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Il bilanciamento delle equazioni chimiche è un'operazione fondamentale per rappresentare in modo corretto i rapporti quantitativi delle sostanze che prendono parte ad una reazione chimica. Ricordiamo che non bisogna confondere reazione ed equazione chimica. La prima è una trasformazione delle sostanze in cui non si crea né distrugge materia ma ci sono solo atomi dei reagenti che modificano i loro legami nei prodotti, formando nuove sostanze. Le equazioni chimiche invece sono scritture abbreviate, sintetiche, simboliche delle reazioni chimiche. Quindi quelle rappresentate in basso sono equazioni che rappresentano le trasformazioni (reali) che avvengono in natura o in un laboratorio. In generale, nelle reazioni chimiche c'è la rottura di alcuni legami e la formazione di legami chimici nuovi.

Il bilanciamento di un'equazione chimica deve fare in modo che il tipo e il numero di atomi presenti nei prodotti sia lo stesso di quelli dei reagenti, rispettando quindi la legge di conservazione della massa (o legge di Lavoisier). Spesso il bilanciamento è un'operazione abbastanza semplice perché i coefficienti da inserire sono numeri interi piccoli e determinabili a prima vista. Nota bene: una buona parte delle reazioni chimiche riguardanti i composti inorganici, avviene in soluzione acquosa, cioè i reagenti per essere mescolati vengono prima sciolti in acqua per consentire il contatto tra le particelle. Questo può determinare un'interazione tra reagenti, acqua e prodotti. Tralasciando le reazioni di ossido-riduzione che vedremo a parte, vediamo i passaggi da seguire per il bilanciamento. 1. Si analizzano e si contano gli atomi dei reagenti e dei prodotti, determinando quali devono essere bilanciati; 2. Generalmente si parte dai metalli, si prosegue con i non metalli e infine con l'idrogeno e l'ossigeno; 3. Si bilanciano gli elementi uno alla volta, inserendo gli opportuni coefficienti davanti agli atomi o alle molecole. Ricorda: un coefficiente anteposto ad una formula, si riferisce a tutti gli atomi della formula! 4. Si ricontrollano e si ricontano gli atomi dei vari elementi apportando eventuali ulteriori correzioni ai coefficienti. 5. I coefficienti devono essere formati da valori interi, i più piccoli possibili e quando è 1, si omette. Ad esempio la scrittura:

4NaOH + 2H ₂SO ₄ -> 2Na ₂SO ₄ + 4H ₂ O è errata perché tutti i coefficienti sono multipli di 2 e perciò non sono quelli minimi. La scrittura corretta è:

Alcuni esempi sono stati svolti in classe e altri sono presenti sul libro di testo. Esercitati nel bilanciamento delle seguenti equazioni, scrivi i nomi IUPAC dei composti presenti, scrivi come si leggono (le informazioni che forniscono) le equazioni bilanciate e il tipo di reazione chimica che rappresentano.

Na + O 2 -> Na ₂ O

K + O 2 -> K ₂ O

Cu + O 2 -> Cu ₂ O

Cu + O 2 -> CuO

Fe + O 2 -> FeO

CH ₄ + O 2 -> H ₂O + CO( in carenza di ossigeno)

NaClO ₃ -> NaCl + O ₂

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DIDATTICA di SCIENZA della MATERIA e divulgazione scientifica

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Il bilanciamento delle equazioni chimiche è un'operazione fondamentale per rappresentare in modo corretto i rapporti quantitativi delle sostanze che prendono parte ad una reazione chimica. Ricordiamo che non bisogna confondere reazione ed equazione chimica. La prima è una trasformazione delle sostanze in cui non si crea né distrugge materia ma ci sono solo atomi dei reagenti che modificano i loro legami nei prodotti, formando nuove sostanze.

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a sezione si apre con la presentazione di un testo fondamentale della cultura scientifica del secolo XVIII. Ci fa piacere, anche per un giusto apprezzamento dell'opera degli insegnanti e degli studenti dell'Istituto Tecnico Industriale Statale di Livorno "Galileo Galilei", utilizzare, a proposito di Lavoisier, questo breve profilo presentato nella pagina web del loro Museo della Chimica:
"Il '700 è il secolo dell'Illuminismo: si crede nella superiorità dello spirito scientifico su ogni forma di oscurantismo. La chimica, a grandi passi, si avvia a diventare una scienza. Nasce il concetto di gas.
Nel 1724 il reverendo Hales utilizzò un bagno idropneumatico per raccogliere i gas facendoli gorgogliare in ampolle capovolte riempite d'acqua. Sulla scia di Hales, Joseph Black (1728-99), in Inghilterra, per cottura dei carbonati di magnesio e di calcio riuscì a ottenere un gas, definito aria fissa (chiamata successivamente anidride carbonica).
Nel 1766 Henry Cavendish scopriva un altro gas, l' aria infiammabile (successivamente chiamato idrogeno), ottenuta facendo agire l'acido solforico e l'acido cloridrico diluiti su diversi metalli.
Vengono messe a punto apparecchiature per la produzione di gas come quella del dottor Nooth (1775) per preparare acqua contenente anidride carbonica sul cui modello venne sviluppato successivamente l' apparecchio di Kipp (1844) per la produzione di acido solfidrico. È solo verso la fine del secolo che la chimica diventa scienza, modernamente intesa, quando l'indagine sperimentale viene strettamente correlata con le teorie interpretative dei fenomeni osservati. Questo passaggio è caratterizzato dall'opera di A. L. Lavoisier (1743-1794). Lavoisier introdusse l'utilizzo della bilancia in laboratorio: questa innovazione provocò un profondo mutamento nella chimica di quei tempi anche perchè fino a quel momento la studio dei fenomeni chimici era stato quasi esclusivamente qualitativo.
Lavoisier realizzò la decomposizione dell'acqua che lo portò ad affermare che l'acqua non è un elemento, ma un composto ricavato dalla combinazione di due gas: fece passare vapore acqueo su ferro di una canna di fucile riscaldato al rosso. L'ossigeno si combinò col ferro e l'idrogeno posto in libertà venne raccolto nella campana di raccolta.
Pochi anni dopo due chimici inglesi, Nicholson e Carlisle, stimolati dall'invenzione della pila di Volta, fecero passare nell'acqua una corrente elettrica e videro, in corrispondenza delle piastrine di metallo che avevano immerso nell'acqua, delle bollicine di gas.
Avevano decomposto l'acqua nei suoi due componenti, idrogeno ed ossigeno.

Monsieur de Lavoiser e sua moglie Marie-Anne Pierrette Paulze (1788). Olio su tela di Jacques-Louis David (1748-1825)

Questa decomposizione, attuata dalla corrente elettrica, prende il nome di elettrolisi. È possibile ottenere l'elettrolisi dell'acqua utilizzando un dispositivo opportuno, il voltametro di Hoffmann. Nel XVIII secolo furono impiegati come strumenti scientifici i primi calorimetri. I fenomeni della combustione e la natura del calore erano ampiamente studiati. Fu Lavoisier ad introdurre il termine calorimetro ed egli stesso costruì con Laplace un calorimetro a ghiaccio. Nel 1885 Berthelot ideò un calorimetro di combustione a bomba, di cui la bomba calorimetrica di Mahler è una versione successiva. Lavoisier, che era coinvolto in una organizzazione per la riscossione delle imposte durante la monarchia, fu arrestato durante la Rivoluzione francese e ghigliottinato. "È bastato un momento per tagliare quella testa, e forse non basterà un secolo per generarne un'altra pari alla sua." (Laplace)"

Istituto Galileo Galilei (consultato il 1 ⁰ febbraio 2011)

Ad integrazione del testo precedente aggiungiamo qualche ulteriore informazione. ((
"La fisiologia diverrà una vera scienza solo nel secolo XIX. La prima grande figura in questo campo è tuttavia quella di Lavoisier. [...] Dopo la sua scoperta dell'ossigeno e della sua funzione nei processi di combustione, egli respinse tutte le teorie sino a quel momento ammesse sulla respirazione, la cui funzione era ritenuta, da Aristotele in poi, quella di raffreddare il sangue. Con sperimentazioni precise e brillanti, Lavoisier dimostrò che la respirazione si riduce ad una combustione prodotta dall'ossigeno presente nell'aria, che viene introdotto nell'organismo mediante l'inspirazione."
Storia della scienza, a cura di Maurice Dumas. Vol. IV: Le scienze biologiche, Bari, Laterza, 1976)

"L'ultimo e ben noto libro di Lavoisier è il Traité élémentaire de chimie (1789). Questo trattato è una esposizione delle scoperte di Lavoisier e dei suoi discepoli (Guyton de Morbeau, Berthollet, Fourcroy e Monge) ed una introduzione ad un nuovo modo di fare chimica. Inizia, significativamente, dopo il famoso Discours préliminaire, con l'esposizione della teoria della vaporizzazione e degli stati della materia. Il Dictionary of scientific biography, editor in chief C.C. Gillispie. Vol. 3, New York, C. Scribner, 1971)
(Traduzione a cura di Piero Negrini) Discours préliminaire è una difesa della nuova chimica con la sua nuova nomenclatura ed è anche un piccolo saggio sulla pedagogia scientifica e sul suo metodo."

"La dottrina chimica di Lavoisier si propone di disegnare con scrupolosa esattezza la superficie apparente dei fenomeni materiali che l'uomo arriva a conoscere; non vorrà fare a meno di ciò e rifiuterà di accontentarsi di osservazioni superficiali; esigerà lunghe ricerche, strumenti molto costosi e con il massimo grado di precisione; questa dottrina non vorrà fare di più, né uscirà mai dal dominio che si è proposta di esplorare; rifiuterà gelosamente ogni speculazione che superi il proprio oggetto, sdegnerà le ipotesi formulate dai filosofi greci o da altri rispettabili antichi e non porrà altre questioni se non quelle che nascono nel corso del suo proprio sviluppo." (Helene Metzger,
La philosophie de la matière chez Lavoisier, Paris, Hermann, 1934)
(Traduzione a cura di Piero Negrini)

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a sezione si apre con la presentazione di un testo fondamentale della cultura scientifica del secolo XVIII. Ci fa piacere, anche per un giusto apprezzamento dell'opera degli insegnanti e degli studenti dell'Istituto Tecnico Industriale Statale di Livorno "Galileo Galilei", utilizzare, a proposito di Lavoisier, questo breve profilo presentato nella pagina web del loro Museo della Chimica: "Il '700 è il secolo dell'Illuminismo: si crede nella superiorità dello spirito scientifico su ogni forma di oscurantismo.

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In chimica la legge di Lavoisier, nota anche come legge di conservazione della massa, è una legge ponderale ed afferma che: nel corso di una reazione chimica la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti.

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Come si è arrivati alla legge di Lavoisier

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Nel XVIII secolo un chimico francese di nome Antoine Laurent Lavoisier