Χημική Αντίδραση 🧪

Τα σιδερένια καράβια, μετά από ορισμένα χρόνια στη θάλασσα, πρέπει να παροπλίζονται, γιατί δεν είναι πια ασφαλή. Το σιδερένιο σκαρί τους έχει υποστεί μια αργή αλλά βαθιά μεταβολή: το σκούριασμα. Μεταβολές όπως το σκούριασμα ονομάζονται χημικά φαινόμενα ή χημικές αντιδράσεις, και η γνώση τους έχει μεγάλη σημασία για την τεχνολογία, την οικονομία αλλά και την ασφάλειά μας.

Τι είναι η χημική αντίδραση

Η χημική αντίδραση είναι μια περίπτωση μεταβολής, διαφορετική όμως από μεταβολές όπως η τήξη ή ο βρασμός, στις οποίες αλλάζει μόνο η φυσική κατάσταση μιας ουσίας χωρίς να σχηματίζεται κάτι καινούριο.

Ας δούμε δύο παραδείγματα:

• Όταν διασπάται το νερό, παράγονται υδρογόνο και οξυγόνο.
• Όταν σκουριάζει ένα σιδερένιο αντικείμενο, ο σίδηρος ενώνεται με το οξυγόνο του αέρα και σχηματίζεται η σκουριά.

Και στις δύο περιπτώσεις δεν αλλάζουν μόνο οι φυσικές καταστάσεις των ουσιών, αλλά σχηματίζονται καινούριες ουσίες με διαφορετικές ιδιότητες από τις αρχικές.

Ένα παράδειγμα χημικής αντίδρασης που συμβαίνει στη φύση είναι η φωτοσύνθεση. Σε αυτήν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό (αντιδρώντα), με τη βοήθεια του φωτός, δίνουν γλυκόζη και οξυγόνο (προϊόντα).

Γενικά, οι μεταβολές κατά τις οποίες από κάποιες αρχικές ουσίες προκύπτουν νέες ουσίες με διαφορετικές ιδιότητες από τις αρχικές ονομάζονται χημικές αντιδράσεις. Τις ουσίες που υπάρχουν πριν γίνει η αντίδραση τις ονομάζουμε αντιδρώντα, ενώ τις ουσίες που προκύπτουν μετά την αντίδραση τις ονομάζουμε προϊόντα.

Η αντίδραση του μαγνησίου με το οξυγόνο

Αν πλησιάσουμε λίγη σκόνη μαγνησίου στη φλόγα ενός λύχνου, το μαγνήσιο αναφλέγεται με έντονη λάμψη. Όταν η αντίδραση ολοκληρωθεί, σχηματίζεται ένα λευκό στερεό.

Αυτό συμβαίνει γιατί, όταν το μαγνήσιο αναφλέγεται, πραγματοποιείται μια αντίδραση ανάμεσα στο μαγνήσιο και το οξυγόνο της ατμόσφαιρας, και σχηματίζεται οξείδιο του μαγνησίου. Το μαγνήσιο έχει τη χαρακτηριστική όψη μετάλλου (σε σκόνη είναι γκρι σκούρο), ενώ το οξυγόνο είναι αέριο. Το οξείδιο του μαγνησίου που προκύπτει είναι ένα λευκό στερεό.

Στην αντίδραση αυτή τα αντιδρώντα είναι το μαγνήσιο και το οξυγόνο, ενώ το προϊόν είναι το οξείδιο του μαγνησίου (μια ένωση που αποτελείται από μαγνήσιο και οξυγόνο).

Η διατήρηση της μάζας στις χημικές αντιδράσεις

Αν ζυγίσουμε ένα υδατικό διάλυμα νιτρικού μολύβδου (74 g) και ένα υδατικό διάλυμα ιωδιούχου καλίου (67 g) και τα αναμείξουμε, σχηματίζεται ένα κίτρινο ίζημα (ιωδιούχος μόλυβδος). Αν ζυγίσουμε το τελικό μείγμα, βρίσκουμε 141 g, δηλαδή ακριβώς το άθροισμα των μαζών των αρχικών διαλυμάτων: 74 g + 67 g = 141 g.

Στην αντίδραση αυτή αντιδρώντα είναι ο νιτρικός μόλυβδος και το ιωδιούχο κάλιο, ενώ προϊόντα είναι ο ιωδιούχος μόλυβδος (το κίτρινο ίζημα που βλέπουμε) και το νιτρικό κάλιο (που δεν φαίνεται, γιατί είναι ευδιάλυτο και σχηματίζει άχρωμο διάλυμα). Το νερό, που λειτουργεί ως διαλύτης, δεν αντιδρά και η μάζα του παραμένει σταθερή.

Γενικά, σε κάθε χημική αντίδραση ισχύει:

μάζα αντιδρώντων = μάζα προϊόντων

Εξώθερμες και ενδόθερμες αντιδράσεις

Όταν καίγονται τα κάρβουνα, το κερί, το υγραέριο, το πετρέλαιο ή η βενζίνη, εκλύεται θερμότητα. Κάθε αντίδραση κατά την οποία ελευθερώνεται θερμότητα (όπως στις καύσεις) λέγεται εξώθερμη αντίδραση.

Αντίθετα, για να διασπαστεί ο ασβεστόλιθος, πρέπει να τον θερμάνουμε. Αυτή η διάσπαση, και γενικά κάθε αντίδραση κατά την οποία πρέπει να απορροφηθεί θερμότητα για να πραγματοποιηθεί, ονομάζεται ενδόθερμη αντίδραση.

Μπορούμε να το επιβεβαιώσουμε πειραματικά:

• Αν σε ένα ποτήρι ζέσεως με 10 mL ξίδι προσθέσουμε ένα κουταλάκι μαγειρική σόδα, η θερμοκρασία μειώνεται — η αντίδραση είναι ενδόθερμη.
• Αν σε ένα ποτήρι ζέσεως με 20 mL νερό προσθέσουμε λίγη σκόνη ασβέστη (περίπου 1 g), η θερμοκρασία αυξάνεται — η αντίδραση είναι εξώθερμη.

Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι:

• Στις εξώθερμες αντιδράσεις η θερμοκρασία αυξάνεται.
• Στις ενδόθερμες αντιδράσεις η θερμοκρασία μειώνεται.

Ένα ακόμη παράδειγμα εξώθερμης αντίδρασης είναι η καύση του άνθρακα, όπου ο άνθρακας και το οξυγόνο δίνουν διοξείδιο του άνθρακα και θερμότητα.

Η αντίδραση ως αλληλεπίδραση

Στη χημική αντίδραση κάποιες ουσίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Η αλληλεπίδραση, όμως, είναι ένα γενικότερο χαρακτηριστικό που συναντάμε και σε άλλες επιστήμες, με διαφορετικό κάθε φορά περιεχόμενο:

• Φυσική: σύμφωνα με τον 3ο νόμο του Νεύτωνα, όταν ένα σώμα Α ασκεί δύναμη σε ένα σώμα Β (δράση), τότε το σώμα Β ασκεί μια αντίθετη δύναμη στο σώμα Α, που ονομάζεται αντίδραση.
• Βιολογία: η χλωροφύλλη, με τη βοήθεια του φωτός, διασπά το νερό και ελευθερώνει οξυγόνο στην ατμόσφαιρα.
• Φυσιολογία: ο οργανισμός μας, όταν μολυνθεί από έναν παθογόνο μικροοργανισμό, αντιδρά με διάφορους τρόπους, για παράδειγμα εμφανίζοντας πυρετό.
• Πολιτική: όταν κάποια μέτρα θίγουν κοινωνικές ομάδες, προκαλούνται αντιδράσεις από αυτές τις ομάδες.

Ο όρος «αντίδραση» δηλώνει κάτι διαφορετικό από περίπτωση σε περίπτωση, παραπέμπει όμως πάντα σε αλληλεπιδράσεις.