Esempio di reazioni esotermiche

La termochimica è la parte della chimica responsabile dello studio della relazione tra le reazioni chimiche e le variazioni di temperatura durante le reazioni. Quando due sostanze reagiscono, la reazione può essere endotermica o esotermica.

Le reazioni endotermiche sono quelle che assorbono calore.

Le reazioni esotermiche sono quelle in cui mentre due o più sostanze reagiscono rilasciano energia sotto forma di calore. Una volta terminata la reazione, il prodotto risultante viene chiamato corpo endotermico, perché per decomponerlo è necessario fornirgli calore.

Le principali caratteristiche delle reazioni endotermiche sono le seguenti:

• La reazione richiede solo un catalizzatore o un innesco, a volte può anche essere spontaneo.
• Una volta iniziata la reazione, viene diffusa in catena dalle sostanze reattive e non si ferma fino a quando i componenti non hanno reagito completamente tra loro, senza bisogno di alimentazione esterno.
• Le sostanze risultanti (corpi endotermici) sono composti chimicamente stabili, quindi non si decompongono facilmente.
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• Per decomporre i corpi endotermici, è necessario fornire loro calore affinché avvenga la decomposizione.
• Quando inizia la reazione di decomposizione, richiede costantemente che le venga fornito calore, poiché interrompendo l'alimentazione, la decomposizione viene interrotta.

Esempi di reazioni esotermiche

Una delle reazioni esotermiche che si è cercato di sfruttare è la formazione di acqua. Idrogeno (H₂) è un elemento gassoso che, esposto all'aria, prende fuoco. Questo accade perché si combina con l'ossigeno (O₂), producendo una reazione esogena, cioè l'idrogeno reagisce spontaneamente con l'ossigeno, producendo acqua e cedendo calore:

2H₂ + O₂ -> 2 ore₂O + calore

Questa caratteristica della formazione dell'acqua è stata utilizzata per creare motori a idrogeno, dove la reazione di formazione di acqua e l'energia da essa sprigionata viene utilizzata per muovere i pistoni di un motore, avendo come residuo solo Acqua. Lo svantaggio di questi sistemi è che in caso di incidente o perdita, a causa dell'infiammabilità dell'idrogeno, c'è un rischio molto elevato di incendio o esplosione.

Un altro esempio di reazione esotermica è la termite. La termite è una miscela di polvere di alluminio molto fine e alcuni ossidi metallici, come l'ossido di rame o l'ossido di ferro. Perché la reazione abbia inizio, è necessaria l'accensione, solitamente con una striscia di magnesio. Ciò fornisce l'energia iniziale che si propaga in una catena in tutta la miscela fino a quando i componenti non reagiscono completamente. Nella reazione, l'alluminio si combina con l'ossigeno dell'ossido con cui è miscelato, formando ossido di alluminio e liberando l'altro metallo.

Fede₂O₃ + 2Al -> 2Al₂O₃ + 2Fe + calore

La reazione è molto violenta e sprigiona molto calore. Ciò provoca la fusione del metallo da cui viene rilasciato l'ossigeno (nell'esempio, il ferro). Questa funzione viene utilizzata nell'industria ferroviaria per saldare le rotaie una volta posizionate o modificate.