Ogni giorno intorno a noi avvengono reazioni chimiche. Nel corso di una reazione i substrati si trasformano e si formano prodotti diversi, spesso con proprietà completamente diverse. Le reazioni chimiche possono essere classificate in base a vari criteri, tra cui lo stato fisico dei substrati e dei prodotti o l'effetto energetico. Tuttavia, molto spesso vengono suddivisi in base al tipo e al numero di componenti in essi coinvolti e di conseguenza possiamo distinguere reazioni di sintesi, decomposizione e spostamento.
Reazioni di sintesi
Una reazione in cui si forma un singolo prodotto da più di un substrato è chiamata reazione di sintesi. Queste reazioni sono anche chiamate reazioni di combinazione. La sintesi chimica di solito coinvolge sostanze semplici che si combinano per formare un prodotto più complesso. Vengono utilizzati per ottenere alcuni composti chimici, ad esempio per ottenere acido cloridrico è necessario eseguire una reazione di sintesi utilizzando idrogeno gassoso e cloro gassoso. Esempi di reazioni di sintesi includono la dissoluzione di ossidi acidi o basici in acqua o la sintesi di ossidi dall’ossigeno e da un elemento appropriato. Le reazioni di polimerizzazione e condensazione sono esempi specifici di reazioni di sintesi.
Reazioni di decomposizione
Nelle reazioni di decomposizione le sostanze o gli elementi chimici vengono ottenuti da un composto chimico attraverso la sua scomposizione. Ecco perché queste reazioni sono anche chiamate reazioni di rottura. In questo tipo di trasformazione si ottengono due o più prodotti da un unico substrato. Alcuni dei prodotti in una reazione di decomposizione possono avere uno stato fisico diverso, ad esempio gassoso, e lasciare l’ambiente di reazione molto rapidamente, il che può indurre in errore un osservatore a pensare che si sia formato un solo prodotto. Esempi di reazioni di decomposizione sono la decomposizione del carbonato di magnesio, del carbonato di calcio o dell’ossido di mercurio.
Reazioni di spostamento
Le reazioni di spostamento coinvolgono i substrati che interagiscono tra loro in modo tale da dare come risultato prodotti aventi la stessa composizione qualitativa ma diverse configurazioni di legami tra gli elementi. Esistono reazioni di spostamento singolo, in cui una sostanza complessa e una sostanza semplice interagiscono, avviene uno scambio e si formano due prodotti: una nuova sostanza complessa e una nuova sostanza semplice. Esistono anche reazioni di doppio spostamento che coinvolgono due substrati, entrambi complessi. Queste reazioni danno luogo a due prodotti, che sono entrambi nuove sostanze complesse. Esempi di reazioni di spostamento includono processi tra sali (ad es. la reazione del cloruro di ferro (III) con fosfato di sodio (V)), acidi e idrossidi , ovvero reazioni di neutralizzazione classiche (ad es. la reazione di acido cloridrico e idrossido di sodio ) o metalli e acidi ( ad esempio la reazione dello zinco con l’acido solforico (VI) ).
Reazioni redox
Le reazioni redox sono altrimenti note come reazioni di ossido-riduzione. L’ossidazione è un processo durante il quale gli elettroni vengono donati da ioni o atomi. Ciò aumenta lo stato di ossidazione dell’elemento chimico. Al contrario, durante la riduzione, gli ioni o gli atomi accettano elettroni e il loro stato di ossidazione diminuisce. Quando entrambe queste reazioni avvengono contemporaneamente, si parla di reazioni redox e, in sintesi, consistono nel trasferimento di elettroni tra molecole interagenti. I coefficienti stechiometrici in tali reazioni sono bilanciati in base agli stati di ossidazione determinati dei singoli ioni e atomi coinvolti nella reazione redox. Gli elementi chimici che subiscono ossidazione o riduzione a seguito di tale reazione, formano coppie di forme ossidate e ridotte. Utilizzando le reazioni redox si possono annotare, ad esempio, i processi di corrosione che si verificano sulla superficie dei metalli , la dissoluzione dei metalli negli acidi o la sintesi di composti da elementi puri.
Altri criteri di classificazione delle reazioni chimiche
Come affermato sopra, le reazioni chimiche sono suddivise in reazioni di sintesi, decomposizione, spostamento e redox. Esistono anche altri criteri che caratterizzano i processi chimici in modo più dettagliato.
Reazioni eterogenee ed omogenee
Questa classificazione tiene conto del numero di fasi nel sistema di reazione. Una reazione è considerata omogenea quando i substrati ed i prodotti sono presenti nella stessa fase, ad esempio gassosa o liquida. Reazioni eterogenee hanno luogo all’interfaccia di fasi diverse (due o più).
Reazioni esotermiche ed endotermiche
Un aspetto importante di una determinata reazione chimica è il suo effetto energetico. Secondo questo criterio possiamo distinguere reazioni esotermiche ed endotermiche . Nel primo caso, a seguito del processo in atto, viene rilasciata energia sotto forma di calore. Per le reazioni endotermiche è il contrario: affinché abbia luogo una reazione chimica, è necessario fornire energia al sistema.
Reazioni reversibili e irreversibili
Una reazione chimica è reversibile o irreversibile a seconda che possa giungere a compimento. Le reazioni irreversibili sono quelle in cui i substrati vengono interamente convertiti in prodotti. Tipicamente, si tratta di processi di precipitazione o processi che producono un prodotto volatile che lascia l’ambiente di reazione. Nelle reazioni reversibili, invece, i substrati reagiscono per formare prodotti e contemporaneamente avviene il processo opposto, cioè la ricostituzione dei substrati dai prodotti. Dopo un certo periodo di tempo, il sistema raggiunge l’equilibrio chimico.