Decomposizione termica: esempi e reazioni

La decomposizione termica è un tipo di reazione in cui un composto, in particolari condizioni, dà una o più specie come può essere visto in figura

In particolare la decomposizione termica è una reazione endotermica che avviene a seguito di riscaldamento ad una temperatura appropriata. L’assorbimento di energia provoca infatti la rottura dei legami presenti nella sostanza che si decompone.

Vi sono composti sia organici che inorganici che a una determinata temperatura danno luogo a reazioni di decomposizione termica.

Un esempio viene fornito dai carbonati e dai nitrati del II Gruppo. Tutti i carbonati degli elementi II Gruppo sono solidi bianchi che, a una certa temperatura si trasformano in ossidi dando luogo alla formazione di biossido di carbonio:
MeCO_3(s) → MeO_(s) + CO_2(g)

essendo Me un generico metallo del gruppo.

Proprietà periodiche

Scendendo dall’alto verso il basso lungo il gruppo i relativi carbonati necessitano di una temperatura via via maggiore prima di dar luogo alla decomposizione termica.

Anche i nitrati degli elementi del secondo gruppo danno luogo, secondo la stessa periodicità dei carbonati a decomposizione termica con produzione dell’ossido metallico, biossido di azoto e ossigeno secondo la reazione:

2 Me(NO₃)_2(s)→ 2 MeO_(s) + 4 NO_2(g) + O_2(g)

I nitrati di calcio e di magnesio presentano abitualmente acqua di cristallizzazione e sono quindi sali idrati pertanto essi devono prima perdere l’acqua di cristallizzazione prima di dar luogo alla reazione di decomposizione termica. Analogamente ai carbonati anche i nitrati degli elementi del II Gruppo necessitano di una temperatura via via maggiore prima di dar luogo alla decomposizione termica scendendo lungo il gruppo.

Esempi

Alcuni carbonati acidi come il carbonato acido di sodio danno luogo a reazione di decomposizione termica con formazione di carbonato di sodio, vapore acqueo e biossido di carbonio secondo la reazione:

2 NaHCO_3(s) → Na₂CO_3(s) + H₂O_(g) + CO_2(g)

Il carbonato di manganese (II)  dà luogo alla formazione di ossido di manganese (II) e ossido di manganese (III), monossido e biossido di carbonio secondo la reazione:

3 MnCO_3(s) → Mn₃O_4(s) + CO_(g) + 2 CO_2(g)

Il clorato di potassio dà luogo a questa reazione con formazione di cloruro di potassio e ossigeno e tale reazione viene sfruttata per la preparazione dell’ossigeno:

2 KClO_3(s) → 2 KCl_(s) + 3 O_2(g)

L’idrossido di ferro (III) dà luogo alla decomposizione termica con formazione di ossido di ferro (III) e acqua:

2 Fe(OH)_3(s)→ Fe₂O_3(s) + 3 H₂O_(g)

Anche molti composti organici danno luogo a questo tipo di  reazione . Virtualmente tutti i composti organici, dagli idrocarburi saturi a molecole polifunzionali, sono stati studiati per conoscere la loro temperatura di decomposizione e i prodotti di reazione.

Ad esempio l’etanale si decompone a una temperatura di 450-600°C e a basse pressioni in metano e monossido di carbonio secondo la reazione:

CH₃CHO → CH₄ + CO

Gli esteri danno luogo a decomposizione termica con formazione di olefine e acido carbossilico secondo la reazione:

R₂CH-COOCR₃ → R₂C=CR₂ + RCOOH

La decomposizione termica dell’urea dà luogo alla formazione di ammoniaca e acido isocianico:

H₂NCONH₂ → NH₃ + HNCO