Esempi Di Trasformazione Fisica E Chimica Cbr: Le Basi Teoriche e Gli Esercizi Risolti

Per studiare il meccanismo di una reazione chimica non si può prescindere dalla conoscenza completa dei prodotti di reazione, date le sostanze chimiche di partenza e le condizioni di esperienza. Ciò sottintende una parte importante del lavoro sperimentale, che comprende l'individuazione delle equazioni chimiche atte a descrivere globalmente la trasformazione in esame e l'identificazione di tutti i prodotti, alcuni dei quali, anche se presenti in piccole quantità, danno utili indizi sul percorso della trasformazione. Per es., qualsiasi ipotesi di meccanismo per la reazione fotocatalizzata

Esempi Di Trasformazione Fisica E Chimica Cbr

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Un metodo molto valido per lo studio delle reazioni chimiche è quello stereochimico, che consiste nel seguire le eventuali variazioni di configurazione degli atomi nel corso della reazione. Per es., se un dato atomo di carbonio del substrato è asimmetrico ed è sede di una trasformazione chimica, nel prodotto esso si può ritrovare con la configurazione invertita, racemizzata o conservata. Questi risultati hanno implicazioni significative sul percorso stereochimico della reazione e, in particolare, sulla direzione di attacco del reagente e sulla configurazione del complesso attivato. Essi si sono rivelati di grande utilità nello studio di molte reazioni organiche ed elemento-organiche. Tecniche stereochimiche si possono applicare anche allo studio di reazioni fra composti inorganici dove, per esempio, la sede della reazione può essere un metallo di transizione tetracoordinato (a configurazione piana o tetraedrica) o esacoordinato (a configurazione ottaedrica) e può subire cambiamenti di configurazione.

La velocità di una reazione chimica ha una definizione corrispondente a quella della meccanica: è la quantità di materia che si trasforma nell'unità di tempo e, in generale, va trattata come derivata, poiché varia istante per istante. Vi è un'importante legge che regola le trasformazioni più semplici, la legge ideale dell'azione di massa, secondo la quale la velocità di reazione è proporzionale al prodotto delle concentrazioni delle sostanze che effettivamente prendono parte alla reazione e solo a quello. Per es., se la sostanza S subisce una trasformazione unimolecolare e si trasforma in P, ne risulta una velocità v che segue l'equazione del 1 ordine

Ma molte reazioni chimiche non sono trasformazioni semplici e decorrono attraverso una successione di più stadi. In tali casi l'ordine cinetico, che si determina sperimentalmente e si riferisce all'intero processo, non è un criterio per stabilire la molecolarità della reazione, che va stabilita stadio per stadio. La complessità del meccanismo di reazione si può dedurre da eventi diversi: per es., la velocità può non dipendere dalla concentrazione di una delle sostanze reagenti; ovvero può dipendere dalla concentrazione di una sostanza che non appare come reagente nell'equazione chimica della reazione in esame. Queste deviazioni apparenti dalla legge dell'azione di massa significano che la reazione procede in più stadi, ciascuno dei quali (ma non la trasformazione nel suo insieme) obbedisce alla legge dell'azione di massa. Il meccanismo della reazione è definito dalla sequenza dei vari stadi e dalla natura dei prodotti intermedi che si formano tra uno stadio e l'altro. Poiché lo stadio più lento condiziona la velocità dell'intero processo, qualunque sia la sua posizione nella sequenza, esso è, insieme alla sua molecolarità, una delle caratteristiche della reazione.

Ora descriveremo alcune tipiche prove sperimentali a favore dei due meccanismi descritti, che permettono di illustrare l'applicazione di alcuni metodi di studio (v. sopra, cap. 4) alle reazioni di questo gruppo. Innanzitutto vi sono prove di cinetica chimica. Se una reazione avviene con un meccanismo SN2 (bimolecolare), deve essere possibile riscontrare cinetiche del secondo ordine in condizioni appropriate. Ciò è avvenuto in un gran numero di casi. Un esempio è la reazione degli alogenuri alchilici con etossido di sodio in alcool etilico,

Le modificazioni dello scheletro molecolare, o trasposizioni, formano un vasto capitolo della chimica: possono essere reazioni eterolitiche od omolitiche e comprendono strutture e reazioni di ogni tipo. Come esempi ci limitiamo a considerare alcune reazioni che comportano carbocationi come intermedi, quali le sostituzioni e le eliminazioni che avvengono con meccanismi SN1 e, rispettivamente, E1, e fanno parte di un gruppo noto con il nome di trasposizioni di Wagner-Meerwein. Un caso tipico è la solvolisi del bromuro di neopentile in alcool etilico:

La stereochimica dell'addizione suggerisce un modello più accurato del suo meccanismo. Queste reazioni con l'alogeno sono generalmente stereospecifiche. L'addizione globale al doppio legame può avvenire in due modi, dal punto di vista stereochimico: o i due frammenti dell'addendo si uniscono agli atomi di carbonio insaturo dallo stesso lato del piano del doppio legame (addizione sin) ovvero si uniscono l'uno dal lato opposto a quello dell'altro (addizione anti). Questi modi stereochimici si possono individuare esaminando i prodotti che si ottengono se la struttura dell'olefina di partenza è tale da generare isomeri ottici (sistemi aciclici) o isomeri geometrici (sistemi ciclici). Le addizioni anti sono molto più frequenti delle addizioni sin. Un esempio è la bromurazione del cis-2-butene, che dà luogo al () 2,3-dibromobutano e non all'isomero meso.

Di conseguenza, si è più disposti a riconoscere che esista il chimico organico, il chimico fisico, ecc., piuttosto che esistano la chimica organica, la chimica fisica, ecc., cioè le discipline che essi professano, in quanto è nell'operatore che sono pensabili dei ragionevoli limiti, non nella scienza. Poiché l'avanzamento delle ricerche in chimica ha prodotto delle brecce profonde nei confini tra le divisioni tradizionali, si pongono oggi problemi di rinnovamento nel modo di presentare la chimica a chi ne intraprende lo studio e nel modo di formare i chimici di domani. Iniziare uno studente a una chimica senza barriere interne, compito che si è rivelato finora molto arduo (v. IUPAC-CTC e CNR, 1970, p. 3), sarebbe un potente catalizzatore per i futuri progressi di questa scienza. Questo è certamente un primo fattore di sviluppo futuro anche per lo studio delle reazioni chimiche.

Ma se l'integrazione della chimica, con l'abbattimento delle barriere culturali nel suo interno, è un importante fattore di sviluppo, non meno importante è la ricerca nelle aree di interfaccia della chimica con altre discipline: la fisica, la biologia e l'ingegneria. A questo punto è stato dato grande rilievo nel corso dei lavori della Conferenza internazionale di istruzione chimica tenutasi a Snowmass-at-Aspen, Stati Uniti, nel 1970 (v. American Chemical Society, 1971). Occorrerà dare maggior riconoscimento all'importanza del contributo della chimica alla soluzione dei problemi connessi con i sistemi complessi, se si considera che il comportamento di tali sistemi (il motore di un razzo, la cellula vivente, l'atmosfera inquinata) dipende in modo critico dalle proprietà chimiche e, in modo particolare, dalle reazioni chimiche.

Capitolo 3 di CHIMICA BLU: le sostanze e le loro trasformazioni- Confronto tra le proprietà dei miscugli eterogenei e delle soluzioni- Rappresentazione delle curve di riscaldamento dell'acqua e delle soluzioni in base ai diversi parametri e in relazione al modello particellare- Definizione e modalità di scrittura delle reazioni chimiche- Definizione e confronto tra le leggi di conservazione della massa e dell'energia con relativi esempi- Definizione e caratteri distintivi di un elemento e di un composto- Enunciato delle leggi delle proporzioni definite e delle proporzioni multiple con relativi esempi- Rappresentazione e simbologia utilizzata del sistema periodico degli elementi con indicazioni generali sulla sua lettura- Confronto tra le principali proprietà di metalli, non metalli e semi metalli- Elenco e confronto fra i principali elementi dell'universo, della crosta terrestre e del corpo umanoCapitolo 4 di CHIMICA BLU ( paragrafo 4.1 e 4.2): oltre il visibile- Indicazione dei principi di base della teoria atomica di Dalton- Correlazioni della teoria atomica con le leggi ponderali della chimica- Indicazione dei principi di base della teoria atomica moderna con definizioni di atomi, molecole e ioni 2ff7e9595c