Per rispondere a questa domanda occorre fare alcune premesse sul significato della scienza chimica e sulla definizione di reazione chimica. Come tutte le definizioni però anche quelle che darò in seguito sono parziali e rappresentano una limitazione del concetto stesso.

La chimica è una scienza pura che ha come oggetto di studio la materia. Oltre alle proprietà della materia, come la struttura e la composizione, la chimica studia come la materia si trasforma e quindi le reazioni chimiche rientrano a pieno nel campo di indagine del chimico.

Una definizione molto sintetica di reazione chimica è la seguente. Una reazione chimica è una trasformazioni di materia in cui la massa totale rimane invariata. Questo esclude ad esempio le reazioni nucleari, dove parte della massa si trasforma in energia, secondo la ben nota legge di Einstein (E=mc²).

Le reazioni chimiche sono prevalentemente trasformazioni in cui una o più sostanze modificano la loro natura, rompendo dei legami e/o formandone altri, per dare luogo a sostanze di diversa natura. Secondo questa definizione quindi le trasformazioni di fase, come il passaggio dell'acqua a vapore, non si definiscono propriamente reazioni chimiche, ma trasformazioni fisiche.

Pur avendo limitato il campo d'azione, focalizzando l'attenzione soltanto sulle trasformazioni che comportano un cambiamento della natura delle sostanze, e quindi sulle reazioni chimiche, dobbiamo subito ammettere che la scienza chimica si occupa di un numero veramente enorme di trasformazioni.

Basti pensare a quante sostanze sono oggi note, tra quelle naturali e quelle sintetiche, ovvero fatte dall'uomo mettendo a frutto le sue conoscenze chimiche. Milioni di sostanze diverse? È una cifra sicuramente in difetto.

Veniamo dunque al cuore della domanda. Come fa un chimico a sapere, o prevedere, cosa succede mettendo a contatto tra loro due o più sostanze in “particolari condizioni”?

A mio parere, questa domanda equivale a chiedersi quali sono gli strumenti, teorici e pratici, di cui un chimico può usufruire per prevedere l'esito di una reazione chimica. Questo passaggio non è banale, perché implica ammettere che la scienza chimica sia, come effettivamente è, una scienza esatta. Questo significa che la scienza chimica è in grado, sempre, di spiegare cosa succede e cosa succederà quando due o più sostanze vengono fatte reagire insieme.

La difficoltà del chimico allora dov'è?

In buona parte la difficoltà, o per meglio dire la complessità, del lavoro del chimico è legata a due fattori: il primo, come ho accennato prima, riguarda la mole enorme di sostanze, e di dati che caratterizzano le diverse sostanze, che il chimico deve conoscere. Il secondo fattore riguarda la differenza che esiste tra un sistema ideale e un sistema reale. Infatti, quando il chimico fa delle previsioni quasi sempre approssima il suo sistema, che è reale, ad un sistema ideale. E gli elementi, teorici e pratici, su cui il chimico può ragionare sono molti. Quasi tutti però fanno capo alla termodinamica, che alla fine ci dirà se una reazione può avvenire spontaneamente oppure no.

Poniamo di voler far reagire A e B. In primo luogo, dobbiamo conoscere tutto di A e B (composizione chimica, numero di ossidazione, tipo di legami, energie di legame, diagramma di stato,...). Per esempio, il solfato di ferro di cui chiede il lettore, è un solfato ferroso o un solfato ferrico?!

A + B → ?

Poi dobbiamo chiarire in cosa consistono le “particolari condizioni” della reazione, secondo l'espressione usata nella domanda che ci siamo posti. Questo significa che dobbiamo conoscere l'ambiente in cui si fanno reagire A e B (ambiente chiuso o aperto, con scambio di calore con l'esterno, oppure senza scambio di calore, ...). Dobbiamo conoscere le altre condizioni di reazione (temperatura e pressione, presenza di un catalizzatore, ...).

Una volta considerati tutti questi fattori, il chimico può prevedere cosa succederà ad A e B. La reazione, per avvenire spontaneamente, deve rispettare le leggi della termodinamica. Ma questo può non essere sufficiente: anche la cinetica di reazione va tenuta in considerazione.

Alla fine, se il sistema ideale A + B non si discosta troppo dal sistema reale, il chimico potrà effettivamente prevedere la reazione. Ma se qualcosa è sfuggito nel suo ragionamento, dovrà ricominciare da capo includendo gli elementi mancanti.

Con questo non vorrei aver scoraggiato troppo il lettore, ma in definitiva è bene chiarire che la chimica è una scienza complessa, sia perché studia dei sistemi reali, e quindi spesso complessi, sia perché i fattori di cui bisogna tener conto sono molti. Per questo l'esperienza del singolo e soprattutto l'accumulo delle conoscenze di tutta la comunità dei chimici sono fondamentali per rispondere giustamente a domande come queste.

Qualche link sulle reazioni chimiche:

http://fisicavolta.unipv.it/didattica/energia/reazionichimiche.htm

http://venus.unive.it/chem2000/capitoli/12.htm

http://www.itchiavari.org/chimica/materiali/energia.html

http://it.wikipedia.org/wiki/Reazione_chimica

Qualche libro sulle reazioni chimiche e di termodinamica:

Energia, caos e reazioni chimiche. Concetti e applicazioni della termodinamica chimica. Di A. H. Johnstone e G. Webb. Edizione italiana a cura di L. Cardellini e P. Mirone. Piccin Nuova Libraria, Padova 2002.

I principi dell'equilibrio chimico. Di K. Denbigh. Traduzione a cura di G. G. Bombi. Casa Editrice Ambrosiana. Milano 1971.

Initiation à la thermodynamique chimique. Di V. Soliakov. Éditions de Moscou. 1974.