Le trasformazioni chimiche comportano la formazione di nuove sostanze e spesso sono irreversibili. A livello molecolare le trasformazioni chimiche avvengono con rottura di legami chimici presenti nei reagenti e formazione di nuovi legami nei prodotti di reazione. Consideriamo, ad esempio, la combustione del metano che avviene secondo la reazione:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
In tale reazione, irreversibile, avviene:
- la rottura dei legami carbonio-idrogeno presenti nel metano
- la rottura del doppio legame ossigeno-ossigeno
- la formazione di legami carbonio-ossigeno presenti nel diossido di carbonio e ossigeno-idrogeno presenti nell’acqua.
Trasformazioni chimiche
Esempi di reazioni chimiche che avvengono quotidianamente e che conosciamo sono:
- corrosione del ferro con ottenimento della ruggine
- lievitazione del pane
- cottura di un uovo che comporta, tra l’altro la denaturazione delle proteine
- acidificazione del latte
- formazione del vino dal succo di uva che è dovuta alla fermentazione del fruttosio che si trasforma in etanolo
Nelle trasformazioni chimiche i reagenti vengono quindi convertiti in prodotti di reazione e questi ultimi hanno una composizione diversa rispetto a quella dei materiali di partenza.
Alcune osservazioni macroscopiche sono correlate alle trasformazioni chimiche.
Ad esempio alcune reazioni possono avvenire con assorbimento di calore ( reazioni endotermiche) o con emissione di calore (reazioni esotermiche) pertanto una variazione della temperatura può costituire un indizio di una reazione in atto ovvero di una trasformazione chimica.
La cottura di una torta è un esempio di reazione endotermica mentre l’esplosione di un petardo è un esempio di reazione esotermica.
Un altro indizio di trasformazione chimica è dato dalla formazione di effervescenza: unendo infatti ad una soluzione di acqua e succo di limone del bicarbonato di sodio notiamo la formazione di “bollicine” che indicano che sta avvenendo una reazione chimica.
Molti formaggi sono ottenuti dal latte per cagliatura per acidificazione del latte o per via enzimatica; tale processo prevede una serie di reazioni chimiche i cui effetti possono essere osservati.
Altri indizi di trasformazioni chimiche sono, ad esempio la variazione di colore: esponendo all’aria una mela tagliata dopo poco si nota l’ imbrunimento della polpa esposta all’aria.
La variazione di odore di una specie è un altro indizio di reazione chimica. Ad esempio un uovo marcio ha un odore diverso da quello di un uovo fresco.
Nelle trasformazioni chimiche la materia non è mai distrutta, né creata e la somma delle masse dei reagenti è pari alla somma delle masse dei prodotti di reazione.
Le reazioni chimiche avvengono, infatti, secondo la Legge di Lavoisierdovuta al chimico francese Antoine-Laurent de Lavoisier che è la prima e fondamentale legge della chimica.
Trasformazioni fisiche
In una trasformazione fisica le molecole non cambiano la loro struttura e tali trasformazioni sono reversibili. Una trasformazione fisica, ad esempio, è associata ad un passaggio da uno stato di aggregazione ad un altro. Se il ghiaccio è fatto fondere notiamo il passaggio dallo stato solido a quello liquido e questa è una trasformazione fisica. Analogamente quando si fa bollire l’acqua questa passa dallo stato liquido a quello gassoso.
Esempi di trasformazioni fisiche che avvengono quotidianamente e che conosciamo sono relative a una variazione di aspetto. Ad esempio un pezzo di legno levigato si presenta diverso rispetto al legno grezzo.
La magnetizzazione dell’ago di una bussola, la dissoluzione dello zucchero nell’acqua, lo sminuzzamento di un frutto sono esempi di trasformazioni fisiche nelle quali la struttura delle molecole di partenza non è modificata.
Non sempre risulta semplice, tuttavia, classificare un fenomeno come trasformazioni chimica o trasformazione fisica infatti un processo globale può coinvolgerle entrambe.
Se mettiamo del caffè nell’acqua e lasciamo bollire in questo miscuglio avviene, infatti:
- una modificazione chimica del caffè che rilascia il suo gradevole aroma
- l’evaporazione dell’acqua che attiene un passaggio di stato.