Quanto sono importanti le reazioni chimiche?

Lungo tempo fa, la gente scoprì che:

• le sostanze possono reagire per fare nuove sostanze
• queste reazioni possono essere controllate

La scienza della chimica iniziò quando la gente iniziò a sperimentare con reazioni chimiche sistematicamente e ad organizzare i loro risultati in modo logico.

Con lo sviluppo della chimica, gli scienziati hanno imparato che gli esseri viventi esistono solo come risultato di reazioni chimiche – e questo include te e me.

Ogni essere vivente è un insieme chimico notevolmente ben organizzato e autogestito.

Insiemi chimici sofisticati?

La nostra società high-tech non potrebbe esistere senza la capacità dei chimici di controllare con precisione le reazioni chimiche – lo schermo che stai guardando ora è un esempio di un dispositivo che sarebbe impossibile da realizzare.

Quindi, su una scala di importanza scientifica da uno a dieci, le reazioni chimiche sono da dieci.

La gente ha iniziato a far reagire le sostanze chimiche molto tempo fa

I nostri antichi antenati hanno imparato:

• come sfruttare e controllare la reazione ossigeno-legno per fare il fuoco.
• Come liberare i metalli dai loro minerali per fare efficienti aratri, asce, martelli e scalpelli.
• Come disinfettare/fumigare stanze ed edifici con l’anidride solforosa, il gas rilasciato dalla combustione dello zolfo.
• Come trasformare il calcare in ossido di calcio, la base del cemento e del calcestruzzo. Progetti di costruzione su larga scala come il Colosseo dell’antica Roma divennero possibili.

Il Colosseo fu costruito usando cemento di ossido di calcio. Questo edificio ha quasi 2000 anni. Immagine di Paul Zangaro

Non tutti gli usi erano pacifici

I nostri antenati usavano nuovi materiali, come ferro e acciaio, per fare la guerra. Scoprirono reazioni chimiche esplosive e crearono la polvere da sparo mescolando nitrato di potassio, carbonio e zolfo.

Stiamo ancora facendo nuove scoperte

La tecnologia mobile dipende dalle scoperte dei chimici, dalla plastica alle batterie al litio.

Anche se sappiamo molto di più sulla chimica rispetto ai nostri antenati, continuiamo a studiare le reazioni chimiche; questo porta miglioramenti nella tecnologia e nella nostra salute.

La pura eccitazione di fare nuove scoperte spinge anche i chimici a continuare a studiare le reazioni. Gli esempi includono:

• Le reazioni chimiche del litio alimentano i nostri telefoni, tablet e macchine fotografiche.
• Le reazioni biochimiche ed elettrochimiche permettono al nostro cervello di immagazzinare ricordi e di pensare.
• Nuove reazioni chimiche e biochimiche per produrre nuovi antibiotici, perché i batteri stanno diventando sempre più resistenti agli antibiotici che stiamo usando oggi.

Reagenti e prodotti

Le reazioni chimiche iniziano con i reagenti e finiscono con i prodotti. Nelle reazioni chimiche:

L’uso della freccia rivolta a destra implica che tutti i reagenti si trasformano in prodotti. Per esempio, possiamo fare l’acqua facendo reagire l’idrogeno con l’ossigeno. I reagenti sono idrogeno e ossigeno. Il prodotto è l’acqua in fase gassosa perché la reazione produce molto calore.

Spesso le reazioni chimiche risultano in un equilibrio in cui la reazione procede in entrambe le direzioni, portando a una miscela di reagenti e prodotti.

Questo è mostrato usando una freccia diversa:

Per esempio, la reazione in fase gassosa usata per fare ammoniaca da idrogeno e azoto risulta in un equilibrio:

All’equilibrio le velocità di reazione in avanti e indietro sono uguali.

Come sappiamo che c’è stata una reazione chimica?

Lo sapevi?

Le mosche luminose brillano quando una reazione chimica nel loro corpo rilascia luce.

Firefly by Yikrazuul

C’è stata una reazione chimica solo quando vengono prodotte una o più nuove sostanze. A volte questo è ovvio, a volte meno.

Si rileva spesso anche un cambiamento di energia, perché la reazione si riscalda o si raffredda.

Esempio

Il cibo può reagire chimicamente con l’ossigeno. Due modi di far reagire il cibo con l’ossigeno sono la combustione e la respirazione.

Se il cibo è un carboidrato, l’equazione di parola sia per la combustione che per la respirazione è:

Combustione
La cenere e la fiamma rendono evidente che si stanno formando nuove sostanze e che è stata rilasciata energia. La cenere si forma perché il cibo di solito non brucia in modo pulito. Anche se l’anidride carbonica e l’acqua formate dalla reazione sono meno evidenti, la cenere e la fiamma rendono facile dire che una reazione chimica ha avuto luogo.

Respirazione
La prova di una reazione chimica durante la respirazione è più sottile di quando bruciamo il cibo. Non è ovvio che la reazione produca acqua e anidride carbonica, anche se possiamo rilevarle. Per esempio, possiamo usare l’acqua calcarea per mostrare che c’è più anidride carbonica nell’aria che espiriamo che nell’aria che inspiriamo. Respirare su una finestra fredda produce condensa, indicando che c’è acqua nel nostro respiro. L’energia rilasciata dalla respirazione fa muovere tutti gli animali del nostro pianeta e mantiene caldi gli animali a sangue caldo.

Segni di una reazione chimica

Cerca uno o più di questi:

L’aspetto cambia

Il gas viene rilasciato

Un solido appare o scompare

C’è un cambiamento di colore

Cambiamenti di energia

La temperatura cambia

Si vedono luci/fiamme

Si sente un suono

I segni sopra sono tutti indizi, ma (tranne le fiamme) non provano che ci sia stata una reazione.

Ricorda:
Una reazione chimica è avvenuta solo se si formano una o più sostanze nuove.

Ecco un esempio di reazione chimica. Identifica il/i reagente/i e il/i prodotto/i.

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Si tosta del pane e si finisce per bruciarlo. C’è stata una reazione chimica? Perché?

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Un albero cresce un po’ più alto. C’è stata una reazione chimica? Perché?

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Nomina tre indizi visivi che una reazione chimica potrebbe essere avvenuta.

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Quando l’acqua congela, c’è stata una reazione chimica? Perché?

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