Cosa succede quando si rompono le obbligazioni chimiche e si formano nuove obbligazioni?

A volte, è sufficiente mettere insieme due sostanze per iniziare una reazione chimica, ma spesso è necessario uno stimolo esterno come il riscaldamento delle sostanze.

Le reazioni chimiche rompono i legami chimici molecolari esistenti e di conseguenza si formano nuovi legami. Le reazioni chimiche tipiche comprendono la combustione, la riduzione e la precipitazione. Durante queste reazioni chimiche, le molecole originali si rompono e formano nuovi legami per produrre materiali diversi. A volte, è sufficiente mettere insieme due sostanze per iniziare una reazione chimica, ma spesso è necessario uno stimolo esterno come il riscaldamento delle sostanze. Ogni reazione chimica è una complessa interazione di attrazione molecolare, livelli di energia e influenze esterne.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

Le reazioni chimiche creano e rompono i legami chimici tra le molecole, risultando in nuovi materiali come i prodotti della reazione chimica. Le reazioni chimiche possono verificarsi spontaneamente o richiedono un trigger esterno come un input di energia. La rottura dei legami chimici assorbe energia, mentre i nuovi legami liberano energia, con la reazione chimica generale endotermica o esotermica.

Obbligazioni chimiche e livelli energetici

La base di tutte le reazioni chimiche è la rottura dei legami o la decomposizione e la creazione di legami o sintesi. La decomposizione richiede energia perché i legami chimici sono inizialmente stabili e l'energia è necessaria per separarli. Le molecole nel legame hanno un livello di energia più basso rispetto alle molecole libere; l'aggiunta di energia consente loro di liberarsi.

La sintesi rilascia energia perché le molecole si legano per formare una configurazione stabile e quindi rinunciare all'energia. Le molecole legate hanno un livello di energia più basso rispetto alle molecole libere e si trovano nel nuovo legame.

Una reazione chimica generale che rompe i legami e ne crea di nuovi può essere endotermica (assorbimento di calore) o esotermica (rilascio di calore), a seconda di quanta energia viene assorbita e prodotta dalle reazioni di decomposizione e sintesi. Alcune reazioni producono calore nel complesso, mentre altre assorbono il calore dall'ambiente circostante o richiedono l'aggiunta di calore esterno per completare la reazione. In condizioni normali in ambienti stabili, una reazione chimica ha bisogno di uno stimolo esterno per iniziare.

Reazioni endotermiche

Poiché ci vuole energia per rompere i legami chimici e avviare reazioni chimiche, poche reazioni endotermiche avvengono da sole. Il processo solitamente richiede un input di energia per avviare la reazione e mantenerla. Anche le reazioni esotermiche possono avere bisogno di un input di energia all'inizio per rompere alcuni dei legami.

Le reazioni di decomposizione sono semplici reazioni endotermiche e richiedono un input di energia. Ad esempio, il riscaldamento dell'ossido di mercurio produce mercurio e ossigeno. Le reazioni endotermiche che sono più complicate possono aver luogo se possono usare il calore dall'ambiente circostante. Ad esempio, i solidi idrossido di bario e cloruro di ammonio reagiscono in una reazione endotermica a temperatura ambiente per produrre cloruro di bario e ammoniaca ad una temperatura molto più fredda. La reazione prende calore dai materiali stessi, dal loro contenitore e dall'aria ambientale.

Reazioni esotermiche

Le reazioni che producono un eccesso di calore nel complesso sono più comuni perché tendono ad essere autosufficienti. Le reazioni di sintesi producono calore, quindi non hanno bisogno di una fonte di calore esterna per procedere. Ad esempio, l'aggiunta di una piccola quantità di sodio all'acqua produce idrossido di sodio e idrogeno in una reazione esotermica esplosiva. La reazione inizia spontaneamente e continua fino a quando uno dei reagenti è esaurito. Generalmente produce così tanto calore che l'idrogeno brucia con l'ossigeno dell'aria per formare acqua.

Le reazioni complesse che si basano su legami chimici sia di rottura che di formazione spesso richiedono un input di energia esterna per iniziare, ma sono quindi autosufficienti. Ad esempio, la combustione di idrocarburi richiede una fonte di calore per rompere i primi legami. Tipicamente, i materiali contenenti idrocarburi, come legno o olio combustibile, hanno bisogno di una corrispondenza o di una scintilla per decomporre alcuni dei legami. Una volta iniziata la formazione di nuovi legami con la produzione di calore, la reazione continua producendo anidride carbonica e vapore acqueo.

Molti processi industriali e commerciali comuni si basano su reazioni chimiche, in particolare autotenute esotermiche. Quanto sono utili e quanto lavoro fanno dipende dal tipo di materiali che stanno reagendo e dai legami chimici che si stanno rompendo e riformando.

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