Reazione chimica

Una reazione chimica è una trasformazione della materia che avviene senza variazioni misurabili di massa, in cui una o più specie chimiche (dette “reagenti”) differenti secondo rapporti stechiometrici definiti e costanti, modificano la loro struttura e composizione originaria per generare altre specie chimiche (dette “prodotti”).

Le reazioni chimiche vengono rappresentate mediate equazioni, dette equazioni chimiche, regolate dalla legge di conservazione della massa di Lavoisier e dalle leggi di Gay-Lussac.

Molte reazioni chimiche sono caratterizzate da un aumento della temperatura dei reagenti e dei prodotti di reazione. Tra queste le più diffuse nel quadro delle conoscenze comuni sono le combustioni, ma anche altre reazioni come quelle tra acidi e metalli avvengono con notevoli aumenti di temperatura. Molte di queste reazioni, come le combustioni, avvengono rapidamente. Ve ne sono però anche di lente che pur avendo effetti meno vistosi possono essere meglio osservate mentre si svolgono.

Ad esempio se si mescola del gesso (allo stato di polvere molto fine) con acqua in modo da ottenere un impasto dalla consistenza di un budino (un bicchiere di acqua per circa mezzo chilo di gesso) e lo si versa in un recipiente o su una tavoletta. Dopo circa dieci minuti si osserva che l’impasto inizia ad indurire e poco dopo, al tatto, si avverte che la sua temperatura aumenta. Tale aumento di temperatura raggiunge il massimo (poco meno di 50 °C) dopo circa mezz’ora dalla mescolatura. Si dice che “ha fatto presa”, espressione che indica che l’impasto semifluido ha assunto una forma stabile, cioè è diventato solido. Questo cambiamento è dovuto ad una reazione chimica che ha introdotto piccole modifiche a livello molecolare. La prova che sia avvenuta realmente una trasformazione chimica è il fatto che se si macina finemente il gesso dopo che ha fatto presa, un nuovo impasto con l’acqua non da’ più luogo a indurimento.

Dal punto di vista del bilancio energetico, poiché al sistema non viene fornita alcuna forma di energia dall’esterno, dobbiamo pensare che l’aumento di temperatura sia prodotto da una forma di energia che viene dall’interno e si accompagna alla trasformazione chimica: per questo viene chiamata energia chimica. Precisamente, dobbiamo pensare che l’energia chimica dei reagenti (acqua e gesso in polvere) sia maggiore dell’energia chimica del prodotto (gesso solido).

Tipologie e classificazione delle reazioni chimiche

Un criterio di classificazione delle reazioni chimiche prevede la seguente suddivisione:

  • reazioni di sintesi (due o più reagenti danno luogo a un prodotto);
  • reazioni di dissociazione (decomposizione) e di associazione;
  • reazioni di sostituzione (scambio semplice) o metatesi (scambio doppio), come le reazioni di precipitazione e di neutralizzazione;
  • reazioni di ossidoriduzione, in cui si ha una variazione dello stato di ossidazione di alcune specie atomiche partecipanti alla relazione.

Un altro tipo di classificazione generale delle reazioni è basato sui meccanismi-tipo:

  • reazioni di sostituzione nucleofila;
  • sostituzione elettrofila;
  • addizione elettrofila;
  • eliminazione;
  • riassestamento;
  • ossidazione e riduzione.

Un altro metodo ancora prevede la suddivisione delle reazioni chimiche in omogenee ed eterogenee, secondo che i reagenti e i prodotti costituiscano una sola fase (come nelle relazioni tra il gas o tra liquidi) o più di una fase (come nelle reazioni chimiche tra gas e solido, liquido e solido, gas e liquido).

Inoltre le reazioni chimiche possono assumere denominazioni particolare che tengono conto di alcuni loro aspetti a specifici:

  • possono cioè essere catalitiche, quando richiedono l’intervento di catalizzatori;
  • consecutive o successive, quando la reazione è il risultato di più stadi successivi;
  • reversibili, quando raggiungono uno stato di equilibrio in cui la velocità di formazione dei prodotti è uguale alla loro velocità di ritrasformazione nei nei reagenti;
  • irreversibili, quando i reagenti vengono completamente trasformati nei prodotti.
  • Reazione endoergonica
  • Reazione endotermica
  • Reazione esotermica

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