Le Reazioni Inorganiche: Formazione di Sali Ternari da un metallo e un non-Metallo
Formazione del sale ternario Solfito Stannico (Sn(SO3)2)

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 Zolfo Solforoso (S+4) e il metallo sia Stagno (Sn+4).


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

Nello schema a lato, qui a destra, è riportato quanto detto.
  Stagno     Zolfo  
+O2 +O2
 Ossido  Stannico   Anidride  Solforosa  
+H2O +H2O
 Idrossido  Stannico   Acido  Solforoso  
    Solfito Stannico    


Pareggiando le valenze tra Zolfo (S+4) e Ossigeno (O-2) ricaviamo la formula dell'Anidride solforosa;
pareggiando le valenze tra Stagno (Sn+4) e Ossigeno (O-2) ricaviamo la formula dell'Ossido stannico;

il pareggiamento si raggiunge a +4 | -4 in entrambi i casi.

S+4O-2
O-2
+4-4
Sn+4O-2
O-2
+4-4



Per l'Anidride solforosa si ottiene allora: SO2; mentre per l'Ossido stannico si ha: SnO2


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

S8 + 8O2 8SO2

e continuando con l'Ossido stannico :

Sn + O2 SnO2


scriviamo la reazione di ottenimento dell'Acido solforoso:

SO2 + H2O H2SO3



e pareggiamo le valenze tra Sn+4 e OH- per ricavarci la formula dell'Idrossido stannico:

Sn+4OH-
OH-
OH-
OH-
+4-4

ottenendosi la formula Sn(OH)4 mentre la corrispondente reazione, opportunamente bilanciata, è:

SnO2 + 2H2O Sn(OH)4




A questo punto abbiamo sia la formula dell'Acido Solforoso, sia quella dell'Idrossido stannico, 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 solforoso e l'idrossido stannico:

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 SOLFITO SO3--, che da' il nome al sale; per cui si può scrivere il seguente schema di dissociazione:

H2SO3 + Sn(OH)4
H+SO3-2 Sn+4OH-
H+ OH-
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 Sn+4 si lega all'anione solfito SO3-- per dare il sale solfito stannico, pareggiando le valenze:

Sn+4SO3--
SO3--
+4-4



Per il Solfito stannico Si ottiene allora la formula: Sn2(SO3)2


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

2H2SO3 + Sn(OH)4 Sn(SO3)2 + 4H2O



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 5,75 g di acido solforoso con una quantità in eccesso di idrossido stannico; calcolare la quantità in grammi di solfito stannico che si forma se l'acido reagisce completamente.

Se sappiamo che l'acido messo a reagire ammonta a 5,75 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 solforoso e il solfito stannico e i coefficienti, intesi come quantità espresse in moli, sono 2 per l'acido solforico e 1, sottinteso, per il solfito stannico.

In ragione di questo si ha

2 : 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 5,75 grammi e possono essere calcolate, sapendo la massa, con la formula:

nH2SO3 = mH2SO3/MMH2SO3

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:

PMH2SO3 = 2PAH+PAS+3PAO = 21+32+316 = 82
MMH2SO3 = 82 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

nH2SO3= mH2SO3/MMH2SO3 = 5,75 g/82g/moli = 0,070 moli


In tal modo si sono trasformati i grammi in moli di acido messe a reagire.
Queste moli produrrano nSn(SO3)2 moli di sale e quindi si può impostare il

RAPPORTO MOLARE ATTUALE DI REAZIONE

vale a dire

nH2SO3 : nSn(SO3)2

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

cioè:

2 : 1 = nH2SO3 : nSn(SO3)2

ottenendo dalla proporzione:

nSn(SO3)2 = nH2SO3/2 = 0,070/2 = 0,035 moli (di sale)

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

mSn(SO3)2 = nSn(SO3)2MMSn(SO3)2

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:

PFSn(SO3)2 = PASn + 2PAS + 6PAO = 119 + 232 +616 = 279

e quindi il dato che ci serve è

MMSn(SO3)3 = 279 g/moli

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

mSn(SO3)2 = 0,035 279 = 9,77 g


Realizzazione a cura di PierAngelo Loi (2B 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