ponderali: calcolo delle quantità che reagiscono

Rapporti ponderali: calcolo delle quantità che reagiscono

Ricordando che i coefficienti stechiometrici di un'equazione chimica bilanciata rappresentano, in scala macroscopica, il numero di moli delle sostanze che reagiscono è allora possibile determinare i rapporti in peso, o rapporti ponderali, tra le specie chimiche.

Ricordiamo che il numero di moli (n) di una sostanza chimica è pari al suo peso in grammi (W), diviso il suo peso molare (P_M)

Se dunque dobbiamo calcolare a quanti grammi corrispondono 2,7 moli di anidride carbonica CO₂, dopo aver calcolato il peso molare consultando la tabella periodica (PM = Peso atomico carbonio + 2 volte il Peso atomico dell'ossigeno = 12 + 2 x 16 = 44), si avrà

Esempi di calcolo ponderale

1) Data la reazione

CH₄ + 2O₂ CO₂ + 2H₂O

Calcolare quanta acqua si forma bruciando 1 Kg di metano.

Dopo aver determinato il peso molare del metano (16 g) ed il peso molare dell'acqua (18g), li moltiplichiamo per i rispettivi coefficienti stechiometrici definendo in tal modo il rapporto in peso in cui reagiscono i due composti, pari a 16/36. In altre parole per ogni 16 grammi di metano che reagiscono si formano 36 grammi di acqua.

Possiamo allora impostare la seguente proporzione

: 36 = 1000 : x

che risolta ci da il seguente risultato: x = 2250 g

2) data la reazione

FeS + 2HCl FeCl₂ + H₂S

calcolare quanti grammi di cloruro ferroso si formano facendo reagire 100 g di solfuro ferroso con 80 g di acido cloridrico. Calcolare quale dei due reagenti non si consuma completamente e quanto ne rimane alla fine della reazione.

Il peso molare del solfuro ferroso FeS è 87,85 g, dell'acido cloridrico HCl 36,45 g ( 2 moli peseranno allora 2 x 36,45 = 72,9 g) , del cloruro ferroso FeCl₂ 126,75 g

Verifichiamo allora se 100 g di FeS reagiscono effettivamente con 80 g di HCl, impostando la seguente proporzione

87,85 : 72.9 = 100 : x

da cui x = 82,98 g di acido cloridrico

Ciò significa che 100 grammi di FeS reagiscono con 82,98 g di HCl. Ma nel sistema sono presenti solo 80 g di HCl. Ne deduciamo che non tutti i 100 g di FeS sono in grado di reagire, mentre l'acido cloridrico reagirà completamente. L'acido cloridrico rappresenta la specie chimica limitante.

Vediamo allora quanti grammi di FeS reagiscono con 80 g di HCl, impostando la seguente proporzione

87,85 : 72,9 = y : 80

da cui y = 96,41 g di FeS

Alla fine della reazione troveremo perciò che 100 - 96,41 = 3,59 g di FeS non hanno reagito.

Per calcolare ora quanto FeCl₂ si forma possiamo impostare una proporzione partendo indifferentemente dal peso di HCl (80g) o di FeS (96,41 g) che reagiscono. Le due proporzioni sono le seguenti

72,9 : 126,75 = 80 : z

87,85 : 126,75 = 96,41 : z

da cui z = 139,1 g di FeCl₂.