Esplosioni ed erosioni sono trasformazioni della materia che hanno bisogno di tempi molto diversi perché i loro effetti siano evidenti. Si tratta di trasformazioni spontanee, aventi velocità estremamente diverse.

Una reazione chimica è tanto più veloce quanto più elevata è la concentrazione dei reagenti e quanto più è elevata la temperatura alla quale avviene. La velocità della trasformazione dipende inoltre dalla natura dei reagenti.

Se la reazione avviene in fase eterogenea, ad esempio tra un reagente solido ed uno liquido o gassoso, diventa molto importante la superficie di contatto tra i reagenti stessi. Immaginiamo di trattare con dell’acido cloridrico un pezzetto di marmo: si formeranno delle bollicine di gas e la scaglietta di marmo inizierà a ridursi di volume. Se usassimo la stessa quantità di acido ed un’uguale massa di marmo, ma ridotta quasi in polvere, osserveremmo ancora le bollicine di gas e la scomparsa del marmo ma questa volta in un tempo molto più breve.

Per approfondire il discorso, immaginiamo le molecole dei reagenti come dei minuscoli corpi in continuo movimento. Conseguenza inevitabile del loro moto sfrenato è l’urto tra particelle che può talvolta portare alla rottura dei legami chimici (teoria delle collisioni). È proprio grazie a ciò che possono formarsi nuovi legami, che generano i prodotti della reazione.

Questo modo di guardare alla reazione ci consente di interpretare le osservazioni fatte prima: se la concentrazione dei reagenti aumenta, c’è da aspettarsi che aumentino anche gli urti tra le molecole. Non tutti gli urti saranno efficaci, cioè in grado di rompere i legami, ma sicuramente aumenterà la probabilità di ottenere i prodotti. Non tutte le molecole, cioè, hanno energia sufficiente per rompere i legami (urto efficace), ma se la probabilità degli urti aumenta, migliora anche la probabilità che si verifichino urti efficaci. Ma cos’è in pratica l’efficacia dell’urto tra molecole? Facciamo un esempio semplice: l’urto frontale tra due auto che sfrecciano a tutta velocità, ha conseguenze ben diverse da quello tra due auto che si strisciano di fianco in un parcheggio… il primo urto è ben più “efficace” del secondo. E aumentando la temperatura dei reagenti, aumenterà l’energia di moto delle particelle. Sarà come trovarsi di fronte un sistema di minuscoli corpi ultra sfrenati, che nello spazio di reazione, si urtano con frequenza – e quindi con efficacia – assai più alta.

L’energia che le molecole dei reagenti devono possedere affinché gli urti siano efficaci è l’energia di attivazione. Per alcune reazioni questa rappresenta una barriera molto alta da superare, e la trasformazione sarà molto lenta.

Sarebbe possibile però velocizzarla se si potesse imboccare una specie di corsia preferenziale, che richieda un’energia più bassa per ottenere lo stesso risultato, cioè lo stesso prodotto! Il catalizzatore offre proprio questa possibilità alle molecole dei reagenti: imboccare una corsia preferenziale che, richiedendo una energia di attivazione più bassa, permette il raggiungimento della meta in tempi molto più brevi. L’azione dell’inibitore è invece l’esatto contrario di quella del catalizzatore, ed è molto utile quando serve una sostanza in grado di impedire una reazione, in cui prodotti risulterebbero fastidiosi o addirittura pericolosi!