Reazioni endotermiche ed esotermiche

Quando si verificano reazioni chimiche , possono rilasciare energia sotto forma di calore, e sono chiamate esotermiche, oppure hanno bisogno di assorbire energia per avvenire, e in questo caso sono chiamate endotermiche. Gli esempi più comuni di questi tipi di reazioni sono la combustione e la fotosintesi.

Reazioni chimiche endotermiche ed esotermiche

Le reazioni chimiche sono processi in cui i legami chimici tra gli atomi si rompono, formando nuovi legami. Nelle reazioni chimiche partecipano i reagenti , che sono le sostanze che daranno origine alla reazione, e i prodotti , che sono le sostanze che si ottengono dalla reazione chimica.

A seconda del modo in cui l’energia è coinvolta, cioè se viene assorbita o rilasciata, le reazioni chimiche possono essere rispettivamente endotermiche o esotermiche.

Cosa sono le reazioni endotermiche

La parola endotermico deriva dai termini greci: endo , che significa “verso l’interno” e thermos , che significa “calore”. Pertanto, è usato in chimica per riferirsi a reazioni che assorbono energia. Queste reazioni non avvengono spontaneamente, ma richiedono l’immissione di energia.

Quando le reazioni endotermiche assorbono energia, durante la reazione si verifica un calo di temperatura. Sono inoltre caratterizzati dall’aumento dell’entalpia (+ ΔH), che è una grandezza che indica il contenuto di calore.

Un esempio comune di reazione endotermica è la fotosintesi. In questo processo, le piante assorbono l’energia luminosa e convertono l’anidride carbonica e l’acqua in ossigeno e glucosio, un nutriente per le piante. Per produrre un chilogrammo di glucosio, questa reazione richiede una grande quantità di energia, fornita dalla luce solare.

Cosa sono le reazioni esotermiche

La parola esotermico deriva dalle radici greche exo , che significa “verso l’esterno” e thermos , che significa “calore”. Le reazioni chimiche esotermiche rilasciano energia sotto forma di calore. In caso di esplosioni viene emessa anche energia cinetica.

Le reazioni esotermiche possono verificarsi spontaneamente. Allo stesso modo, hanno un’entropia più alta (ΔS > 0) e un’entalpia più bassa (ΔH <0). Anche le reazioni esotermiche possono essere esplosive.

Un esempio di reazione esotermica comune è la combustione che si verifica quando si accende un fiammifero o legna da ardere.

Esempi di reazioni endotermiche ed esotermiche

Alcuni esempi di reazioni endotermiche sono:

• La soluzione di cloruro di ammonio (NH ₄ Cl) in acqua.
• L’evaporazione dell’acqua liquida.
• sciogliere il ghiaccio.
• La decomposizione dell’acqua in idrogeno (H) e ossigeno (O).
• Produzione di ozono (O ₃ ).
• La scomposizione dell’anidride carbonica (CO ₂ ) in carbonio e ossigeno.
• La decomposizione delle proteine ​​per azione del calore.
• La decomposizione del carbonato di calcio (CaCO ₃ ).
• La reazione dell’acido cloridrico (HCl) con l’alluminio per produrre idrogeno.

Alcuni esempi di reazioni esotermiche sono:

• La miscela di sodio e cloro per produrre sale da cucina.
• La combustione di legna, carbone e petrolio.
• Reazione alla termite.
• La miscela di un acido e una base.
• Il respiro.
• Fissione nucleare.
• La corrosione del metallo.
• Sciogliere un acido in acqua.
• La condensazione del vapore acqueo.
• La reazione di metalli con alogeni o ossigeno.

Esperimenti di reazioni endotermiche ed esotermiche

Per comprendere ulteriormente come avvengono le reazioni endotermiche ed esotermiche e come l’energia viene assorbita e rilasciata sotto forma di calore, è possibile eseguire i seguenti esperimenti.

Esperimenti di reazione endotermica

prova con l’aceto

Materiali

• Aceto o succo di limone
• Bicarbonato di sodio
• becher
• termometro da laboratorio

Preparazione : mettete un po’ di aceto in un bicchiere e inserite il termometro. Attendere 5 minuti fino a quando la temperatura si stabilizza. Quindi aggiungere piccoli cucchiai di bicarbonato di sodio. Osserva come la miscela assorbe il calore e riduce la temperatura.

Esperimento con acido muriatico

Per eseguire questo esperimento è importante fare attenzione alla manipolazione dei materiali.

Materiali :

Acido muriatico (acido cloridrico) 25%

Bicarbonato di sodio

termometro da laboratorio

Preparazione : mettere un po’ di acido cloridrico in un recipiente. Aggiungere alcuni cucchiaini di bicarbonato di sodio . Osserva come avviene la reazione assorbendo calore e abbassando la temperatura fino a pochi gradi sotto zero.

Esperimenti di reazioni esotermiche

esperimento di schiuma

• Materiali :
  • Perossido di idrogeno (H ₂ O ₂ )
  • Ioduro di potassio (Kl)
  • Ciotola
• Preparazione : per prima cosa mettete l’acqua ossigenata nel contenitore. Quindi aggiungere lo ioduro di potassio. Attendere qualche secondo e osservare come si sviluppa la reazione chimica.

Le reazioni chimiche procedono a una certa velocità, che si chiama cinetica di reazione. Alcuni composti possono aumentare la velocità della reazione o rallentarla. Queste sostanze sono chiamate rispettivamente catalizzatori e inibitori. Mescolando il perossido di idrogeno con lo ioduro di potassio, iniziò la reazione di decomposizione del perossido di idrogeno. Di conseguenza, vengono prodotte bolle di ossigeno.

esperimento sul ghiaccio caldo

• Materiali :
  • Aceto
  • Bicarbonato di sodio
  • Casseruola
  • Contenitore in vetro con coperchio (resistente al calore)
  • Piatto
• Preparazione : a mezzo litro di aceto aggiungere lentamente 2 cucchiai di bicarbonato di sodio. Questa miscela produrrà un effetto effervescente. Terminata l’effervescenza, far bollire il composto in una casseruola per un’ora, a temperatura moderata, fino a quando sulla superficie del liquido comincia a formarsi una crosticina. Togliere dal fuoco e versare il liquido rimanente, che ora è acetato di sodio, nel contenitore di vetro. Copritelo bene e lasciatelo raffreddare in frigo per mezz’ora. Raschiare con un cucchiaio i cristalli rimasti sul bordo e sul fondo della casseruola. Adagiateli su un piatto. Dopo mezz’ora, rimuovere con attenzione il contenitore di vetro dal frigorifero e scoprirlo. Prendere alcuni cristalli dal piatto e versarli nel liquido. Osserva come il liquido cristallizza e diventa caldo.

Quando si mescolano aceto e bicarbonato di sodio, si verifica una reazione in cui l’anidride carbonica viene rilasciata sotto forma di bolle e l’acetato di sodio viene prodotto allo stato liquido. Quando la miscela bolle, l’acqua evapora e rimane una soluzione che solidifica a meno di 54°C. Raffreddando rapidamente la miscela, la soluzione rimane liquida anche se è al di sotto del suo punto di congelamento. Poiché rimane in uno stato instabile, qualsiasi interferenza, come quella che si verifica quando i cristalli vengono lanciati, cambia l’ordine delle molecole, provocando la cristallizzazione e il calore viene rilasciato. Questo produce l’effetto del ghiaccio caldo.

Bibliografia

• Vari autori. insegnare chimica. Dalle sostanze alla reazione chimica. (2020). Spagna. Editoriale Grao.
• Sykes, meccanismi di reazione P. in chimica organica. (2009). Spagna. Editorial Revertè.
• Levenspiel, O. Reazioni chimiche ingegneristiche . (2009). Spagna. Editorial Revertè.