Concetti Chiave
- Le reazioni esotermiche rilasciano calore, trasferendo energia dal sistema all'ambiente, come nella combustione del carbone e nella respirazione cellulare.
- Le reazioni endotermiche, meno comuni, assorbono calore dall'ambiente e sono alla base del funzionamento dei climatizzatori.
- Le reazioni chimiche avvengono quando un combustibile e un comburente, come l'ossigeno, liberano energia; esempi includono combustione e reazioni spontanee come il congelamento dell'acqua.
- Il principio dell'entropia spiega le trasformazioni spontanee: queste tendono ad aumentare il disordine del sistema, con l'energia che fluisce dai corpi caldi a quelli freddi.
- È impossibile realizzare una trasformazione che trasferisca calore da un corpo più freddo a uno più caldo senza un altro effetto, rispettando il principio dell'aumento dell'entropia.
Reazioni esotermiche e reazioni endotermiche
Le reazioni esotermiche sono quelle che avvengono con produzione di calore, cioè trasferiscono energia dal sistema all’ambiente, le reazioni endotermiche invece sono quelle che assorbono calore dall’ambiente.
Le reazioni esotermiche determinano un sensibile riscaldamento sia del sistema che dell’ambiente.
Un esempio è la combustione del carbone: C + O2 CO2 + calore
e la respirazione cellulare: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + calore
(Glucosio)
Più rare sono le reazioni endotermiche (ad esempio le reazioni su cui si basano il funzionamento dei climatizzatori).
Perché avvengono le reazioni chimiche
Nel caso della combustione la reazione avviene quando vengono in contatto un combustibile e un comburente che liberano una quantità rilevante di energia.
Il combustibile è un composto contenente carbonio o idrogeno, mentre il comburente è una sostanza contenente atomi di elementi a elevata elettronegatività (N, O, F) di cui il più diffuso è l’ossigeno dell’aria.
Altre reazioni avvengono in modo spontaneo ad esempio versando del comune sale da cucina nell’acqua si scioglie in modo spontaneo, l’acqua congela spontaneamente a -5°C, il carbonio si combina spontaneamente con l’ossigeno dell’aria per formare il biossido di carbonio.
Il principio che giustifica le trasformazioni spontanee è questo: esse sono unidirezionali e tendono a far aumentare il disordine del sistema (entropia).
Quindi l’energia tende a fluire spontaneamente dai corpi caldi a quelli freddi, livellando la temperatura e aumentando lo stato di disordine.
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