reazione

Agraria

Reazione del terreno

Concentrazione degli ioni idrogeno e idrossido nelle soluzioni acquose circolanti nel terreno. Secondo il grado della loro r. i terreni si distinguono in neutri, se il pH è circa 7; alcalini o basici, se il pH è superiore a 7; acidi se il pH è minore di 7; più precisamente si usa distinguere i seguenti tipi: peracidi (pH=3-4,5), acidi (4,6-5,5), subacidi (5,6-6,5), neutri (6,6-7,5), subalcalini (7,6-8,5), alcalini (8,6-9,5), peralcalini (9,6-10,5). Il pH varia ampiamente da un tipo di terreno all’altro, e anche in uno stesso terreno, a seconda della profondità, nonché nelle diverse stagioni dell’anno, in dipendenza per lo più della quantità delle precipitazioni che inducono acidità (mentre in climi caldi e asciutti i terreni tendono all’alcalinità) e quindi anche a seconda del clima umido o secco; nei terreni sottoposti a coltura, e specialmente in quelli concimati, la r. varia anche per azione dei concimi, di cui alcuni correggono l’acidità (per es., i nitrati), altri invece l’aumentano (come il cloruro e il solfato di potassio). In generale i terreni a r. neutra, oppure tendenti leggermente verso l’acidità o l’alcalinità, sono i più adatti alle coltivazioni. I difetti di r. del suolo producono effetti nocivi anche sull’attività dei microorganismi del terreno, sulla mancata flocculazione dell’argilla e inoltre, nel caso di r. alcalina, sull’assimilazione del ferro e del fosforo da parte delle piante ecc.; si rimedia a tali difetti con l’uso di correttivi.

Biologia

Movimento o modificazione con cui la sostanza vivente risponde all’azione di uno stimolo (➔ eccitabilità; irritabilità).

Chimica

Reazioni chimiche

Sono così chiamate le trasformazioni che modificano la composizione delle sostanze. Esse comportano la rottura e la formazione di legami chimici, come viene evidenziato attraverso equazioni nelle quali le formule delle sostanze reagenti compaiono nel membro di sinistra e quelle delle sostanze prodotte (o prodotti di reazione) nel membro di destra. Così, la r. di equazione: H₂+ Cl₂→ 2HCl comporta la rottura di una mole di legami H−H e di una mole di legami Cl−Cl e la formazione di due moli di legami H−Cl. L’energia dei legami chimici è dell’ordine di 200 kJ/mol; ciò implica che una r. chimica è accompagnata da variazioni di energia. Attraverso lo studio termodinamico di un processo chimico è possibile stabilire quali siano le condizioni in virtù delle quali la trasformazione tenda ad avvenire spontaneamente. La grandezza coinvolta in questa analisi è la funzione energia libera G, di Gibbs, la cui variazione è espressa da: ΔG=ΔH−ΤΔS. La variazione entalpica ΔH è determinata dai trasferimenti di energia legati alla rottura e alla formazione dei legami chimici, ai fenomeni di associazione tra le molecole, agli effetti stereochimici. La variazione entropica ΔS risente invece dello stato di aggregazione, della variazione del numero di molecole tra reagenti e prodotti (soprattutto nelle r. allo stato gassoso), dell’organizzazione molecolare del solvente. Una r. chimica è spontanea quando l’energia libera del sistema diminuisce. Per una r. chimica spontanea si ha quindi ΔG<0. Spesso, se non sono presenti variazioni di fase durante il processo, nelle r. chimiche la variazione entropica è piccola e un ruolo determinante è giocato dalla variazione entalpica. Ciò significa che la maggioranza delle r. chimiche spontanee è di tipo esotermico; solo quando la variazione entropica è positiva e non trascurabile si hanno r. spontanee endotermiche. Inoltre nella espressione della funzione di Gibbs la variazione di entropia è moltiplicata per la temperatura: ciò significa che, a una certa temperatura può cambiare il segno di ΔG; in altre parole, vi sono processi chimici che avvengono spontaneamente solo in determinati intervalli di temperatura (➔ equilibrio). I soli parametri termodinamici non sono però sufficienti per stabilire la velocità di una r. chimica. Per es., una miscela di idrogeno e cloro, a temperatura ambiente e in assenza di luce, si conserva praticamente inalterata nel corso del tempo anche se la sua trasformazione in cloruro di idrogeno è termodinamicamente favorita. In effetti, altre condizioni devono essere soddisfatte affinché una r. avvenga in un tempo sufficientemente breve da essere osservabile. La velocità con cui avviene un processo chimico e le condizioni che permettono di variarla sono oggetto degli studi di cinetica delle radiazioni. I parametri che influiscono sulla velocità di r. sono molteplici: oltre alla temperatura, alla concentrazione e ai catalizzatori, gioca un ruolo rilevante lo stato di aggregazione dei reagenti; in generale, le r. allo stato solido sono più lente di quelle che avvengono in soluzione e allo stato aeriforme; per le r. in soluzione ha particolare importanza il solvente utilizzato che, soprattutto nelle r. organiche, spesso deve essere diverso dall’acqua (r. in solvente non acquoso) per poter solubilizzare i reagenti; il passaggio da un solvente a un altro può incrementare la velocità di una r. anche di 10⁶ volte. Durante il tempo in cui una r. avviene si ha ridistribuzione degli atomi mediante rottura e formazione di legami, e la serie di eventi concatenati, che determina il modo in cui un r. avviene, è detta meccanismo di reazione (➔ meccanismo).

Reazioni fuggitive

Sono così chiamate (dall’ingl. runaway) le r. chimiche esotermiche che procedono in modo incontrollato, con aumento molto rapido di temperatura e con sviluppo gassoso di entità tale da dar luogo a un elevato gradiente temporale della pressione, il cosiddetto decollo termico della reazione. Le r. fuggitive sono provocate in genere da due situazioni: quando il calore generato dalla r. desiderata è superiore al calore smaltibile dal sistema di raffreddamento; quando la r. è condotta in condizioni tali da poter dare luogo a r. esotermiche secondarie non desiderate e non previste all’atto del progetto del sistema di smaltimento del calore.

Talvolta, le due situazioni descritte possono coesistere, nel senso che un aumento incontrollato di temperatura determinato dalla r. desiderata può causare l’innesco di r. secondarie non previste. Le r. fuggitive possono provocare incidenti (esplosioni) anche molto gravi negli impianti industriali dove vengono immagazzinati, trasportati o trasformati prodotti chimici. Per eliminare i rischi di esplosione connessi al decollo termico di r. fuggitive occorre anzitutto conoscere in modo completo sia la termochimica e la cinetica della r. desiderata e delle possibili r. secondarie sia le caratteristiche chimico-fisiche e le proprietà di trasporto (di materia e di calore) dei reagenti, degli intermedi di r. e dei prodotti. Al fine di evitare l’insorgere di r. fuggitive è anche necessario uno studio molto approfondito di tutti gli aspetti legati al trasferimento di scala; infatti, nelle apparecchiature in scala industriale possono sussistere condizioni di processo, non prevedibili nella sperimentazione in scala minore, tali da determinare il rischio di decollo termico (per es., profili di temperatura e distribuzioni dei tempi di permanenza dentro ai reattori tali da favorire r. fuggitive indesiderate; impiego di prodotti commerciali al posto dei reattivi puri di laboratorio, con conseguente introduzione di sostanze estranee che possono esercitare effetti catalitici indesiderati).

Reazioni a catena

Serie di successive r. che, in qualche modo innescata, si sviluppa poi con una dipendenza di ciascuna r. dalla precedente. Casi tipici di r. a catena sono le reazioni radicaliche (➔ radicale) innescate dalle radiazioni ultraviolette. Esempio tipico è la sintesi dell’acido cloridrico a partire dagli elementi idrogeno e cloro, che procede secondo l’andamento di inizio della catena: Cl₂→2 Cl•; propagazione: Cl•+H₂→HCl+H•, H•+Cl₂→HCl+Cl•; terminazione della r. a catena: Cl•+H•→HCl, oppure attraverso le altre possibili combinazioni radicaliche. La rottura della catena può avvenire per la presenza di sostanze estranee; così, per es., nella camera di scoppio di motori a combustione interna potrebbero verificarsi r. a catena (esplosioni) che sono arrestate da tracce di piombo dei normali antidetonanti. Il concetto di r. a catena si è mostrato di notevole importanza nell’interpretazione di molte altre r. anche termiche oltre che fotochimiche (ossidazione di molti idrocarburi gassosi, dell’ossido di carbonio, del solfuro di carbonio ecc.). Spesso nelle r. a catena il processo si svolge attraverso la formazione di radicali liberi, che hanno particolare importanza specie nello stadio iniziale della reazione (r. di polimerizzazione ecc.).

Fisica

Meccanica

Una delle due forze (l’altra è l’azione) uguali e opposte che a norma del terzo principio della dinamica si esercitano fra due corpi mutuamente interagenti (➔ azione); in particolare, la reazione vincolare è un tipo di forza che interviene tutte le volte che un punto o un sistema sia comunque vincolato (➔ vincolo).

Fisica nucleare

Per le reazioni nucleari  ➔ reazione nucleare