tesina di chimica

Alessia Amadori Tesina di Chimica

LE

REAZIONI

CHIMICHE

Le reazioni chimiche Pagina 1

Alessia Amadori Tesina di Chimica

SOMMARIO:

A) Motivazioni che hanno spinto a scegliere l’argomento

dell’elaborato;

B) Argomento elaborato;

C) Spiegazione dell’argomento ai bambini;

D) Collegamenti interdisciplinari;

E) Eventuali riferimenti.

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A) Motivazioni che hanno spinto a scegliere l’argomento

dell’elaborato:

La ragione che mi ha spinto a scegliere l’argomento, successivamente

elaborato, è l’interesse a me suscitato da un semplice esperimento

che ho condotto quando frequentavo la Classe “Quarta Elementare”

presso la Scuola “Giovanni Pascoli” di Urbino.

Vulcano”

L’esperimento, poi di seguito riportato, è denominato “Il e,

alla base dello stesso, vi è l’attuazione di una piccola reazione chimica

finalizzata alla creazione di una schiuma densa, molto simile alla

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lava, per far sì che l’esperimento sia, per i bambini, il più realistico

possibile, rimanendo impresso nelle loro geniali menti.

La tesina tratterà quindi l’argomento delle reazioni chimiche, collegato

poi alle materie seguenti: seppur brevemente, Letteratura italiana

(tramite un brano di Primo Levi), Geografia (una breve introduzione

riguardante il vulcano e, in particolar modo, le eruzioni vulcaniche;

seguirà l’esperimento sopra citato) e Biologia (o meglio Biochimica,

ossia le reazioni chimiche che avvengono all’interno di ogni essere

vivente) e Scienze (attraverso la spiegazione della fotosintesi

clorofiliana).

A) Argomento elaborato

LE REAZIONI CHIMICHE

COSA SONO? CONOSCIAMOLE

MEGLIO.

Con l’espressione reazione chimica si intende una

trasformazione irreversibile della materia che partendo da

reagenti,

una o più sostanze, indicate come conduce ad

prodotti.

una o più sostanze diverse, indicate come O,

per essere più esaustivi, una reazione chimica è una

trasformazione della materia che avviene senza variazioni misurabili di massa, in cui una o

più specie chimiche (dette "reagenti") modificano la loro struttura e composizione originaria per

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generare altre specie chimiche (dette "prodotti"). Ciò avviene attraverso la formazione o la rottura

dei cosiddetti "legami chimici intramolecolari", cioè attraverso un riassestamento delle forze di

natura elettrostatica che intervengono tra i singoli atomi di cui sono costituite le entità

molecolari che sono coinvolte nella reazione.

Reagenti Prodotti

La notazione grafica utilizzata per rappresentare una reazione chimica prende spunto dalla

equazione:

matematica mutuando l’idea di in questo caso l’uguaglianza fra i membri, sinistro

(reagenti, R) e quello destro (prodotti, P) dell’equazione è riferita in primo luogo al numero ed

all’identità degli atomi, che in alcun modo possono crearsi, distruggersi o trasformarsi l’un l’altro

nel corso della reazione.

In realtà il ricorso al concetto di “equazione” nel descrivere una reazione chimica regge fino a un

certo punto, fino cioè al punto in cui ci serve effettuare su di essa dei calcoli matematici, magari

allo scopo di valutare le dosi di reagenti da utilizzare o prevedere la quantità di prodotti

teoricamente ottenibili. Dal punto di vista concettuale, invece, una reazione chimica non può

essere intesa come la rappresentazione di un’uguaglianza bensì come un processo di vera e

propria trasformazione che avviene su scala temporale, fra un “prima” ed un “dopo”, con la

formazione di prodotti che sono di fatto, almeno dal punto di vista chimico, diversi dai reagenti.

La reazione stessa, che porta dai reagenti ai prodotti, è rappresentata con una freccia direzionale,

da sinistra a destra.

Nel caso di trasformazione di un reagente R in un prodotto P possiamo scrivere lo schema di

reazione come segue:

Nel caso in cui sia presente insieme al reagente R un’altra specie chimica (Z) che non è coinvolta

nella reazione, essa si troverà tale e quale fra i prodotti:

Solitamente le specie chimiche che non reagiscono non vengono riportate nello schema di

reazione: è il caso del solvente, ovvero del materiale, nel più dei casi liquido, nel quale sono sciolti

i reagenti e nei quali troveremo alla fine sciolti i prodotti della reazione. Il solvente, ed eventuali

altre specie chimiche che a vario titolo possono essere presenti nella miscela iniziale pur senza

venire trasformate dalla reazione, possono essere riportate sopra ed eventualmente sotto alla

freccia di reazione, insieme ad eventuali annotazioni in merito alle condizioni di reazione.

Spesso davanti alla formula dei reagenti e dei prodotti è riportato un numero, chiamato

coefficiente stechiometrico di reazione: esso indica semplicemente il numero delle molecole di

ciascuna specie chimica che entra a far parte della reazione, consumandosi o venendo prodotto.

In una reazione chimica ritroviamo nei prodotti gli stessi atomi (per tipo e per numero) presenti

nei reagenti. Quindi anche le equazioni chimiche devono rispettare queste regole. Quando

un’equazione chimica le rispetta viene detta bilanciata.

forma bilanciata.

E’ buona regolare scrivere le reazioni chimiche sempre in

Nella scrittura di alcune reazioni chimiche potrà essere necessario lo stato fisico solido, liquido o

gassoso dei reagenti o indicare se questi sono allo stato puro o in soluzione. La specificazione di

questi parametri viene fatta facendo seguire le formule dalle lettere s, l o g per indicare gli stati di

aggregazione solido, liquido o gassoso, o dalle sigle solv o aq per indicare la condizione di

soluzione. I simboli vengono posti tra parentesi tonde e a pedice della formula.

Affinché abbia luogo una reazione chimica devono verificarsi le seguenti condizioni: le molecole dei

reagenti devono urtarsi tra loro,le particelle durante l’urto devono avere una orientazione corretta,

e l’urto deve essere sufficientemente energetico.

Se la trasformazione da reagenti a prodotti non è del tutto completa, o meglio se essa può in una

certa misura risultare reversibile, con ri-trasformazione quindi di una parte di P in R, in

sostituzione della freccia unidirezionale dovremmo utilizzare una coppia di frecce con direzione

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opposta, che rappresentano appunto la reversibilità della reazione:

Ricapitolando per quanto concerne il bilanciamento delle reazioni:

I coefficienti stechiometrici bilanciano le reazioni: sono numeri opportunamente introdotti per

mantenere, per ciascuna specie, l’uguaglianza tra il numero di atomi dei reagenti e dei prodotti

(bilanciamento).

aA + bB cC + dD



Reagenti Prodotti



A, B: Reagenti

C, D: Prodotti

a, b, c, d: coefficienti stechiometrici (1, 2, 3,…….)

Bilanciare una reazione significa fare in modo che la massa di ciascun elemento all’inizio della

della conservazione della

reazione sia uguale alla sua massa alla fine della reazione (Legge

materia)

Per scrivere una equazione di reazione:

1. Si stabilisce quali sono reagenti e prodotti;

2. Si scrivono le formule esatte dei reagenti e dei prodotti;

3. Si bilancia la reazione ponendo davanti alle molecole gli opportuni coefficienti stechiometrici

fino al raggiungimento dell’uguaglianza degli atomi in gioco.

coefficienti stechiometrici

I indicano il rapporto numerico che esiste sia fra le molecole dei

composti presenti in una reazione chimica, sia il loro numero di moli. Qualunque sia la massa

relativa dei reagenti questi reagiscono sempre fra di loro nel rapporto molare indicato dai rapporti

stechiometrici.

Quando in una reazione le quantità dei reagenti non rispettano il rapporto stechiometrico, si è in

presenza: • di un reagente limitante se in quantità inferiore a quella imposta dalla reazione

stechiometrica; • di un reagente in eccesso se in quantità superiore rispetto alla quantità prevista

dal rapporto stechiometrico.

Fattore limitante di una reazione: è il reagente in difetto che limita l’ottenimento dei prodotti.

Una reazione chimica può essere vista come una particolare trasformazione termodinamica, per

cui, in analogia con le altre trasformazioni termodinamiche, durante lo studio di una reazione

chimica possono essere definiti un "sistema" (che nel caso particolare delle reazioni chimiche è

chiamato "sistema chimico") e un "ambiente" (da non confondersi con il concetto di "ambiente di

reazione").

Il sistema è la parte dell'universo oggetto di studio. Un esempio di sistema chimico è una miscela

di sostanze chimiche all'interno di un becher; quest'ultimo rappresenta il contorno del sistema,

mentre l'ambiente è tutto ciò che circonda il sistema stesso (compresa l'aria circostante e le

superfici con le quali il sistema è in contatto).

L'insieme del sistema e dell'ambiente costituisce il cosiddetto "universo", che è un sistema isolato,

cioè è un sistema che non presenta scambi di materia o di energia con altri sistemi.

Una reazione non può avere luogo, o viene rallentata fino a fermarsi o addirittura a regredire, se

non è soddisfatta una serie di condizioni, come ad esempio presenza dei reagenti in misura

adeguata e condizioni di temperatura, pressione e luce adatte alla specifica reazione.

Le reazioni chimiche non influenzano i costituenti fondamentali (gli atomi), ma solo la maniera in

cui sono legati tra loro; non influenzano nemmeno il modo in cui le molecole si influenzano a

vicenda (attraverso i legami intermolecolari), quindi le trasformazioni che non comportano la

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rottura e la formazione di legami intramolecolari, come le semplici transazioni di stato (tra

cui fusione, solidificazione, sublimazione, condensazione ed evaporazione/ebollizione), non sono

reazioni chimiche, bensì processi fisici.

Allo stesso modo, non fanno parte delle reazioni chimiche le trasformazioni dei nuclei atomici, cioè

le reazioni nucleari, sebbene tali reazioni assumano anche un certo interesse in chimica e

vengano studiate dalla chimica nucleare.

Dunque le reazioni chimiche riguardano esclusivamente le variazioni dei legami tra gli atomi

(legame covalente, legame ionico, legame metallico).

Una reazione chimica che durante il suo svolgimento sviluppa calore è detta "esotermica", mentre

una reazione chimica che durante il suo svolgimento assorbe calore dall'esterno è detta

"endotermica".

Una reazione esotermica è quindi una reazione che comporta un trasferimento di

calore dal sistema all'ambiente. Analogamente una reazione endotermica è una reazione che

comporta un trasferimento di calore dall'ambiente al sistema (necessita dunque di energia esterna

per procedere).

Nel caso in cui una reazione chimica si svolge a pressione costante (cioè se è un processo isobaro),

tale reazione è esotermica se comporta una diminuzione di entalpia, mentre è endotermica se

comporta un aumento di entalpia.

Alcune reazioni sono molto rapide, addirittura violente (come le esplosioni), mentre altre sono

talmente lente che possono necessitare di tempi lunghissimi prima di svolgersi completamente (ad

esempio anni o secoli).

Per misurare la velocità di una reazione si fa uso del concetto di grado di avanzamento della

reazione; la cinetica chimica è la disciplina che si occupa dello studio della velocità di reazione e

di tutti i fa