REAZIONE IRREVERSIBILE: CARATTERISTICHE ED ESEMPI - CHIMICA - 2026

Una reazione irreversibile è quella che virtualmente non raggiunge l'equilibrio e che, quindi, tutti i reagenti sono stati trasformati in prodotti. Si dice che avvenga in una sola direzione: da sinistra a destra, poiché i prodotti non possono ricombinarsi per ri-originare i reagenti.

Oggi ci sono diverse teorie e angoli da cui si può spiegare l'irreversibilità di una reazione chimica. La visione più semplice è prendere in considerazione quanto siano instabili i reagenti, la stabilità dei prodotti o se si formano gas o solidi che fuoriescono o si separano dal mezzo di reazione.

Le reazioni irreversibili sono molto comuni nella quotidianità. Se vediamo cambiamenti nel nostro ambiente in cui per invertire i loro effetti è necessario tornare indietro nel tempo, allora sicuramente saranno questi tipi di reazioni chimiche. Ad esempio, una torta da sola non tornerà al suo stato iniziale: gli ingredienti.

Tuttavia, i prodotti di una reazione irreversibile possono subire reazioni che li rendono reattivi. È il caso della ruggine, che trattata con forti agenti riducenti riusciamo a recuperare il ferro metallico in essa contenuto.

Caratteristiche delle reazioni irreversibili

La preparazione di una torta o di una crostata comprende un gran numero di reazioni irreversibili che avvengono simultaneamente. Fonte: Pxhere.

Equazione chimica generale

Qualsiasi reazione irreversibile può essere rappresentata da una semplice equazione chimica, assumendo che due specie reattive, A e B, partecipino:

A + B => C + D

A e B reagiscono irreversibilmente per diventare C e D. Non c'è spazio per stabilire un equilibrio. Ciò che ha reagito non si rigenera, e ciò che non lo ha fatto, rimarrà in eccesso a causa dell'andamento della reazione stessa, o perché uno dei reagenti è stato consumato.

Si noti che lo stato di aggregazione in ogni reagente o prodotto (solido, gas o liquido) non è specificato.

Ci sono reazioni in cui una quantità trascurabile di C e D, per la loro natura chimica, si ricombina per rigenerare A e B. Se questo avviene all'equilibrio, si dice che è molto lontano a destra; cioè verso la formazione dei prodotti.

Solo in questi casi non vi è certezza di affermare che una presunta reazione sia senza dubbio irreversibile. Tuttavia, una tale situazione di solito non si verifica regolarmente nelle reazioni che mostrano cambiamenti troppo marcati.

Cambiamenti chimici

Non è una regola generale né definitiva, ma molte delle reazioni irreversibili generano notevoli cambiamenti chimici. Ad esempio, le reazioni altamente esotermiche sono considerate essenzialmente irreversibili, a causa della quantità di energia sotto forma di calore e luce che viene rilasciata.

Lo stesso ragionamento si applica quando osserviamo l'aspetto di un gas, che ribolle nel liquido o che trasuda dai pori di un solido. Se questo gas fuoriesce dal mezzo di reazione, sarà impossibile per esso partecipare alla creazione dell'equilibrio; cioè, non reagirà per rigenerare nessuno dei reagenti.

Allo stesso modo, la formazione di un solido o di un precipitato significa immediatamente che la reazione è irreversibile, poiché solo la sua superficie avrà ancora contatto con il mezzo di reazione. E se questo solido ha una struttura molto stabile, molto meno parteciperà a un equilibrio (oltre alla sua solubilità), poiché le sue particelle saranno confinate.

D'altra parte, non puoi sempre fare affidamento sui cambi di colore. Molte reazioni laddove queste si vedono sono effettivamente reversibili e prima o poi il cambiamento viene invertito.

Prodotti stabili e reagenti instabili

Una caratteristica più generale delle reazioni irreversibili è che i prodotti formati sono molto più stabili dei reagenti che partecipano alla reazione. Questo spiega perché C e D non "vogliono" più ricombinarsi per rigenerare A e B, poiché queste ultime sono specie più instabili.

Detta stabilità può essere prevista conoscendo le strutture dei prodotti, quanto sono forti e stabili i nuovi legami, o anche mediante un meccanismo molecolare che mostra le fasi consecutive di una reazione.

Reversibilità apparente

Ci sono reazioni irreversibili che richiederebbero praticamente del tempo per tornare indietro perché i reagenti si riformino. O più che reazioni, sarebbero cambiamenti o processi che coinvolgono una serie di essi. Questo perché non si tratta di invertire una reazione, ma molte e istantaneamente. Ad esempio: la decomposizione dei frutti.

Altre reazioni irreversibili, d'altra parte, possono essere invertite se i loro prodotti vengono fatti reagire con altre specie. Allo stesso modo, ci sono reazioni che avvengono in una "versione inversa" attraverso diversi processi o meccanismi. L'esempio più noto è quello della respirazione cellulare e della fotosintesi, con la differenza che quest'ultima sfrutta l'energia solare.

Esempi

Di seguito verranno menzionati alcuni esempi rappresentativi di reazioni irreversibili.

ossidazioni

La materia quando si ossida lo fa in modo irreversibile a meno che non venga a contatto con agenti riducenti. Quando i metalli si ossidano, sulla loro superficie appare uno strato di ossido, che quando si depositano umidità e anidride carbonica, oltre ai sali, inizia un processo di corrosione.

L'ossido di metallo non si disintegrerà dal nulla per ri-originare il metallo e lasciare che il gas di ossigeno fuoriesca.

Combustione

Tutta la materia organica che reagisce vigorosamente con l'ossigeno sarà sottoposta a combustione e da essa verranno rilasciati ossidi gassosi e ceneri. Questi ossidi, essenzialmente CO ₂ , H ₂ O, NO ₂ e SO ₂ , non si ricombineranno mai per formare le molecole iniziali. È il caso della plastica, degli idrocarburi, del legno, delle sostanze vegetali e degli animali.

Forte neutralizzazione della base acida

Quando un acido e una base forti reagiscono o vengono neutralizzati, le specie generate non si ricombinano nuovamente per generarli. Ad esempio, NaOH e HCl reagiscono per produrre NaCl e H ₂ O, entrambe specie molto stabili:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Questa reazione è irreversibile, non c'è punto in cui è stato verificato che parte di NaOH o HCl è stata rigenerata. Lo stesso vale per altre coppie di acidi e basi forti.

Dissoluzione dei metalli

Quando i metalli si dissolvono in acidi forti, formano un sale, acqua e un gas. Ad esempio, il rame viene attaccato dall'acido nitrico per dare nitrato di rame, acqua e biossido di azoto:

Cu + 4HNO ₃ => Cu (NO ₃ ) ₂ + 2H ₂ O + 2NO ₂

La soluzione risultante è di colore bluastro e particelle ramate non riappariranno mai magicamente, indicando la formazione di rame metallico.

Saponificazione

Infine, abbiamo la reazione di saponificazione, che è irreversibile; sebbene molti dei suoi passaggi interni siano reversibili. I saponi che hanno origine non verranno riconvertiti nei grassi da cui provengono; neppure l'idrossido di potassio, KOH, una base così forte, può essere rigenerato da qualsiasi azione di equilibrio.

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
2. BBC. (2020). Cosa sono i cambiamenti irreversibili? Estratto da: bbc.co.uk
3. Khan Academy. (2020). Reazioni chimiche. Estratto da: khanacademy.org
4. Fatto Monster. (2020). DK Science: reazioni chimiche. Estratto da: factmonster.com
5. Ginesa Blanco. (16 ottobre 2019). È vero che nessuna reazione chimica è irreversibile? Paese. Estratto da: elpais.com