Processi endotermici

Processo endotermico scomposto in fattori primi

Non sempre siamo consapevoli di quante diverse reazioni chimiche ci siano nel mondo. Tra questi, alcuni sono processi endotermici . Per realizzarli è necessario fornire la giusta quantità di energia , il più delle volte sotto forma di calore. Pertanto, i processi endotermici non si verificano spontaneamente: possono essere avviati applicando energia nel sistema. Spesso i processi endotermici sono anche chiamati processi endoenergetici . Nel processo cambia l’entalpia del sistema (infine, l’entalpia dei prodotti di reazione ha un valore maggiore dell’entalpia dei reagenti). La temperatura del sistema è spesso abbassata. Questo fenomeno può essere facilmente osservato, ad esempio, eseguendo le cosiddette miscele di raffreddamento. Si tratta di miscele di sostanze specifiche (con l’appropriato rapporto di massa) che, creando una soluzione, assorbono energia dall’ambiente e provocano l’abbassamento della temperatura. Un esempio di miscela refrigerante è la combinazione di acqua con cloruro di ammonio nel rapporto 10:3.

Processo endotermico contro processo esotermico

I processi endotermici e i processi esotermici ( endoenergetico ed esoergonico , rispettivamente) sono due tipi di reazioni durante le quali l’energia del sistema cambia. Contrariamente ai processi endotermici, i processi esotermici rilasciano energia dal sistema sotto forma di calore . I processi esotermici possono verificarsi spontaneamente. Sono caratterizzati da una diminuzione dell’entalpia dovuta alla perdita di calore nell’ambiente. Un classico esempio di reazione esotermica è la combustione, ad esempio, di gas in una stufa o l’uso del processo esotermico in piccoli riscaldatori di gel.

Processo endotermico – esempi

Fotosintesi

La fotosintesi è un eccellente esempio di reazione endotermica nella vita quotidiana. È uno dei processi biochimici più importanti sulla Terra. Questo processo fornisce ossigeno e composti organici che sono una fonte di energia per animali e umani. In poche parole, la fotosintesi è il processo mediante il quale l’acqua e l’anidride carbonica vengono convertite in ossigeno e glucosio. Questa reazione avviene con la partecipazione dell’energia luminosa. L’energia luminosa viene fornita al sistema di reazione, che è un elemento caratteristico di una reazione endotermica. Senza la fornitura di energia dal sole, la fotosintesi non si verifica.

Scioglimento dei ghiacci

Lo scioglimento del ghiaccio, cioè il trasferimento di molecole d’acqua da una fase solida (ghiaccio) a una fase liquida (acqua liquida), è un esempio di transizione di fase. Per effetto dell’energia, è una transizione endotermica, cioè avviene con l’assorbimento di energia dall’ambiente. L’energia dall’esterno (in questo caso la temperatura superiore a 0 ᵒC) è necessaria per avviare il fenomeno di fusione.

Sublimazione di anidride carbonica solida

La sublimazione, come la fusione, è una transizione di fase. Nel caso della sublimazione, un solido passa direttamente alla fase vapore (omettendo la fase liquida). La sublimazione dell’anidride carbonica solida (popolarmente nota come ghiaccio secco) avviene secondo il meccanismo della trasformazione endoenergetica. Durante la sublimazione del ghiaccio secco, cioè la sua trasformazione diretta in anidride carbonica gassosa, viene assorbita una grande quantità di energia dall’ambiente.

Fare torte

La produzione di pasticceria artigianale è un’ottima occasione per osservare la reazione endotermica. Uno degli ingredienti di un tipico impasto, il lievito in polvere, è costituito, tra l’altro, da bicarbonato di ammonio. Mettendo la torta nel forno, le forniamo calore. Sotto il suo effetto, il bicarbonato di calcio inizia a decomporsi in componenti gassosi e quindi la torta si solleva. Durante tale reazione, la variazione di entalpia è positiva, quindi è una transizione endotermica.

Processi endotermici nell’industria

Produzione di idrogeno

L’idrogeno è spesso indicato come il carburante del futuro. C’è molta verità in questa affermazione. Attualmente è ottenuto su scala industriale mediante steam reforming del metano. Lo steam reforming del metano consiste nel far reagire questa materia prima con vapore acqueo. Una reazione fortemente endotermica, avviene ad alte temperature di 650–900 ᵒC. Come risultato di questo processo si ottiene una miscela di idrogeno e monossido di carbonio, chiamata gas di sintesi. Quindi, l’idrogeno può essere estratto utilizzando una tecnica nota come Pressure Swing Adsorption, o PSA in breve.

Produzione di calce viva

Nell’industria, la calce viva, cioè l’ossido di calcio (II), si ottiene bruciando calcare (pietra di carbonato di calcio). È un processo reversibile ed endotermico. Come risultato della combustione (dissociazione termica) dei calcari nei forni a tino, si ottiene non solo calce viva, ma anche anidride carbonica. Entrambi i prodotti sono utilizzati, ad esempio, negli impianti di soda. L’anidride carbonica è necessaria per la carbonizzazione della salamoia, mentre la calce viva viene utilizzata per produrre idrossido di calcio, che viene poi indirizzato alla purificazione della salamoia.