• Che cos'è una reazione chimica?
• Cambiamenti fisici e chimici nella materia
• Caratteristiche di una reazione chimica
• Come si rappresenta una reazione chimica?
• Tipi ed esempi di reazioni chimiche
• Importanza delle reazioni chimiche
• Velocità di una reazione chimica

Spieghiamo cos'è una reazione chimica, i tipi che esistono, la loro velocità e altre caratteristiche. Inoltre, cambiamenti fisici e chimici.

Le reazioni chimiche alterano la composizione molecolare delle sostanze.

Che cos'è una reazione chimica?

Reazioni chimiche (chiamate anche cambiamenti chimici o fenomeni chimici) sono processi termodinamici di trasformazione del questione. Due o più sono coinvolti in queste reazioni sostanze (reagenti o reagenti), che cambiano significativamente nel processo e possono consumare o rilasciare Energia per generare due o più sostanze chiamate prodotti.

Ogni reazione chimica è soggetta a una trasformazione chimica, alterandone la struttura e la composizione molecolare (a differenza di Cambiamenti fisici che influenzano solo la sua forma o Stato di aggregazione). I cambiamenti chimici generalmente producono nuove sostanze, diverse da quelle che avevamo all'inizio.

Le reazioni chimiche possono avvenire spontaneamente in natura (senza intervento umano), oppure possono anche essere generate dall'uomo in un laboratorio in condizioni controllate.

Molti dei materiali che utilizziamo quotidianamente sono ottenuti industrialmente da sostanze più semplici combinate attraverso una o più reazioni chimiche.

Cambiamenti fisici e chimici nella materia

I cambiamenti fisici nella materia sono quelli che ne alterano la forma senza modificarne la composizione, cioè senza modificare il tipo di sostanza in questione.

Questi cambiamenti hanno a che fare con i cambiamenti nello stato di aggregazione della materia (solido, liquido, gassoso) e altre proprietà fisiche (colore, densità, magnetismo, eccetera).

I cambiamenti fisici sono generalmente reversibili poiché alterano la forma o lo stato della materia, ma non la sua composizione. Ad esempio, durante l'ebollizione Acqua Possiamo trasformare un liquido in un gas, ma il vapore risultante è ancora costituito da molecole d'acqua. Se congeliamo l'acqua, passa allo stato solido ma chimicamente è ancora la stessa sostanza.

I cambiamenti chimici alterano la distribuzione e il legame del atomi di materia, ottenendo che si combinino in modo diverso, ottenendo così sostanze diverse da quelle iniziali, ma sempre nella stessa maniera proporzionePoiché la materia non può essere creata o distrutta, solo trasformata.

Ad esempio, se facciamo reagire acqua (H2O) e potassio (K), otterremo due nuove sostanze: idrossido di potassio (KOH) e idrogeno (H2). Questa è una reazione che normalmente sprigiona molta energia ed è quindi molto pericolosa.

Caratteristiche di una reazione chimica

Le reazioni chimiche sono generalmente processi irreversibili, cioè comportano la formazione o la distruzione di legami chimici tra i molecole dei reagenti, generando una perdita o un guadagno di energia.

In una reazione chimica, la materia si trasforma profondamente, anche se a volte questa ricomposizione non può essere vista ad occhio nudo. Tuttavia, possono essere misurate le proporzioni dei reagenti, che vengono trattate mediante stechiometria.

D'altra parte, le reazioni chimiche generano determinati prodotti a seconda della natura dei reagenti, ma anche delle condizioni in cui avviene la reazione.

Un'altra questione importante nelle reazioni chimiche è la velocità con cui si verificano, poiché il controllo della loro velocità è essenziale per il loro utilizzo nel industria, medicina ecc. In questo senso esistono metodi per aumentare o diminuire la velocità di una reazione chimica.

Un esempio è l'uso di catalizzatori, sostanze che aumentano la velocità delle reazioni chimiche. Queste sostanze non prendono parte alle reazioni, controllano solo la velocità con cui si verificano. Esistono anche sostanze chiamate inibitori, che vengono utilizzate allo stesso modo ma provocano l'effetto opposto, cioè rallentano le reazioni.

Come si rappresenta una reazione chimica?

Le reazioni chimiche sono rappresentate da equazioni chimiche, cioè formule in cui sono descritti i reagenti partecipanti ed i prodotti ottenuti, indicando spesso alcune condizioni inerenti alla reazione, come la presenza di calore, catalizzatori, luce, ecc.

La prima equazione chimica della storia fu redatta nel 1615 da Jean Begin, in uno dei primi trattati su chimica, il tirocinio chimico. Oggi sono di insegnamento comune e grazie a loro possiamo visualizzare più facilmente ciò che sta accadendo in una certa reazione.

Il modo generale per rappresentare un'equazione chimica è:

Dove:

• A e B sono i reagenti.
• C e D sono i prodotti.
• a, B, C sì D sono i coefficienti stechiometrici (sono numeri che indicano la quantità di reagenti e prodotti) che devono essere regolati in modo che ci sia la stessa quantità di ciascun elemento nei reagenti e nei prodotti. In tal modo si realizza la Legge di Conservazione della Messa (che stabilisce che la massa non si crea né si distrugge, si trasforma solo).

In una reazione chimica, gli atomi si riorganizzano per formare nuove sostanze.

Tipi ed esempi di reazioni chimiche

Le reazioni chimiche possono essere classificate in base al tipo di reagenti che reagiscono. Sulla base di ciò, si possono distinguere reazioni chimiche inorganiche e reazioni chimiche organiche. Ma prima, è importante conoscere alcuni dei simboli utilizzati per rappresentare queste reazioni attraverso equazioni chimiche:

Reazioni inorganiche. Coinvolgere composti inorganici, e possono essere classificati come segue:

• Secondo il tipo di trasformazione.
  • Reazioni di sintesi o di addizione. Due sostanze si combinano per dare luogo a una sostanza diversa. Per esempio:
    
  • Reazioni di decomposizione. Una sostanza si scompone nei suoi componenti semplici, oppure una sostanza reagisce con un'altra e si scompone in altre sostanze che contengono i suoi componenti. Per esempio:
    
  • Reazioni di spostamento o sostituzione. Un composto o un elemento prende il posto di un altro in un composto, lo sostituisce e lo lascia libero. Per esempio:
    
  • Reazioni di doppia sostituzione. Due reagenti scambiano composti o elementi chimici contemporaneamente. Per esempio:
    
• Secondo il tipo e la forma dell'energia scambiata.
  • Reazioni endotermiche. Il calore viene assorbito in modo che possa verificarsi la reazione. Per esempio:
    
  • Reazioni esotermiche. Il calore viene ceduto quando avviene la reazione. Per esempio:
    
  • Reazioni endoluminose. Necessario luce affinché avvenga la reazione. Per esempio: fotosintesi.
    
  • Reazioni esoluminose. La luce viene emessa quando si verifica la reazione. Per esempio:
    
  • Reazioni endoelettriche. Necessario energia elettrica affinché avvenga la reazione. Per esempio:
    
  • Reazioni esoelettriche. L'energia elettrica viene rilasciata o generata quando si verifica la reazione. Per esempio:
    

    

• In base alla velocità di reazione.
  • Reazioni lente La quantità di reagenti consumati e la quantità di prodotti formati in un dato tempo è molto piccola. Ad esempio: l'ossidazione del ferro. È una reazione lenta, che vediamo quotidianamente negli oggetti di ferro arrugginiti. Se questa reazione non fosse lenta, non avremmo strutture in ferro molto antiche nel mondo di oggi.
    
  • Reazioni rapide. La quantità di reagenti consumati e la quantità di prodotti formati in un dato tempo è grande. Ad esempio: la reazione del sodio con l'acqua è una reazione che, oltre a verificarsi rapidamente, è molto pericolosa.
    
• Secondo il tipo di particella coinvolta.
  • reazioni acido base. sono trasferiti protoni (H+). Per esempio:
    
  • Reazioni di ossidoriduzione. sono trasferiti elettroni. In questo tipo di reazione dobbiamo guardare al numero di ossidazione degli elementi coinvolti. Se il numero di ossidazione di un elemento aumenta, si ossida, se diminuisce si riduce. Ad esempio: in questa reazione si ossida il ferro e si riduce il cobalto.
    
• Secondo la direzione della reazione.
  • Reazioni reversibili. Vanno in entrambe le direzioni, cioè i prodotti possono diventare di nuovo i reagenti. Per esempio:
    
  • Reazioni irreversibili. Avvengono in un solo senso, cioè i reagenti si trasformano in prodotti e non può avvenire il processo opposto. Per esempio:
    

Reazioni organiche. Coinvolgono i composti organici, che sono quelli che sono legati alla base della vita. Dipendono dal tipo di composto organico per la loro classificazione, poiché ogni gruppo funzionale ha una gamma di reazioni specifiche. Ad esempio, alcani, alcheni, alchini, alcoli, chetoni, aldeidi, eteri, esteri, nitrili, ecc.

Alcuni esempi di reazioni di composti organici sono:

• Alogenazione degli alcani. Un idrogeno dell'alcano viene sostituito dal corrispondente alogeno.
  
• Combustione di alcani. Gli alcani reagiscono con l'ossigeno per dare diossido di carbonio e acqua. Questo tipo di reazione rilascia una grande quantità di energia.
  
• Alogenazione degli alcheni. Vengono sostituiti due degli idrogeni presenti sui carboni che formano il doppio legame.
  
• Idrogenazione degli alcheni. Al doppio legame vengono aggiunti due idrogeni, producendo così il corrispondente alcano. Questa reazione avviene in presenza di catalizzatori come platino, palladio o nichel.
  

Importanza delle reazioni chimiche

Sia la fotosintesi che la respirazione sono esempi di reazioni chimiche.

Le reazioni chimiche sono fondamentali per l'esistenza e la comprensione del mondo come lo conosciamo. I cambiamenti che la materia subisce in condizioni naturali o artificiali (e che spesso generano materiali di pregio) sono solo un esempio. La più grande evidenza dell'importanza delle reazioni chimiche è la vita stessa, in tutte le sue espressioni.

L'esistenza di esseri viventi di ogni tipo è possibile solo grazie alla capacità di reazione della materia, che ha permesso alle prime forme di vita cellulari di scambiare energia con il loro ambiente attraverso vie metaboliche, cioè attraverso sequenze di reazioni chimiche che hanno prodotto più energia utile di quella consumata.

Ad esempio, nella nostra vita quotidiana il respirazione È composto da molteplici reazioni chimiche, che sono presenti anche nella fotosintesi del impianti.

Velocità di una reazione chimica

Le reazioni chimiche richiedono un tempo stabilito per verificarsi, che varia a seconda della natura dei reagenti e dell'ambiente in cui avviene la reazione.

I fattori che influenzano la velocità delle reazioni chimiche sono generalmente:

• Aumento della temperatura Le alte temperature tendono ad aumentare la velocità delle reazioni chimiche.
• Aumento della pressione. L'aumento della pressione di solito aumenta la velocità delle reazioni chimiche. Ciò si verifica generalmente quando reagiscono sostanze sensibili alle variazioni di pressione, come i gas. Nel caso di liquidi e solidi, le variazioni di pressione non provocano variazioni significative nella velocità delle loro reazioni.
• Stato di aggregazione in cui si trovano i reagenti. I solidi tendono a reagire più lentamente dei liquidi o dei gas, anche se la velocità dipenderà anche dalla reattività di ciascuna sostanza.
• Uso di catalizzatori (sostanze utilizzate per aumentare la velocità delle reazioni chimiche). Queste sostanze non prendono parte alle reazioni, controllano solo la velocità con cui si verificano. Esistono anche sostanze chiamate inibitori, che vengono utilizzate allo stesso modo ma provocano l'effetto opposto, cioè rallentano le reazioni.
• Energia luminosa (Luce). Alcune reazioni chimiche vengono accelerate quando la luce viene riflessa su di esse.
• Concentrazione del reagente. La maggior parte delle reazioni chimiche avviene più velocemente se hanno un'alta concentrazione dei loro reagenti.