Le reazioni chimiche

  LE REAZIONI CHIMICHE

Abbiamo definito la chimica come la scienza che studia la materia e le sue trasformazioni. Le trasformazioni chimiche sono possibili perché atomi e molecole hanno una naturale tendenza ad assorbire o a liberare energia scambiandosi elettroni, ridistribuendoli nello spazio in nuove configurazioni più o meno stabili. Ciò avviene sia attraverso la formazione di legami, sia attraverso la loro rottura. Queste trasformazioni della materia sono definite reazioni e vengono rappresentate attraverso equazioni chimiche.

Le sostanze che si trovano prima della freccia (ovvero all’inizio della reazione) sono i rea­genti; le sostanze posizionate invece dopo la freccia (cioè una volta che la reazione è avvenuta) sono i prodotti.

La freccia al centro dell’equazione indica la direzione della trasformazione; nel caso in cui una reazione sia reversibile, ossia possa procedere in entrambe le direzioni, la freccia avrà due punte (↔) o si avranno due frecce parallele che indicano direzioni opposte.

fissa il concetto

LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA MASSA

In una reazione chimica, gli stessi atomi che costituiscono i reagenti si ritrovano dalla parte dei prodotti ma ricombinati in modo da formare molecole diverse. La materia, infatti, non si distrugge ma si trasforma: questo principio è alla base della legge di conservazione della massa. Perché venga rispettata questa legge, potrebbe essere necessario bilanciare una reazione. Bilanciare significa attribuire i corretti coefficienti ai composti della reazione, in modo che il numero di atomi dei reagenti sia uguale al numero di atomi dei prodotti.

Per esempio, la reazione che trasforma il glucosio in anidride carbonica e acqua si scrive:

C₆H₁₂O₆ + O₂ → CO₂ + H₂O

Per bilanciare la reazione, occorre inserire i coefficienti in rosso:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

In entrambe le parti dell’equazione risulteranno 6 atomi di carbonio, 12 atomi di idrogeno e 18 atomi di ossigeno.

Questa reazione si legge: “una molecola di glucosio reagisce con sei molecole di ossigeno per dare sei molecole di anidride carbonica e sei molecole d’acqua”.

ENERGIA DI UNA REAZIONE

In qualunque reazione chimica, quando i reagenti si trasformano in prodotti si rompono dei legami preesistenti e se ne formano di nuovi. Come visto nel paragrafo sui legami, alcuni di essi sono forti e stabili, altri deboli e provvisori: perché i legami si rompano serve energia. Tale energia viene definita energia di attivazione (indicata con E_att) ed è tanto più grande quanto più sono stabili i legami.

Quasi tutte le reazioni di scissione (per esempio quelle che avvengono durante la digestione) liberano energia sotto forma di calore e vengono dette esotermiche.

Altre reazioni (come quelle necessarie per produrre nuove molecole per la crescita dei tessuti) invece richiedono energia per avvenire e sono dette endotermiche.

  LA IONIZZAZIONE DELL'ACQUA E LA SCALA DEL pH

L’acqua presenta una debole tendenza a ionizzarsi, ossia un piccolissimo numero di molecole d’acqua si dissocia staccando uno ione H⁺ (quello che rimane, ovviamente, è uno ione OH^–):

La ionizzazione della molecola d’acqua genera quindi un protone H⁺ e un anione OH^–, definito ossidrile.

Se all’acqua vengono aggiunte sostanze acide, queste liberano ioni H⁺ che vanno a sommarsi a quelli prodotti dalla dissociazione dell’acqua.

Altre sostanze, al contrario, se aggiunte all’acqua si legano agli ioni H⁺ diminuendone la concentrazione; queste sostanze sono dette basiche.

A seconda della concentrazione degli ioni H⁺ presenti, una soluzione può essere acida, basica o neutra: quanto più alta è la concentrazione, tanto più forte è il carattere acido; viceversa, se questa concentrazione risulta bassa, aumenta la basicità della soluzione. Se invece la concentrazione degli ioni H⁺ eguaglia quella degli ioni OH^– (è il caso, come abbiamo visto, dell’acqua pura) la soluzione è neutra. Il carattere acido o basico delle soluzioni viene misurato con il pH, una scala i cui valori sono compresi tra 0 e 14.

Le sostanze acide hanno un pH che varia da 0 a 6,9, quelle basiche hanno un pH che varia da 7,1 a 14. L’acqua, neutra, ha pH 7.

Le soluzioni caratterizzate da un pH estremamente acido (pH = 0) o basico (pH = 14) sono pericolose da maneggiare, in quanto molto corrosive e reattive.

acidi e basi