Reazione esotermica: che processo è? Come si verifica?
Quando si parla di reazioni esotermiche, si fa riferimento a quei processi chimici in cui l’energia viene rilasciata sotto forma di calore. Ma quali sono queste reazioni? E’ possibile fare degli esperimenti?
La combustione
Un esempio di reazione esotermica, è la combustione, ovvero quella reazione chimica in cui un combustibile si ossida grazie ad un comburente, e sviluppa del calore. Perché questo processo avvenga occorrono tre elementi, definiti anche “triangolo del fuoco“, ovvero:
- il combustibile, che può essere liquido, solido o gassoso, come il legno, il gas o il carbone;
- il comburente, l’ossigeno presente nell’aria;
- l’innesco, ossia la condizione per far iniziare il processo di combustione.
Esso prevede quattro processi, che si susseguono, iniziando dalle reazioni endotermiche, che assorbono il calore formando radicali liberi, per poi passare alle propagazione, la ramificazione e la terminazione. L’accensione della combustione può avvenire automaticamente, e ciò si verifica se c’è abbastanza calore dove si trova il combustibile, oppure può essere provocata. Se questa reazione chimica si svolge a una pressione costante, tramite un processo chiamato isobaro, fa diminuire l’entalpia, ovvero la somma dell’energia interna U del combustibile.
La reazione endotermica
La reazione esotermica non va confusa con quella endotermica, perché la prima libera il calore, mentre la seconda lo assorbe. Ciò avviene quando si verifica la fotosintesi clorofilliana, ovvero quel processo che avviene nelle foglie delle piante quando l’energia del sole si converte in ossigeno, anidride carbonica, sali minerali e acqua.
Nella sua prima fase, la linfa delle pianta “assorbe” la luce solare e combinata alla linfa grezza, si accumula e produce la linfa elaborata, composta dal glucosio. Esso nutre la pianta, facendola crescere, e rilascia ossigeno.
Esperimenti da poter eseguire
E’ possibile effettuare degli esperimenti di combustione, in maniera controllata, per far capire meglio il processo a bambini e ragazzi. Uno dei più semplici, è quello di poggiare una candela su un piatto con acqua, accendendola, e ricoprirla poi con un bicchiere. Così facendo, l’acqua sale e spegne la candela. Ciò si verifica perché la fiamma ha bruciato l’ossigeno nel bicchiere, diminuendone la pressione interna, mentre quella esterna rimane invariata. Lo spegnimento e il raffreddamento della candela contribuiscono a creare una depressione e l’acqua risale.
Un altro esperimento si può fare bruciando la carta in un piatto, e allora la carta diventa rossa e alta, assumendo diversi colori, e se ne può sentire anche l’odore, capace di infastidire naso e gola. La fiamma, una volta consumata la carta, si spegne da sola e forma degli aloni attorno. Allo stesso modo, si può usare poco alcool in un piatto, in modo da studiarne le reazioni.
Un esperimento che può mostrare la reazione endotermica, è quello che prevede di bruciare, sempre in maniera circoscritta sapone per le mani, l’acido citrico (sotto forma di cristalli o polvere) oppure coloranti alimentari. Le sostanze a base di bicarbonato di sodio e acido citrico rilasciano anidride carbonica, e perciò si formano delle bolle.
Tuttavia, i processi esotermici non includo solo la dispersione del calore, ma possono includere anche la trasformazione dell’acqua in ghiaccio, oppure la condensazione del vapore acqueo in pioggia.
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