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le reazioni chimiche: che cosa sono e come si scrivono

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CHE COS’E’ UNA REAZIONE CHIMICA?

Una reazione chimica può essere definita come il processo che, tramite la variazione della modalità con la quale gli atomi risultano fra loro legati per formare specie chimiche più complesse (molecole o ioni), porta ad una ricombinazione degli stessi atomi con la formazione di specie chimiche diverse da quelle di partenza.

A partire dall’evidenza che tutto ciò che ci circonda, solido liquido o gassoso che sia, è costituito da atomi organizzati fra loro in modo preciso tramite legami chimici per formare molecole e, in minima parte, da atomi isolati sottoforma di molecole monoatomiche, lo studio delle reazioni chimiche è potenzialmente in grado di descrivere e spesso anche di prevedere la stragrande maggioranza dei mutamenti più intimi della materia, ed in particolare quelle che comportano la trasformazione di una sostanza chimica in un’altra.

– nota –
Un’utile lettura a questo proposito, specie per districarsi nella sottile differenza fra alcuni termini solo apparentemente sinonimi fra loro (come ad esempio sostanza, molecola e specie chimica) può essere rappresentata dall’articolo “sostanza, molecola, composto o specie chimica:? …le definizioni a confronto
[relativamente all’articolo corrente, i puristi mi perdonino l’utilizzo improprio del termine “molecola” per indicare anche i composti ionici, ma si concorderà che l’impiego di troppi “estendo” e “distinguo” avrebbe reso l’attuale trattazione troppo farraginosa per il contesto attuale]


Una nota di particolare rilievo, che deriva direttamente dalle definizione data di reazione chimica e che tornerà utile anche per definire in seguito quelle che “non sono” reazioni chimiche, prende le mosse dall’essenza stessa del legame chimico.     Continua...

VIDEO: preparazione di pigmenti colorati

Nell’antichità i pigmenti colorati utilizzati dai pittori insieme ad oli, leganti ed altri coadiuvanti, per preparare i loro colori, erano sostanze trovate tal quali in natura, ad esempio l’ocra, il carbone ed il lapislazzuli; quando agli albori della chimica iniziarono a comparire nel mondo dell’arte i primi pigmenti di sintesi, questi erano di natura comunque inorganica ma ottenuti in modo semplice e diretto, solitamente tramite un’unica reazione, a partire da materiali facilmente reperibili in natura, soprattutto nel mondo minerale.

A differenza della semplice macinazione di un minerale già di per sé colorato, come ad esempio la malachite, del cinabro o del lapislazzuli, il processo di preparazione diciamo così “artificiale” aveva indubbi vantaggi:
in primo luogo la possibilità di produrre colorazioni del tutto nuove ed introvabili i natura, in secondo luogo l’uniformità e la riproducibilità del prodotto ottenuto, in terzo luogo la disponibilità di un prodotto insolubile in acqua (nessuno di solito desidera che la propria pittura si sciolga alla prima traccia di umidità!) e già suddivisa in modo finissimo senza bisogno di ulteriori macinazioni.

Guardate per esempio la reazione nel seguente video, che è quella utilizzata da secoli per la preparazione del blu di prussia:

Le due materie prime utilizzate sono il ferrocianuro di potassio (non pensate nemmeno per un momento alla tossicità del rinomato cianuro!) ed un sale di ferro(II) come ad esempio il solfato ferroso. Continua...

metalli? sì, ma per il chimico

Metalli che si tagliano con un cucchiaino, che reagiscono con l’acqua generando bollicine e prendendo persino fuoco, che per di più non si possono neanche toccare, pena il procurarsi gravissime ustioni alle mani?

Be sì, sono proprio metalli, ed il loro comportamente è proprio quello descritto. Certo che la nostra idea di “metallo”, quella che affonda ben solide le sue radici nella nostra esperienza quotidiana, ci fa immaginare qualcosa di ben diverso…  Sostanze ben solide, più o meno lucide, sicuramente molto stabili, che non si sognerebbero mai di reagire con l’acqua, e se proprio dovessero farlo sarebbe tutt’al’più per fare un pò di ruggine col tempo, e per quanto riguarda il pericolo per l’uomo, il peggiore è forse quello di tagliarsi con una lama… di metallo appunto.

Guardiamo allora questo video, dove l’operatore con l’aiuto di una pinzetta introduce un pezzetto di sodio (uno dei metalli più diffusi in natura!) in una piastra in vetro piena d’acqua:

Dapprima vediamo una grande quantità di bolle formarsi: si tratta di idrogeno gassoso, che il sodio riesce a strappare dall’acqua stessa.     Il pezzo di metallo si muove velocemente sulla superficie dell’acqua, spinto dalle bollicine nascenti come un piccolo overcraft.    La reazione è esotermica, sviluppa una quantità notevolissima di calore, ed è questo casole alla fine che, non riuscendo più a dissiparsi, provoca l’accensione dello stesso idrogeno che si sta sviluppando, generando quello che in pratica è un piccolo incendio. Continua...

un indicatore domestico: il vino come il tornasole

macchia rossa da un bicchiere Esistono delle sostanze chimiche la cui molecola risponde all’acidità dell’ambiente nel quale si trovano mediante dei piccoli cambiamenti nella loro struttura. Per la precisione queste molecole hanno la possibilità di presentarsi in due forme diverse, che possono mutare l’una nell’altra anche ripetutamente: una che si presenta quando l’ambiente è più acido, l’altra quando l’ambiente è meno acido (anche se mi rendo conto che non fa parte del linguaggio di tutti i giorni, il contrario di acido nel linguaggio dei chimici sarebbe “basico”, o anche “alcalino”). Quello che chiamiamo ambiente, invece, può semplicemente essere l’acqua che viene a contatto con queste sostanze. Il passaggio da una struttura all’altra è di fatto una piccola reazione chimica, reversibile, guidata esclusivamente dall’acidità circostante.

indicatore universale di pH in rotolo La famose cartine al tornasole, citate come metafora nel linguaggio di tutti i giorni, sono per l’appunto delle striscioline di carta sulle quali sono state fatte asciugare piccole quantità di sostanze di questo genere in soluzione. Il nome generico per questo tipo di sostanze è “indicatori di acidità” o “indicatori di pH”, in quanto il pH è l’unità di misura convenzionalmente utilizzata per misurare l’acidità.
Come fanno queste sostanze ad indicare alcunché? Semplicemente cambiando colore! Tenuto conto che il colore di una sostanza chimica, quando è pura o quando la sciogliamo in acqua, dipende in primo luogo dai particolari della struttura della sua molecola, sarà sufficiente che le due strutture alternative, quella caratteristica dell’ambiente più acido e quella propria dell’ambiente meno acido, siano caratterizzate da due colorazioni diverse per poter godere di un’utilissima indicazione cromatica che ci farà sapere in tempo reale se l’ambiente intorno all’indicatore in quel momento è più o meno acido. Continua...

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