Categoria: Chimica Pubblicato: 24 settembre 2013
Non c’è una vera differenza tra un processo chimico e un processo fisico in chimica. Alcuni insegnanti di chimica amano definire un processo chimico come qualsiasi processo che comporta una reazione chimica e tutti gli altri processi come processi fisici. Secondo tali insegnanti, cose come bruciare combustibili sono processi chimici e cose come sciogliere il sale in acqua o congelare l’acqua in ghiaccio sono processi fisici. Ma questa distinzione è davvero arbitraria e non fondamentale. Mentre tali insegnanti possono fare tale distinzione con la buona intenzione di insegnare ai loro studenti, in realtà stanno preparando gli studenti ad essere confusi a lungo termine.
Tutti i processi che coinvolgono l’interazione degli atomi sono chimici. Sciogliere il sale in acqua è una reazione chimica. Si inizia con due reagenti distinti (sale e acqua), si fa in modo che gli atomi si leghino tra loro in modi nuovi (ogni ione di sale si lega a una folla di molecole d’acqua), e si forma una nuova sostanza chimica (acqua salata). Tipico di tutte le reazioni chimiche, il calore viene scambiato con l’ambiente come parte del processo. Sciogliere il sale in acqua può non essere così affascinante come far esplodere un palloncino pieno di idrogeno, ma è ancora una reazione chimica.
Anche i processi semplici come i cambiamenti di fase (da solido a liquido, da liquido a gas, ecc.) sono davvero di natura chimica. Nel processo di congelamento in ghiaccio, le molecole dell’acqua liquida iniziano in una configurazione, formano legami mentre assumono la nuova configurazione, e rilasciano energia nel processo. Ad alcuni insegnanti non piace trattare i cambiamenti di fase come reazioni chimiche perché le equazioni chimiche di base non sono molto utili per insegnare agli studenti. Per esempio, l’equazione chimica di base per il congelamento dell’acqua in ghiaccio è: H20 → H20. Questa equazione è fuorviante. Sembra implicare che non stia succedendo proprio nulla. Per questo motivo, alcuni possono pensare che i cambiamenti di fase non contino veramente. Ma un’equazione chimica più dettagliata è più illuminante: H20(liquido) – calore → H20(solido) . Contenuta in quella freccia c’è la formazione di legami idrogeno stabili tra le molecole d’acqua dopo la rimozione di energia (l’energia viene sempre rilasciata quando si formano legami chimici). La formazione di legami è la caratteristica chiave delle reazioni chimiche.
In effetti, quasi ogni esperienza quotidiana che ci è familiare è fondamentalmente di natura chimica. Dare un calcio a un pallone, cambiare le marce su una bicicletta, cantare e scrivere parole sulla carta sono tutti descritti al livello fondamentale come interazione di atomi. A livello fondamentale, gli unici processi che non sono di natura chimica sono i processi gravitazionali e i processi nucleari/subatomici delle particelle.
Inoltre, il termine “processo fisico” è così vago da essere inutile. Ogni processo osservabile nell’universo è fisico. Le uniche cose nell’universo che non sono fisiche sono concetti astratti come l’amore e la fede. Tutti i processi chimici sono fisici, così come tutti i processi biologici, geologici, astronomici, gravitazionali, subatomici e nucleari. Il libro “Misconceptions in Chemistry” di Hans-Dieter Barke afferma:
È tradizionale nelle lezioni di chimica separare le reazioni chimiche dai processi fisici. La formazione di solfuri metallici dai suoi elementi rilasciando energia è descritta in ogni caso come una reazione chimica. Al contrario, la dissoluzione di sostanze in acqua è spesso considerata come un “processo fisico” perché la materia “non cambia effettivamente”, la sostanza dissolta può essere recuperata nella sua forma originale attraverso procedure “fisiche” di separazione. Se si prende l’idrossido di sodio e lo si scioglie in un po’ d’acqua, appare una soluzione incolore che rilascia calore; la soluzione conduce l’elettricità e produce un alto valore di pH. Gli studenti critici considerano questa soluzione come un nuovo materiale e la produzione di calore mostra una reazione esotermica. Da questo esempio si può vedere che non ha senso separare la trasformazione della materia in processi “chimici” e “fisici”. Se continuassimo a farlo abitualmente nel senso di “abbiamo sempre fatto così”, sorgerebbero automaticamente degli equivoci scolastici basati sulle tradizioni di insegnamento nella scuola.
Temi: processo chimico, reazione chimica, fase, cambiamento di fase, transizione di fase, processo fisico
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