Principi Fondamentali di Chimica: Cinetica, Termodinamica e Impatto Ambientale

Cinetica Chimica e Termodinamica

Concetti Energetici Fondamentali

• Energia di Attivazione: L'energia minima necessaria affinché i legami dei reagenti vengano rotti e si formino i prodotti.
• Energia di Reazione (ΔE): $E_{\text{prodotti}} - E_{\text{reagenti}}$.
• Velocità di Reazione: Il tasso (o rapidità) con cui avviene una reazione chimica.

Fattori che Influenzano la Velocità di Reazione

• Natura dei Reagenti: Le sostanze con legami covalenti tendono ad avere reazioni più lente.
• Temperatura: L'aumento della temperatura incrementa la velocità della reazione, intensificando il movimento molecolare delle particelle e aumentando il numero di urti efficaci.
• Grado di Divisione (Superficie di Contatto): Gas e liquidi reagiscono più velocemente dei solidi.
• Concentrazione: Una maggiore concentrazione rende la reazione più veloce.
• Catalizzatore: Sostanza che diminuisce l'energia di attivazione e accelera la velocità di reazione. Negli esseri viventi, le reazioni sono regolate dagli enzimi (catalizzatori organici). Le sostanze che rallentano la velocità di reazione sono chiamate inibitori.

Tipi di Reazioni Chimiche

Principi e Classificazioni

• Legge di Lavoisier (Conservazione della Massa): La somma della massa dei reagenti deve essere uguale alla somma della massa dei prodotti.
• Reazione di Sintesi (o Combinazione): $A + B \longrightarrow AB$
• Reazione di Decomposizione: $AB \longrightarrow A + B$
• Reazione di Sostituzione Semplice (o Spostamento): $AB + X \longrightarrow AX + B$
• Reazione di Doppio Scambio (o Doppia Sostituzione): $AB + XY \longrightarrow AX + YB$

Reazioni Redox (Ossidazione e Riduzione)

• Ossidazione (Definizione Classica): Reazione di una sostanza con l'ossigeno.
• Riduzione (Definizione Classica): Perdita di ossigeno da parte di una sostanza.
• Processo di Ossidazione (Definizione Elettronica): Un elemento si ossida quando perde elettroni. La sostanza che si ossida è chiamata agente riducente.
• Processo di Riduzione (Definizione Elettronica): Un elemento si riduce quando acquista elettroni. La sostanza che si riduce è chiamata agente ossidante.

Tipi di Reazioni in Base all'Energia Scambiata

• Reazione Esotermica: L'energia interna dei reagenti è maggiore di quella dei prodotti e viene rilasciata sotto forma di calore, luce, ecc.
• Reazione Endotermica: L'energia viene assorbita dall'esterno sotto forma di calore, luce, ecc.

Chimica Ambientale e Inquinamento

Concetti di Impatto Ambientale

• Contaminazione (Inquinamento): La presenza nell'ambiente di qualsiasi agente inquinante che provoca danni all'ecosistema.
• Impatto Ambientale: Una serie di effetti negativi sull'ambiente, che possono influenzare l'ecosistema. Può essere classificato come:
  • Impatti Atmosferici: Ad esempio, la distruzione dello strato di ozono, che assorbe la maggior parte dei raggi UV prodotti dal sole.
  • Impatti sull'Idrosfera: L'acqua può essere contaminata in diversi modi, sia per cause naturali che per l'azione umana.

Fenomeni Climatici Legati all'Inquinamento

• Effetto Serra: Il riscaldamento eccessivo della superficie terrestre e dell'atmosfera, causato dal fatto che i gas atmosferici assorbono gran parte del calore (radiazione infrarossa).
• Piogge Acide: L'inquinamento atmosferico raggiunge le nuvole e, quando piove, produce una soluzione di sostanze chimiche acide.