Le Reazioni Inorganiche: Formazione di Sali Ternari da un metallo e un non-Metallo
Formazione del sale ternario Nitrito di Alluminio (Al(NO2)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 Azoto nitroso (N+3) e il metallo sia Alluminio (Al+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 di Alluminio;
  • l'ossido di Alluminio ottenuto vien fatto reagire con acqua, ottenendosi l'Idrossido di Alluminio;
  • analogamente il non metallo dà, per reazione con Ossigeno, l'anidride;
    nel caso in esame Anidride Nitrosa;
  • l'Anidride Nitrosa ottenuta forma, fatta reagire con acqua, l'Acido Cloroso;
  • infine il sale, vale a dire il Nitrito di Alluminio si sintetizza per reazione diretta tra idrossido e ossiacido.

Nello schema a lato, qui a destra, è riportato quanto detto.
Alluminio Azoto
+O2 +O2
Ossido di Alluminio Anidride Nitrosa
+H2O +H2O
Idrossido di Alluminio Acido Nitroso
    Nitrito di Alluminio    

Pareggiando le valenze tra Azoto (N+3) e Ossigeno (O-2) ricaviamo la formula dell'Anidride Nitrosa ;
pareggiando le valenze tra Alluminio (Al+3) e Ossigeno (O-2) ricaviamo la formula dell'Ossido di Alluminio;

il pareggiamento si raggiunge a +6 | -6 in entrambi i casi.

N+3O-2
N+3O-2
O-2
+6-6
Al+3O-2
O-2
Al+3O-2
+6-6

Per l'Anidride nitrosa si ottiene allora: N2O3; mentre per l'Ossido di Alluminio si ha: Al2O3

A questo punto scriviamo e bilanciamo le reazioni di ottenimento dei 2 composti trovati, iniziando con l'Anidride Nitrosa:

2N2 + 3O2 2N2O3

e continuando con l'Ossido di Alluminio:

2Al + 3O2 2Al2O3

scriviamo la reazione di ottenimento dell'Acido Nitroso:

N2O3 + H2O 2HNO2



e pareggiamo le valenze tra Al+3 e OH- per ricavarci la formula dell'Idrossido di Alluminio:

Al+3OH-
OH-
OH-
+3-3

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

Al2O3 + 3H2O 2Al(OH)3


In questo modo abbiamo sia la formula dell'Acido Nitroso, sia quella dell'Idrossido di Alluminio, 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 solforico e l'idrossido di Alluminio:

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 Nitrito NO2-, che da' il nome al sale; per cui si può scrivere il seguente schema di dissociazione:

3HNO2 + Al(OH)3
H+NO2- Al+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 Al+3 si lega all'anione nitrato NO2- per dare il sale Nitrito di Alluminio, pareggiando le valenze:

Al+3NO2-
NO2-
Al+3NO2-
+6-6


Per il Nitrito di Alluminio Si ottiene allora la formula: Al2(NO2)3

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

3 HNO2 + 2Al(OH)3 Al(NO2)3 + 6H2O


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 1,56 g di acido nitroso con una quantità in eccesso di idrossido di Alluminio; calcolare la quantità in grammi di nitrito di Alluminio che si forma se l'acido reagisce completamente.

 Se sappiamo che l'acido messo a reagire ammonta a 1,56 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 nitroso e il nitrito di alluminio e i coefficienti, intesi come quantità espresse in moli, sono 3 per l'acido nitroso e 1, sottinteso, per il solfato di alluminio.

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 3 moli di acido, si formerebbe da esse 1 mole di sale.
In realtà le moli di acido messe a reagire sono quelle corrispondenti a 1,56 grammi e possono essere calcolate, sapendo la massa, con la formula:

nHNO2 = mHNO2/MMHNO2

 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:

PMHNO2 = PAH+PAN+2•PAO = 1+14+2•16 = 47
MMHNO2 = 47 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

nHNO2 = mHNO2/MMHNO2 = 1,56 g/47g/moli =  0,0332 moli

In tal modo si sono trasformati i grammi in moli di acido messe a reagire.
Queste moli produrrano nAl(NO2)3 moli di sale e quindi si può impostare il

RAPPORTO MOLARE ATTUALE DI REAZIONE

vale a dire

nHNO2 : nAl(NO2)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 = nHNO2 : nAl(NO2)3

ottenendo dalla proporzione:

nAl(NO2)3 = nHNO2/3 = 0,0332/3 = 0,0111 moli (di sale)

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

mAl(NO2)3 = nAl(NO2)3·MMAl(NO2)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:

PFAl(NO2)3 = PAAl + 3•PAN + 6•PAO = 27 + 3•14 + 6•16 = 165

e quindi il dato che ci serve è

MMAl(NO2)3 = 165 g/moli

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

mAl(NO2)3 = 0,0111 · 165 = 1,83 g


Realizzazione a cura di Enrico Molino (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