Les reaccions químiques són processos fonamentals que tenen lloc a tot el món, des de l'interior de les nostres cèl·lules fins a l'atmosfera de la Terra i més enllà.
Aquestes transformacions invisibles governen la manera com interactuem amb el món que ens envolta, des de la preparació del nostre menjar fins a l'obtenció d'energia a partir dels combustibles fòssils.
Què són les reaccions químiques?
Les reaccions químiques són processos en què una o més substàncies, anomenades reactants, es transformen en una o més substàncies diferents, anomenades productes.
Aquestes transformacions impliquen canvis en les estructures moleculars de les substàncies involucrades, cosa que sovint es tradueix en l'alliberament o l'absorció d'energia.
Tipus de reaccions químiques
Les reaccions químiques poden dividir-se en diverses categories, depenent dels canvis que experimentin els àtoms i les molècules en el procés:
Reaccions de combinació
A les reaccions de combinació, dues o més substàncies es combinen per formar una sola substància.
Un exemple comú és la reacció entre l'hidrogen i l'oxigen per formar aigua:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
En aquesta equació química dues molècules d'hidrogen i una molècula d'oxigen es combinen per formar dues molècules d'aigua.
Reaccions de descomposició
Les reaccions de descomposició són el procés oposat a les reaccions de combinació. En aquestes reaccions, una substància es divideix en dues o més substàncies més simples.
Un exemple és la descomposició del peròxid d'hidrogen (aigua oxigenada):
2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
En aquesta reacció, el peròxid d'hidrogen es descompon en aigua i oxigen.
Reaccions de substitució o desplaçament
A les reaccions de substitució o desplaçament, un element o grup d'elements en una substància es reemplaça per un altre element o grup d'elements.
Un exemple és la reacció entre el zinc i l'àcid clorhídric:
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
En aquesta reacció, el zinc reemplaça l'hidrogen a l'àcid clorhídric, formant clorur de zinc i alliberant hidrogen gasós.
Reaccions de precipitació
Les reaccions de precipitació ocorren quan dues solucions aquoses es combinen i formen un sòlid insoluble anomenat precipitat.
Un exemple és la reacció entre el clorur de sodi (NaCl) i el nitrat de plata (AgNO₃):
NaCl(aq) + AgNO₃(aq) → NaNO₃(aq) + AgCl(s)
En aquesta reacció, el clorur de plata (AgCl) és un precipitat insoluble que es forma, mentre que el nitrat de sodi (NaNO₃) roman en solució.
Reaccions de reducció-oxidació (Redox)
Les reaccions redox impliquen la transferència delectrons entre substàncies. Un component s'oxida en perdre electrons, mentre que un altre es redueix en guanyar electrons. Un exemple fonamental és la reacció entre l'hidrogen i l'oxigen per formar aigua:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
En aquesta reacció, l'hidrogen s'oxida en perdre electrons i formar ions hidrogen (H⁺), mentre que l'oxigen es redueix en guanyar electrons i formar ions hidroxil (OH⁻).
Com passen les reaccions químiques?
Les reaccions químiques ocorren a causa de la col·lisió efectiva de les partícules en les substàncies reactants.
Perquè una reacció química sigui exitosa, cal complir certes condicions:
Energia d'activació
Cada reacció química té una barrera denergia que ha de superar-se abans que la reacció pugui ocórrer. Aquesta energia es diu energia dactivació i és necessària per trencar enllaços químics en els reactants i permetre la formació de nous enllaços en els productes.
Quan l'energia d'activació se supera, la reacció continua per si sola.
Orientació molecular
No totes les col·lisions entre partícules condueixen a una reacció química. Les partícules han de xocar amb l'orientació molecular adequada per permetre la formació de productes.
Això significa que les col·lisions han de passar amb suficient energia i en la direcció correcta per trencar i formar enllaços.
Concentració i temperatura
La concentració de reactants i la temperatura també afecten la velocitat i la probabilitat que es produeixi una reacció.
Augmentar la concentració de reactants o elevar la temperatura sol augmentar la velocitat de reacció en augmentar la freqüència de col·lisions efectives.
Exemples de reaccions químiques a la vida quotidiana
Les reaccions químiques tenen un paper fonamental en la nostra vida quotidiana i en nombrosos aspectes de la ciència i la tecnologia. Aquí hi ha alguns exemples que en destaquen la importància:
1. Digestió
Al nostre sistema digestiu, els enzims catalitzen una sèrie de reaccions químiques que descomponen els aliments en nutrients que el nostre cos pot absorbir i utilitzar per obtenir energia.
2. Combustió
La combustió de combustibles fòssils com la gasolina i el carbó és una reacció química que allibera energia en forma de calor i moviment, cosa que impulsa els nostres vehicles i genera electricitat a les centrals tèrmiques.
3. Fotosíntesi
La fotosíntesi és una reacció química vital realitzada per les plantes, que converteixen la llum solar en energia química emmagatzemada en forma de glucosa i oxigen, cosa que sustenta la cadena alimentària i produeix l'oxigen que respirem.
4. Medicina i farmàcia
Els medicaments, com els antibiòtics, funcionen en interactuar amb reaccions químiques al nostre cos per curar malalties i alleujar símptomes.
5. Indústria química
La fabricació de productes químics, plàstics, materials avançats i productes farmacèutics depèn en gran mesura duna comprensió profunda de les reaccions químiques.
