Fisica e chimica classe 8: Reazioni chimiche, conservazione della massa e combustione
Fisica e chimica, classe 8 (Portogallo): In una reazione gli atomi si riorganizzano e non si perdono mai; come bilanciare un'equazione, distinguere combustibile e comburente in una combustione e perché bruciare combustibili conta per l'aria e il clima.
Gli atomi cambiano partner
In una reazione chimica i reagenti si trasformano in prodotti: sostanze nuove, con proprietà diverse. Ma gli atomi non si creano né si distruggono, si riorganizzano soltanto: i vecchi legami si rompono e ne nascono altri. Perciò il numero totale di atomi di ogni elemento è uguale prima e dopo. Un'equazione chimica lo mostra: reagenti a sinistra, prodotti a destra e coefficienti che bilanciano gli atomi.
Combustione: cosa brucia e cosa la alimenta
Una combustione è una reazione in cui un combustibile reagisce con un comburente, quasi sempre l'ossigeno dell'aria, liberando energia sotto forma di calore e luce. Il combustibile è ciò che brucia (legno, gas naturale, magnesio); il comburente è ciò che alimenta la combustione (l'ossigeno). Combustioni di laboratorio: il carbonio dà anidride carbonica, C + O₂ → CO₂; lo zolfo dà anidride solforosa, S + O₂ → SO₂; il magnesio dà ossido di magnesio, 2 Mg + O₂ → 2 MgO.
Bilanciare la combustione del metano
Il metano (gas naturale) brucia nell'aria: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O. Conta gli atomi. A sinistra: 1 C, 4 H, 2 O. A destra: 1 C, 2 H, 3 O. Bilancia con i coefficienti, mai con gli indici: 2 H₂O dà 4 H; ora a destra ci sono 2 + 2 = 4 O, quindi 2 O₂ a sinistra. CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Verifica: 1 C, 4 H e 4 O da ogni lato. Il metano è il combustibile; l'ossigeno è il comburente.
La massa non sparisce né appare
Un foglio di carta brucia e la cenere pesa meno della carta: la massa è sparita? No: i gas (CO₂ e vapore acqueo) sono usciti nell'aria. In un recipiente chiuso la massa totale prima e dopo è uguale: è la legge di conservazione della massa, di Lavoisier. Anche il contrario inganna: 2,4 g di magnesio che brucia danno 4,0 g di polvere bianca (ossido di magnesio), più pesante, perché ha preso 1,6 g di ossigeno dall'aria (4,0 − 2,4 = 1,6). Regola: conta sempre i gas.
Inquinanti e clima
Bruciare combustibili fossili (benzina, gasolio, carbone, gas naturale) libera CO₂, un gas serra: più CO₂ nell'atmosfera rafforza l'effetto serra e alimenta il cambiamento climatico. Una combustione incompleta libera anche monossido di carbonio, CO, tossico. I combustibili con zolfo liberano SO₂, che provoca piogge acide, e le particelle di fuliggine danneggiano la respirazione. Per ridurli: trasporti pubblici, efficienza energetica, filtri e marmitte catalitiche, energie rinnovabili.
Metti alla prova quello che hai imparato
In qualsiasi reazione chimica, che cosa è sempre uguale prima e dopo?
- a) Le sostanze presenti
- b) Il numero di molecole
- c) Le proprietà del materiale
- d) Il numero di atomi di ogni elemento
Risposta corretta: d) Il numero di atomi di ogni elemento — Giusto: gli atomi si riorganizzano soltanto, mai creati né distrutti.
Il magnesio brucia nell'ossigeno. Quale equazione chimica bilanciata è corretta?
- a) 2 Mg + O₂ → 2 MgO
- b) Mg + O₂ → MgO
- c) Mg + O₂ → MgO₂
- d) 2 Mg + 2 O₂ → 2 MgO
Risposta corretta: a) 2 Mg + O₂ → 2 MgO — Giusto: 2 Mg e 2 O da ogni lato.
2,4 g di magnesio bruciano nell'aria e danno 4,0 g di polvere bianca. Che cosa spiega la massa in più?
- a) Il riscaldamento ha fatto nuovi atomi di magnesio
- b) 1,6 g di ossigeno dall'aria si sono uniti al magnesio
- c) La legge di conservazione della massa non vale per le combustioni
Risposta corretta: b) 1,6 g di ossigeno dall'aria si sono uniti al magnesio — Giusto: 4,0 − 2,4 = 1,6 g. La massa si conserva quando si conta l'ossigeno preso dall'aria.
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