Le Reazioni Inorganiche: Formazione di Sali Ternari da un metallo e un non-Metallo
Formazione del sale ternario Clorato Aurico (Au(ClO)3)

Si vogliano scrivere e bilanciare le reazioni necessarie per ottenere un sale ternario, partendo da un metallo e da un non-metallo.
Ammettiamo che il non-metallo sia Cloro clorico (Cl+5) e il metallo sia Oro aurico (Au+3).


L'esercizio va svolto facendo riferimento allo

schema generale delle reazioni

che conducono alla formazione del sale ternario, partendo da metallo e non metallo;

  • il metallo dà, per reazione con Ossigeno, l'ossido:
    nel caso in esame Ossido Aurico;
  • l'ossido Aurico ottenuto vien fatto reagire con acqua, ottenendosi l'Idrossido Aurico;
  • analogamente il non metallo dà, per reazione con Ossigeno, l'anidride;
    nel caso in esame Anidride Clorica;
  • l'Anidride Clorica ottenuta forma, fatta reagire con acqua, l'Acido clorico;
  • infine il sale, vale a dire il Clorato Aurico si sintetizza per reazione diretta tra idrossido e ossiacido.

Nello schema a lato, qui a destra, è riportato quanto detto.
  Oro     Cloro  
+O2 +O2
 Ossido  Aurico   Anidride  Clorica  
+H2O +H2O
 Idrossido  Aurico   Acido  Clorico  
    Clorato Aurico    

Pareggiando le valenze tra Cloro (Cl+5) e Ossigeno (O-2) ricaviamo
la formula dell'Anidride clorica;
pareggiando le valenze tra Oro (Au+3) e Ossigeno (O-2) ricaviamo
la formula dell'Ossido aurico;

il pareggiamento si raggiunge a +10 | -10 per l' Anidride clorica e a
+6 | -6 per l'Ossido aurico.

Cl+5O-2
Cl+5O-2
O-2
O-2
O-2
+10-10
Au+3O-2
Au+3O-2
O-2
+6-6


Per l'Anidride Clorica si ottiene allora: Cl2O5; mentre per l'Ossido aurico si ha: Au2O3


Scriviamo e bilanciamo le reazioni di ottenimento dei 2 composti trovati, iniziando con l'Anidride clorica:

2Cl2 + 5O2 2Cl2O5

e continuando con l'Ossido aurico:

2Au + 3O2 2Au2O3


scriviamo la reazione di ottenimento dell'Acido clorico:

Cl2O5 + H2O 2HClO3



e pareggiamo le valenze tra Au+3 e OH- per ricavarci la formula dell'Idrossido aurico:

Au+3OH-
OH-
OH-
+3-3

ottenendosi la formula Au(OH)3 mentre la corrispondente reazione, opportunamente bilanciata, è:

2Au2O3 + 3H2O 2Au(OH)3




A questo punto abbiamo sia la formula dell'Acido Clorico, sia quella dell'Idrossido aurico, e possiamo scrivere la reazione tra i due. Per potersi ricavare i prodotti di reazione e le loro formule, occorre tener presente come si "dissociano" l'acido clorico e l'idrossido aurico:

il primo, cioè l'acido, libera ioni idrogeno H+

il secondo, cioè l'idrossido, libera ioni ossidrili OH-,

e contemporaneamente si forma lo ione negativo CLORICO ClO3-, che da' il nome al sale; per cui si può scrivere il seguente schema di dissociazione:

      HClO3 + Au(OH)3
H+ ClO3- Au+3OH-
OH-
OH-
H2O

e così si capisce facilmente che gli ioni idrogeno H+ si legano 1:1 agli ioni ossidrili OH- per formare H2O, cioè Acqua; e il catione Au+3 si lega all'anione clorato ClO3- per dare il sale Clorato Aurico, pareggiando le valenze:

Au+3ClO3-
ClO3-
ClO3-
+3-3


Per il Clorato Aurico si ottiene allora la formula: Au(ClO3)3


e per finire, si ha la seguente reazione già opportunamente bilanciata:

3HClO3 + Au(OH)3 Au(ClO3)3 + 3H2O



A questo punto passiamo alla parte numerico-stechiometrica dell'esercizio, calcolando quanto sale si forma se è nota la quantità di acido o di idrossido messa a reagire.

Supponiamo di mettere a reagire 3,27 g di Acido Clorico con una quantità in eccesso di Idrossido Aurico; calcolare la quantità in grammi di Clorato Aurico che si forma se l'acido reagisce completamente.

Se sappiamo che l'acido messo a reagire ammonta a 3,27 g, ci deve essere un modo per calcolare la quantità di sale che si forma: è ragionevole pensare che le varie quantità reagiscano in modo proporzionale tra loro (ed è quello che afferma la legge empirica delle proporzioni definite e costanti di Proust).
Impostando quindi una proporzione è possibile passare dalla quantità di Acido messa a reagire, alla quantità di sale che si forma; una complicazione consiste nel fatto che le quantità devono essere espresse in MOLI e non in grammi. Cosa si utilizza per impostare la proporzione? Si usano i

coefficienti stechiometrici di reazione

delle sostanze considerate, cioè i

coefficienti numerici che compaiono nella reazione bilanciata davanti alle sostanze coinvolte nel calcolo;

nel nostro caso le sostanze sono per ipotesi l'Acido Clorico e il sale Clorato Aurico e i coefficienti, intesi come quantità espresse in moli, sono 3 per l'acido cloricoo e 1, sottinteso, per il clorato aurico.

In ragione di questo si ha

3 : 1

chiamato

RAPPORTO TEORICO MOLARE DI REAZIONE


e questo significa che se si mettessero (ecco perchè TEORICO) a reagire 2 moli di acido, si formerebbe da esse 1 mole di sale.
In realtà le moli di acido messe a reagire sono quelle corrispondenti a 3,27 grammi e possono essere calcolate, sapendo la massa, con la formula:

nHClO3 = mHClO3/MMHClO3

Dove MM indica la massa molare, ossia la massa di una mole, che si può determinare dal Peso Molecolare o dal Peso Formula della sostanza considerata, a seconda che quest'ultima sia di natura molecolare o ionica.
Nel caso in esame si deve calcolare il Peso Molecolare PM:

PMHClO3 = PAH + PACl + 3•PAO = 1+35+3•16 = 84
MMHClO3 = 84 g/moli

dal momento che la massa molare è data dal Peso Molecolare espresso in g/moli.
Di conseguenza, sostituendo e facendo i calcoli si trova

nHClO3 = mHClO3/MMHClO3 = 3,27 g/84g/moli = 0,0389 moli


In tal modo si sono trasformati i grammi in moli di acido messe a reagire.
Queste moli produrrano nAu(ClO3)3 moli di sale e quindi si può impostare il

RAPPORTO MOLARE ATTUALE DI REAZIONE

che è:

nHClO3 : nAu(ClO3)3

La proporzione che consente di ottenere le moli di sale che si formano attualmente (cioè nell'esempio specifico, quindi veramente) si ricava uguagliando

RAPPORTO TEORICO = RAPPORTO ATTUALE

vale a dire:

3 : 1 = nHClO3 : nAu(ClO3)3

ottenendo dalla proporzione:

nAu(ClO3)3 = nHClO3/3 = 0,0389/3 = 0,0130 moli (di sale)

Nell'ultimo passaggio dalle moli di sale si ottengono i grammi di sale con la formula inversa

mAu(ClO3)3 = nAu(ClO3)3·MMAu(ClO3)3

l'ultimo problema da risolvere è il calcolo della massa molare del sale, che non è nota.
Essa si determina dal Peso Formula del sale (si badi bene che non si può parlare di Peso molecolare per un sale, dal momento che si tratta di una sostanza ionica).
Dunque si ha:

PFAu(ClO3)3 = PAAu + 3•PACl + 9•PAO = 197 + 3•35 +9•16 = 446

e quindi il dato che ci serve è

MMAu(ClO3)3 = 446 g/moli

e così, per quanto detto in precedenza, si ha:

mAu(ClO3)3 = 0,0130 · 446 = 5,80 g


Realizzazione a cura di Giovanni Crabolu (2°B CAT) e prof. Cosimo Strusi nell'ambito dell'attività laboratoriale "Web per la chimica" A.S. 2012/2013 presso
l'ITGC "Don Gavino PES" di Tempio Pausania