Calcolare quanti grammi di magnesio sarebbero necessari per preparare 15.0 gr di ammoniaca.
Soluzione
azoto e fosforo
Bilanciamento delle reazioni
Prima di tutto occorre bilanciare le reazioni. Nella prima reazione la specie che si ossida è il magnesio, che passa da \(Mg(0)\) a \(Mg(2)\) cedendo 2 elettroni, mentre l’azoto si riduce accettando 3 elettroni. In questo caso è comunque facile notare che basta aggiungere un 3 davanti al magnesio ed è fatta:
\(3Mg(s)+N_2(g)\rightarrow Mg_3N_2(s)\)
La seconda reazione invece, viene data già bilanciata.
Calcoli stechiometrici
L’ammoniaca ha un peso molare pari a: \((3\cdot1.008+14.007)gr/mol = 17.031gr/mol\)
Di conseguenza ci sono da produrre \(\frac{25.0 gr}{17.031gr/mol}=1.47mol\) di ammoniaca
Il rapporto stechiometrico tra ammoniaca e \(Mg_3N_2\) è di 2:1, dunque per produrre \(1.47mol\) di ammoniaca occorrono:
\(1.47molNH_3\cdot\frac{1molMg_3N_2}{2molNH_3}=0.735mol\) di \(Mg_3N_2\)
Il rapporto stechiometrico tra \(Mg_3N_2\) e \(Mg\), osservando la prima reazione bilanciata è di 1:3, di conseguenza occorrono:
Poiché il peso atomico del magnesio vale \(24.305gr/mol\) si ha che occorrono:
\(2.20mol\cdot24.305gr/mol=53.47gr\)
di magnesio per produrre \(25 gr\) di ammoniaca.
La strana geometria del nitruro di magnesio
Quello appena svolto è un buon esempio di tipico esercizio di stechiometria, dove è richiesto il bilanciamento di una o più reazioni e il calcolo delle quantità di prodotti formati e/o di reagenti necessari per far procedere la reazione.
