4.13: Reazioni di sintesi e scomposizione

La sintesi e la scomposizione sono due tipi di reazioni redox. La sintesi significa creare qualcosa, mentre scomposizione significa rompere qualcosa. Le reazioni sono accompagnate da cambiamenti chimici ed energetici.

Reazioni di sintesi

Le reazioni di sintesi sono anche chiamate reazioni di combinazione. È una reazione in cui due o più sostanze si combinano per formare una sostanza complessa. Le reazioni di sintesi sono generalmente rappresentate come: A + B → AB oppure A + B → C. La formazione del biossido di azoto è una reazione di sintesi: 2 NO (g) + O_2 (g) → 2 NO_2 (g).

Nelle reazioni di sintesi, i reagenti potrebbero essere tutti gli elementi (1), oppure una combinazione di un elemento e un composto (2), oppure tutti i composti (3).

1) C(s) + O_2 (g) → CO_2 (g)

2) 2 CO (g) + O_2 (g) → 2 CO_2 (g)

3) 2 CaO (s) + 2 H_2O (l) → 2 Ca(OH)_2 (s)

Una reazione combinata tra un metallo e un non metallo produce sempre un solido ionico. Ad esempio, la formazione di cloruro di sodio o sale da cucina da sodio e cloro è una reazione combinata: 2 Na (s) + Cl_2 (g) → 2 NaCl (s).

Una reazione di sintesi è generalmente accompagnata dal rilascio di energia. Nell'esempio sopra del cloruro di sodio vengono rilasciati 787 kJ di energia termica.

Reazioni di scomposizione

L'ossigeno fu scoperto per la prima volta dallo scienziato Joseph Priestley, nel 1774, riscaldando l'ossido di mercurio con uno specchio ustorio. La reazione è stata il risultato della scomposizione. Priestley aveva scomposto l'ossido di mercurio (II) con il calore nei suoi elementi.

La reazione è rappresentata come: 2 HgO (s) → 2 Hg (l) + O_2 (g)

Le reazioni di scomposizione comportano la scomposizione di una sostanza più complessa in due o più sostanze più piccole. Questa reazione è spesso rappresentata come: AB → A + B o C → A + B. Le reazioni di scomposizione si verificano ovunque. Ad esempio, la digestione di proteine, grassi e carboidrati presenti nel cibo è un'importante reazione di scomposizione. Un altro esempio è la scomposizione del sodio azide in azoto gassoso.

La reazione è rappresentata come: 2 NaN_3 (s) → 2 Na (s) + 3 N_2 (g)

Nella reazione di cui sopra, sebbene il coefficiente 2 indichi che due molecole di sodio azide vengono scomposte, c'è un solo reagente. Si tratta quindi di una reazione di scomposizione. Similmente alla reazione di sintesi, in una reazione di scomposizione, i prodotti formati potrebbero essere tutti gli elementi (1), o una combinazione di elementi e composti (2), o tutti i composti (3).

1) 2 Al_2O_3 (s) → 4 Al (s) + 3 O_2 (g)

2) 2 KClO_3 (s) → 2 KCl (s) + 3 O_2 (g)

3) NH_4Cl (s) → NH_3 (g) + HCl (g)

Generalmente, in una reazione chimica, le molecole interagiscono rompendo un insieme di legami e formando un nuovo insieme di legami. Una reazione redox, o ossidazione-riduzione, è un tipo di reazione chimica che coinvolge il trasferimento parziale o completo di elettroni. In tali reazioni, un reagente viene ossidato e l'altro viene ridotto, con un cambiamento osservabile nei loro stati di ossidazione.

L'elemento ossidato, che ha perso elettroni, subisce un aumento dello stato di ossidazione. L'elemento ridotto, che ha acquisito elettroni, subisce una diminuzione dello stato di ossidazione. Fra le reazioni redox più comuni ci sono le reazioni di sintesi e di decomposizione.

La sintesi di proteine in diversi amminoacidi e la digestione delle proteine in amminoacidi sono esempi importanti. Le reazioni di sintesi, o combinazione, comportano la formazione di legami fra i reagenti per creare un singolo prodotto. I reagenti possono includere solo elementi, elementi e composti o solo composti.

Esempi sono la combinazione di idrogeno elementare e ossigeno per creare acqua, l'aggiunta di monossido di carbonio all'ossigeno elementare per formare anidride carbonica, e la combinazione di ossido di calcio e acqua per formare idrossido di calcio. In tutti i casi si nota questo, più reagenti semplici combinati in un unico prodotto complesso. Una reazione di decomposizione è l'opposto di una reazione di sintesi.

Nelle reazioni di decomposizione, un singolo reagente complesso si scompone in prodotti più semplici, come elementi, elementi e composti o semplicemente composti. Le reazioni di decomposizione richiedono un input di qualche forma di energia. Per esempio, sotto l'influenza di un campo elettrico, l'acqua si scompone per fornire idrogeno e ossigeno.

In presenza di luce solare, il perossido di idrogeno si decompone in ossigeno e acqua. Allo stesso modo, l'idrossido di calcio, dopo essere stato riscaldato, si decompone in ossido di calcio e acqua.