Le reazioni chimiche[modifica]

Una reazione chimica è un processo mediante il quale una o più sostanze attraverso delle trasformazioni si modificano in una o più sostanze diverse. Durante una reazione chimica, si verificano infatti cambiamenti nella composizione chimica e nella struttura molecolare delle sostanze coinvolte, con rottura e formazione di nuovi legami chimici.

Termite, miscela incendiaria utilizzata per la saldatura dei binari ferroviari, si ottiene attraverso una reazione chimica.

LE EQUAZIONI CHIMICHE[modifica]

Un’equazione chimica è quindi una rappresentazione utilizzata per descrivere le reazioni chimiche, mediante una simbologia precisa.[modifica]

La forma sotto cui sono rappresentate è la seguente:

Reagenti → Prodotti

Sono composte quindi da reagenti, le sostanze che reagiscono tra di loro e da prodotti, sostanze che si formano successivamente alla reazione.

Gli atomi di partenza sono gli stessi che si trovano dopo la reazione, con la differenza che la loro posizione viene modificata.

Ad esempio, l'equazione chimica per la reazione tra idrogeno e ossigeno per formare acqua è: ${\ce {2H2 + O2 -> 2H2O}}$

BILANCIAMENTO[modifica]

Il processo mediante il quale si garantisce che il numero di atomi di ciascun elemento si mantenga uguale nei reagenti e nei prodotti è il bilanciamento. Per eseguirlo si segue la legge di conservazione della massa, enunciata per la prima volta dal chimico e biologo Lavoisier.

Ecco un esempio di bilanciamento:

${\ce {H3PO4 + Ca(OH)2 -> Ca3(PO4)2 + H2O}}$

Questa equazione non è bilanciata, poiché il numero di atomi di ogni elemento varia da destra a sinistra.

Partendo dall’equazione non bilanciata, utilizzando i coefficienti stechiometrici, ossia dei numeri interi che vanno posti davanti ai simboli degli elementi o dei composti, si vanno ad eguagliare le quantità di atomi a destra e a sinistra dell’equazione.

Ciò che si otterrà alla fine è la seguente equazione, questa volta bilanciata:

${\ce {2H3PO4 + 3Ca(OH)2 -> Ca3(PO4)2 + 6H2O}}$

Alcuni consigli pratici per bilanciare un'equazione di reazione possono essere:

Utilizzare coefficienti semplici, è infatti abitudine utilizzare coefficienti interi più piccoli possibili per il bilanciamento di un'equazione.
Bilanciare Idrogeno e Ossigeno dopo rispetto agli altri elementi, molto spesso questi due elementi si trovano in più composti quindi onde evitare confusioni sarebbe meglio bilanciarli per ultimi.
Rivedere l'equazione e controllare che tutti gli elementi siano bilanciati correttamente.

CLASSIFICAZIONE REAZIONI CHIMICHE[modifica]

Per quanto riguarda la chimica inorganica possiamo dividere le innumerevoli reazioni possibili in quattro categorie: di sintesi, di decomposizione, di scambio semplice e di scambio doppio.

REAZIONI DI SINTESI[modifica]

Una reazione di sintesi è una reazione in cui due o più sostanze si combinano per formare un'unica nuova sostanza.

La forma generale di una reazione di sintesi è la seguente:

${\ce {A + B -> AB}}$

Un esempio classico è la formazione dell'acqua a partire da idrogeno e ossigeno:

${\ce {2H2 + O2 -> 2H2O}}$

Tra le varie reazioni di sintesi esistenti, una di quelle che si verifica con maggior frequenza è l’ossidazione. Diversi elementi reagiscono energicamente con l’ossigeno per creare un ossido attraverso reazioni di combustione.

Il magnesio ad esempio, se incendiato reagisce violentemente con l’ossigeno creando ossido di magnesio.

${\ce {2Mg + O2 -> 2MgO}}$

REAZIONI DI DECOMPOSIZIONE[modifica]

Al contrario delle reazioni di sintesi, in una reazione di decomposizione un composto iniziale si divide in sostanze più semplici. La sua formula generale è:

${\ce {AB -> A + B}}$

Una rappresentazione semplificata di una reazione di decomposizione.

Affinché possa verificarsi una reazione di decomposizione, la maggior parte delle volte è necessario un input esterno, come del calore.

Un esempio di reazione di decomposizione si ha a partire dal clorato di potassio (KClO₃) che se scaldato ad altissime temperature produce cloruro di potassio (KCl) ed ossigeno (O₂):

${\ce {2KClO3 -> 2KCl + 3O2}}$

In alcune reazioni di decomposizione c’è la possibilità che i prodotti non siano singoli elementi, ma restino composti. Ne sono un esempio gli idrossidi metallici, che se riscaldati producono ossidi metallici e acqua:

${\ce {2NaOH -> Na2O + H2O}}$

Oltre all’acqua ed all’ossigeno le reazioni di decomposizione possono liberare diossido di carbonio:

${\ce {CaCo3 -> CaO + O2}}$

REAZIONI DI SCAMBIO SINGOLO[modifica]

Una reazione di sostituzione singola è una reazione in cui un elemento, reagendo con un composto, si sostituisce ad un altro elemento simile. Affinché questa reazione possa verificarsi, il nuovo elemento deve essere più reattivo rispetto all’elemento iniziale presente nel composto. Elementi come potassio o calcio, che sono molto reattivi, si sostituiranno facilmente a idrogeno o argento, assai meno reattivi.

La forma generale di una reazione di scambio semplice è la seguente:

${\ce {A + BC -> AC + B}}$

Le reazioni di scambio singolo possono essere divise in due grandi categorie: scambio di un metallo oppure scambio di un non metallo.

Scambio di un metallo, come dice il nome ad un metallo si sostituisce un secondo metallo, più reattivo. Un esempio di scambio di un metallo in una reazione di scambio singolo è:

${\ce {Mg + Cu(NO3)2 -> Mg(NO3)2 + Cu}}$

Il magnesio quindi è più reattivo del rame e di conseguenza si sostituisce a quest'ultimo

Tra gli scambi di non metalli ce ne sono di diversi tipi, come quello in cui il cloro si sostituisce al bromo in NaBr, andando a formare sale da cucina:

${\ce {Cl2 + 2NaBr -> 2NaCl + Cl2}}$

REAZIONI DI SCAMBIO DOPPIO[modifica]

Una reazione di doppia sostituzione è una reazione che avviene tra composti ionici immersi in soluzione acquosa in cui gli ioni positivi e negativi si scambiano per formare due nuovi composti.

La forma generale con cui queste reazioni vengono presentate è la seguente:

${\ce {AB + CD -> AD + CB}}$

I composti ionici A⁺B^- e C⁺D^- reagiscono tra di loro e i cationi A⁺ e C^- si scambiano i rispettivi anioni andando a creare i nuovi composti A⁺D^- e C⁺B^- .

Anche in questo caso esistono diverse tipologie di reazioni che si possono incontrare come quelle dove si crea un precipitato, quelle nelle quali si forma un gas oppure dell'acqua.

Formazione di un precipitato, in alcune reazioni la combinazione di cationi ed anioni crea un prodotto insolubile che come dice il nome precipita rispetto alla soluzione.

Ne è un esempio la reazione tra cloruro di sodio (NaCl) e nitrato d'argento (AgNO₃):

${\ce {NaCl + Ag(NO3) -> NaNO3 + AgCl}}$

In questo caso il cloruro di argento (AgCl) si presenta come un precipitato.

Formazione di un gas, ossia un prodotto gassoso che si libera dalla soluzione disperdendosi nell'atmosfera.

Un esempio di reazione di scambio doppio con formazione di gas è quella tra solfito di calcio (CaSO₃) e acido cloridrico (HCl):

${\ce {CaSO3 + 2HCl -> CaCl2 + SO2 + H2O}}$

In questo caso oltre alla formazione dell'anidride solforosa o diossido di zolfo (SO₃) si forma anche dell'acqua.

Formazione di acqua, altra tipologia di reazione di scambio doppio è quella nella quale si forma dell'acqua. Eccone un esempio:

${\ce {NiO + 2HNO3 -> Ni(NO3)2 + H2O}}$

In questo caso l'ossido di nichel (NiO) reagisce con due molecole di acido nitrico (HNO₃) con la conseguente formazione di nitrato di nichel (NI(NO₃)₂) e di acqua.