Cosa sono le reazioni esotermiche ed endotermiche e come si riconoscono?

Ogni reazione chimica scambia energia. A volte l'energia esce dalle sostanze che reagiscono verso l'ambiente: il becher, l'aria, la tua mano. A volte entra. I nomi lo dicono: eso significa "fuori", endo significa "dentro" e termico riguarda il calore.

Le reazioni esotermiche liberano calore, e spesso anche luce o rumore. La temperatura dell'ambiente sale. Esempi: la combustione della legna o del gas, la respirazione cellulare, la neutralizzazione di un acido con una base, i metalli che reagiscono con gli acidi e la polvere di ferro di uno scaldamani usa e getta, che arrugginisce lentamente.

Le reazioni endotermiche assorbono calore. La temperatura dell'ambiente scende, oppure la reazione continua solo se si continua a scaldare. Esempi: la decomposizione termica (scaldare il calcare, cioè carbonato di calcio, per ottenere la calce viva), la fotosintesi (che assorbe energia luminosa), l'acido citrico con il bicarbonato di sodio (la frizzantezza delle polveri effervescenti) e l'elettrolisi, che ha bisogno di energia elettrica di continuo.

Ricorda che l'energia non si crea e non si distrugge. In una reazione esotermica le sostanze perdono energia e l'ambiente ne guadagna esattamente altrettanta. In una endotermica succede il contrario.

Perché succede? Per colpa dei legami. Per reagire, i legami dei reagenti si rompono e se ne formano di nuovi nei prodotti.

• Rompere legami assorbe energia (endotermico).
• Formare legami libera energia (esotermico).

Se formando i nuovi legami si libera più energia di quanta ne è servita per rompere i vecchi, la reazione nel complesso è esotermica. Se se ne libera meno, è endotermica.

Diagrammi energetici. Si disegna l'energia di reagenti e prodotti come due livelli. In una reazione esotermica i prodotti stanno più in basso dei reagenti; in una endotermica, più in alto. La differenza è la variazione di entalpia, ΔH: negativa se esotermica, positiva se endotermica. In entrambi i casi c'è prima una "collina" da superare, l'energia di attivazione: l'energia minima di cui le particelle hanno bisogno per reagire. Per questo il fornello a gas ha bisogno di una scintilla, anche se la combustione libera tanto calore.

Qual è la differenza tra reazioni esotermiche ed endotermiche?#

Le esotermiche liberano calore: l'ambiente si scalda e ΔH è negativo. Le endotermiche assorbono calore: l'ambiente si raffredda e ΔH è positivo.

Come si riconosce una reazione esotermica o endotermica?#

Misura la temperatura prima e dopo. Se sale, la reazione è esotermica; se scende, è endotermica. Anche una reazione che avviene solo finché la scaldi è endotermica.

Quali sono degli esempi di tutti i giorni?#

Esotermiche: la legna nel camino, il gas del fornello, la respirazione, gli scaldamani, i fuochi d'artificio. Endotermiche: il ghiaccio istantaneo, la fotosintesi, le polveri effervescenti che frizzano, la cottura del calcare nelle fornaci per fare la calce.

Che esperimento si può fare in laboratorio?#

Un classico: in un bicchiere di polistirolo, mescolare acido cloridrico diluito e idrossido di sodio diluito (la temperatura sale, esotermica), poi acido citrico e bicarbonato in acqua (la temperatura scende, endotermica). Si misura la temperatura prima e dopo con un termometro.

Com'è il grafico di una reazione esotermica o endotermica?#

Nel diagramma energetico, la esotermica sale una piccola collina (l'energia di attivazione) e finisce più in basso di dove era partita. La endotermica sale la collina e finisce più in alto.

Come si calcola l'energia di una reazione?#

Si sommano le energie dei legami rotti e si sottraggono quelle dei legami formati: ΔH = energia assorbita − energia liberata. Per H₂ + Cl₂ → 2 HCl, (436 + 243) − (2 · 432) = −185 kJ/mol, quindi è esotermica.