Come bilanciare una reazione chimica con 5 tool online

Come bilanciare una equazione chimica tra primo e secondo membro con Wolframalpha e altri tool online e come fare dei calcoli stechiometrici

Le reazioni chimiche sono delle trasformazioni della materia che avvengono senza variazioni misurabili di massa. In realtà una seppur piccolissima variazione di massa c'è sempre, quando c'è sviluppo di calore, per la nota equazione di Einstein, che fissa la correlazione tra massa e energia. Un discorso analogo si può fare quando una reazione chimica assorbe calore dall'ambiente.

Ad ogni reazione chimica è associata una equazione chimica dove a primo membro sono inserite le formule chimiche dei composti reagenti e, al secondo membro, quello dei prodotti ottenuti dalla reazione. Le reazioni chimiche avvengono tramite la rottura di legami chimici intramolecolari creati dagli elettroni, specialmente quelli presenti o assenti nell'ultimo guscio elettronico, ovvero i più esterni, che determinano la valenza di un elemento e quindi le sue proprietà chimiche.

Le reazioni chimiche sono quanto di più comune esista e tutti i giorni assistiamo a innumerevoli reazioni, per esempio quando cuciniamo, se guidiamo l'automobile o se togliamo la ruggine da un metallo. Anche la digestione degli alimenti che ingeriamo, non è altro che una successione di reazioni chimiche complesse.

Uno dei princìpi fondamentali della chimica è quello di Lavoisier: "La somma delle masse dei reagenti di una reazione chimica deve essere uguale alla somma delle masse dei prodotti". Per questa ragione il numero degli atomi dei singoli elementi presenti nel primo membro di una equazione (o reazione) chimica deve essere uguale a quello presente nel secondo membro.

Per bilanciare una siffatta equazione occorre anteporre dei numeri alle singole molecole che compongono la reazione chimica. Facciamo un esempio pratico con una reazione piuttosto semplice:

Acido fosforico + idrossido di calcio → Fosfato di calcio + acqua

Le formule chimiche delle quattro molecole sono queste:

H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + H₂O

Ci si accorge subito per esempio che, a primo membro, c'è un solo atomo di Fosforo, mentre, a secondo membro, ce ne sono due, e che, nel primo membro, c'è un solo atomo di Calcio mentre nel secondo membro ce ne sono tre. Per effettuare il bilanciamento della equazione chimica occorre anteporre dei numeri alle molecole in questo modo.

2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O

Se adesso contiamo i numeri degli atomi del primo e del secondo membro di ciascun elemento, questi risultano uguali. Per realizzare il bilanciamento di una reazione chimica occorre semplicemente applicare la regola del minimo comune multiplo (mcm) che in questo caso è 6, per poi applicare i suoi divisori in modo opportuno.

Quando le reazioni chimiche sono più complesse, si può avere bisogno di tool online in grado di calcolare per noi il giusto bilanciamento. Nel seguito del post ne mostrerò alcuni dei più interessanti.

1) WOLFRAMALPHA

Quando si parla di calcoli che riguardano le discipline scientifiche, non si può prescindere da quello che è lo strumento di elezione per risolverli, ovvero il motore di calcolo computazionale WolframAlpha.

Ho già illustrato le straordinarie funzionalità della applicazione WolframAlpha per dispositivi mobili, che è in grado di risolvere qualsiasi problema matematico, anche di altissimo livello, mostrando pure i passaggi che hanno portato alla sua soluzione. Lo stesso motore offre anche dei widget da installare nel nostro sito, per permettere ai lettori di risolvere problemi di analisi matematica, fisica, chimica e altre discipline scientifiche. 

WolframAlpha ha anche una sezione specifica per bilanciare le reazioni chimiche.

Nell'input il numero di elementi e di molecole possono essere semplicemente giustapposti. WolframAlpha riuscirà a interpretare che si tratta di una reazione chimica e ne mostrerà il bilanciamento.

Si potranno inserire anche i nomi dei composti (in lingua inglese) per ottenere lo stesso risultato.

Lo screenshot precedente si riferisce al bilanciamento della reazione chimica che da acido cloridrico e idrossido di calcio porta ad avere cloruro di calcio e acqua.

WolframAlpha è anche in grado di effettuare calcoli di Stechiometria ovvero di calcolare la quantità dei prodotti ottenuti quando si specifica la quantità dei reagenti.

Lo screenshot precedente mostra che WolframAlpha ha calcolato quanti millilitri di acqua si ottengono da una reazione i cui reagenti sono 0,2 mole (ex grammomole) di metano e ossigeno.

ALTRI TOOL PER IL BILANCIAMENTO DELLE REAZIONI CHIMICHE

La mia personale predilezione per WolframAlpha non mi impedisce però di accennare ad altri tool online gratuiti che permettono ugualmente di bilanciare le reazioni chimiche.

2. WebQCorg è un portale di chimica molto ben fatto, che supporta anche la lingua italiana, e che ha anche una sezione dedicata al bilanciamento delle reazioni. Ci sono anche le istruzioni in italiano. Gli studenti e i docenti di chimica debbono assolutamente avere questo sito nei preferiti.
3. Chemical Equation balancer è un altro tool che si può usare per il bilanciamento delle equazioni chimiche. Teoricamente ha anche una versione in italiano che però mostra il tool sempre in inglese. Anche questo strumento fa parte di un portale più ampio di chimica.
4. Theodore Gray è uno strumento specifico per il bilanciamento e per i calcoli stechiometrici.
5. EndMemo è un portale online con moltissimi strumenti per studenti e docenti di discipline scientifiche: fisica, chimica, medicina, geometria, biologia, matematica, trigonometria, ecc... Ha anche un tool specifico per il bilanciamento delle reazioni chimiche. Gli elementi si inseriscono cliccando su una Tavola Periodica degli Elementi di Mendeleev per poi cliccare sui numeri per inserire la loro quantità.