REAZIONE ESOTERMICA: PROCESSO, TIPOLOGIE ED ESEMPI - CHIMICA - 2026

La reazione esotermica è un tipo di reazione chimica in cui avviene un trasferimento di energia, principalmente sotto forma di rilascio di calore o luce. Ad esempio, qualsiasi reazione di combustione, in cui qualcosa brucia, si verifica una reazione esotermica.

Nel corso della vita quotidiana è comune vedere come le diverse reazioni esotermiche avvengano naturalmente o causate da variazioni di temperatura in luoghi diversi. Questi cambiamenti di temperatura possono essere misurati con l'aiuto di un termometro.

Reazione esotermica con rilascio di calore

In questo senso, le reazioni esotermiche possono trasferire altri tipi di energia al mezzo in cui vengono generate, come accade con le esplosioni e il loro modo di trasferire energia cinetica e sonora quando le sostanze che si trovano in fase gassosa ad alte temperature vengono espanse da modo violento.

Allo stesso modo, nel caso di utilizzo di batterie si effettua anche una reazione di tipo esotermico, solo in questo caso viene trasportata energia elettrica.

Di fronte a queste reazioni ci sono quelle endotermiche, che assorbono energia.

Processi

La combustione di un fiammifero è una reazione esotermica

È stato precedentemente menzionato che quando si verifica una reazione esotermica, si verifica un rilascio di energia, che può essere visualizzato più facilmente nella seguente equazione:

Reagente (i) → Prodotto (i) + Energia

Quindi, per quantificare l'energia assorbita o rilasciata da un sistema, viene utilizzato un parametro termodinamico chiamato entalpia (indicata come "H"). Se in un sistema (in questo caso, una reazione chimica) c'è un rilascio di energia verso l'ambiente circostante, la variazione di entalpia (espressa come ΔH) avrà un valore negativo.

Altrimenti, se la variazione di questa misura è positiva, riflette l'assorbimento di calore dall'ambiente circostante. Allo stesso modo, l'entità del cambiamento nell'entalpia del sistema è un'espressione della quantità di energia che viene trasferita ao dall'ambiente.

Maggiore è l'ampiezza di ΔH, maggiore è il rilascio di energia dal sistema all'ambiente circostante.

Ciò si verifica perché in queste reazioni l'energia netta che viene rilasciata quando vengono creati nuovi legami è maggiore dell'energia netta utilizzata nella frammentazione dei legami.

Da quanto sopra si può dedurre che questa classe di reazioni è molto comune, perché i prodotti della reazione hanno una quantità di energia immagazzinata nei legami che è maggiore di quella contenuta inizialmente nei reagenti.

tipi

Esistono diversi tipi di reazioni esotermiche nei vari campi della chimica, sia in laboratorio che nell'industria; alcuni sono eseguiti spontaneamente e altri necessitano di condizioni specifiche o di qualche tipo di sostanza come catalizzatore per essere prodotti.

Di seguito sono elencati i tipi più importanti di reazioni esotermiche:

Reazioni di combustione

Le reazioni di combustione sono quelle di tipo redox che si verificano quando una o più sostanze reagiscono con l'ossigeno, generalmente per provocare il rilascio di luce ed energia termica - cioè luce e calore - quando viene prodotta una fiamma.

Reazioni di neutralizzazione

Le reazioni di neutralizzazione sono caratterizzate dall'interazione tra una specie acida e una sostanza alcalina (base) per formare un sale e acqua, che manifestano una natura esotermica.

Reazioni di ossidazione

Molte sono le reazioni di questo tipo che mostrano un comportamento esotermico, perché l'ossidazione dell'ossigeno provoca il rilascio di una grande quantità di energia, come avviene nell'ossidazione degli idrocarburi.

Reazione della termite

Questa reazione può produrre una temperatura di circa 3000 ° C e, a causa dell'elevata affinità della polvere di alluminio con un gran numero di ossidi metallici, viene utilizzata nella saldatura di acciaio e ferro.

Reazione di polimerizzazione

Questo tipo di reazione è quella che ha origine quando reagisce un certo numero di specie chimiche chiamate monomeri, che sono unità che quando combinate si ripetono in catene per formare strutture macromolecolari chiamate polimeri.

Reazione di fissione nucleare

Questo processo si riferisce alla divisione del nucleo di un atomo considerato pesante, cioè con un numero di massa (A) maggiore di 200, per produrre frammenti o nuclei di dimensioni inferiori con una massa intermedia.

In questa reazione, dove si formano uno o più neutroni, viene rilasciata una grande quantità di energia perché il nucleo con un peso maggiore ha meno stabilità dei suoi prodotti.

Altre reazioni

Esistono anche altre reazioni esotermiche di grande rilevanza, come la disidratazione di alcuni carboidrati quando reagiscono con acido solforico, l'assorbimento di acqua presentata dall'idrossido di sodio esposto all'aria o l'ossidazione di specie metalliche in molte reazioni di corrosione.

Esempi di reazioni esotermiche

Di seguito sono riportati alcuni esempi di reazioni esotermiche, che producono una variazione di entalpia che ha un valore negativo per il fatto che rilasciano energia:

Una candela accesa

Il processo di combustione della paraffina e dello stoppino della candela produce una reazione esotermica che genera calore e luce.

Accendi un fosforo

Quando si accende un fiammifero, si genera una reazione tra le sostanze chimiche che lo compongono e l'ossigeno presente nell'aria. In questo modo si genera una reazione esotermica che produce sia luce che calore.

Respirazione

Il processo di respirazione produce una reazione esotermica all'interno delle cellule durante lo scambio di gas. In questo modo il glucosio insieme all'ossigeno si trasforma in anidride carbonica e calore.

Legna da ardere in fiamme

La combustione del legno produce una reazione esotermica in quanto il prodotto risultante di questa reazione si manifesta come calore e temperatura.

Combustione di propano

Ad esempio, la combustione del propano è una reazione esotermica spontanea:

C ₃ H ₈ (g) + 5O ₂ (g) → 3CO ₂ (g) + 4H ₂ O (l)

Carbonato di sodio - reazione di neutralizzazione dell'acido cloridrico

Un altro caso di comportamento esotermico è mostrato dalla reazione di neutralizzazione tra carbonato di sodio e acido cloridrico:

NaHCO ₃ (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g)

Ossidazione di etanolo ad acido acetico

Viene anche presentata l'ossidazione dell'etanolo ad acido acetico utilizzato negli etilometro, la cui reazione completa è mostrata nella seguente equazione:

3CH ₃ CH ₂ OH + 2K ₂ Cr ₂ O ₇ + 8H ₂ SO ₄ → CH ₃ COOH + 2Cr (SO ₄ ) ₃ + 2K ₂ SO ₄ + 11H ₂ O

Reazione della termite

Un altro tipo di reazione esotermica è la cosiddetta reazione della termite, in cui l'alluminio si combina con un ossido di metallo, come esemplificato di seguito:

2Al (s) + Fe ₂ O ₃ (s) → Al ₂ O ₃ (s) + Fe (l)

Trucioli d'acciaio + aceto

Questa miscela agisce come una forma di combustione lenta dove l'acciaio subisce un processo di ossidazione grazie all'azione dell'aceto.

"Cane che abbaia"

Questa reazione prende questo nome poiché emette un suono simile a quello dell'abbaiare del cane.

Questa reazione avviene all'interno di una provetta da laboratorio dove si mescolano protossido di azoto e ossido nitrico e bisolfato di carbonio.

Bottiglia di vetro + alcool

Simile alla reazione generata dal suddetto esperimento, è quella di strofinare una bottiglia di vetro con alcool in modo tale da produrre una fiamma.

Detersivo per bucato + acqua

Quando il sapone detersivo per bucato viene sciolto, si può osservare una reazione esotermica. Questo è uno degli esempi più facilmente osservabili di reazioni esotermiche in casa.

Dentifricio all'elefante

Questo è un esperimento comunemente usato per spiegare la dinamica delle reazioni esotermiche. Consiste nella dissoluzione dell'acqua ossigenata in un mezzo saponoso, in modo che in questo modo si produca una grande quantità di schiuma.

A questa miscela viene aggiunto un catalizzatore (ioduro di potassio), che aiuta la rapida decomposizione del perossido.

Acido solforico + zucchero

Il processo di disidratazione dello zucchero produce un'evidente reazione esotermica. Quando si mescola l'acido solforico con lo zucchero, si disidrata e appare una colonna di fumo nero, che fa sentire l'ambiente come ossa bruciate.

Sodio + acqua

Il sodio o qualsiasi mezzo alcalino reagisce fortemente con l'acqua. Quando si aggiunge un qualsiasi metallo alcalino all'acqua (litio, sodio, potassio, rubidio o cesio) deve reagire.

Nella misura in cui il numero dell'elemento è più alto nella tavola periodica, la reazione sarà più forte.

Acetato di sodio

L'acetato di sodio è noto come ghiaccio caldo. Questo materiale parte dalla cristallizzazione di soluzioni congelate che, invece di rilasciare freddo, rilasciano calore.

A causa del suo aspetto, si chiama "ghiaccio", ma l'acetato di sodio cristallizzato è in realtà uno dei materiali più comuni utilizzati per realizzare scaldamani.

Soda + aceto

Questa miscela produce una reazione esotermica che genera grandi quantità di schiuma, quindi è comunemente usata per assomigliare all'esplosione di un vulcano.

Il genio nella bottiglia

In questo esperimento, il perossido di idrogeno (perossido di idrogeno) viene miscelato con permanganato di potassio. In questo modo, il permanganato scompone il perossido di idrogeno, provocando il rilascio di una grande quantità di fumo e calore.

Orsetti gommosi esplosivi

Gli orsetti gommosi sono ricchi di saccarosio (zucchero), una sostanza che, mescolata con clorato di potassio ad alte temperature, produce una violenta esplosione e il movimento degli orsetti gommosi.

Fulmini in un tubo

Questa reazione si verifica quando un acido corrosivo viene miscelato con alcol o acetone.

In questo modo si può osservare una vigorosa reazione chimica che si traduce nella generazione di luce all'interno di un tubo simile a quello dei fulmini.

Congelare l'acqua

Durante questo processo l'acqua rilascia energia sotto forma di calore, quindi quando i cubetti d'acqua gelano, avviene una reazione esotermica.

Corrosione dei metalli

I metalli puri, cioè nel loro stato naturale quando entrano in contatto con l'aria producono una reazione di ossidazione insieme alla generazione di calore, quindi si dice che questo processo sia esotermico.

Processo di combustione del gas

Il processo di combustione di un qualsiasi gas, come il metano o il gas naturale, produce una reazione esotermica che si manifesta nella generazione di calore e in alcune occasioni, quando la combustione avviene in maniera controllata, può anche produrre luce.

Altro

Oltre agli esempi precedentemente spiegati, esiste una grande varietà di reazioni che sono anche considerate esotermiche, come la decomposizione di alcune sostanze organiche nei rifiuti per il compostaggio.

Evidenzia anche l'ossidazione del pigmento luciferina dall'azione dell'enzima luciferasi per produrre la caratteristica bioluminescenza delle lucciole e persino la respirazione, tra molte altre reazioni.

Riferimenti

1. Wikipedia. (Sf). Reazione esotermica. Estratto da es.wikipedia.org
2. BBC. (Sf). Cambiamenti energetici e reazioni reversibili. Recuperato da bbc.co.uk
3. Chang, R. (2007). Chimica, nona edizione. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Reazioni chimiche. Recupero da books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Esplorazione delle reazioni chimiche. Ottenuto da books.google.co.ve