LA SCIENZA PER TUTTI

QUALCOSA SULLA CINETICA CHIMICA:

Nel post precedente si è parlato del fatto che un percorso più breve non  implica necessariamente un tempo più breve per andare da uno stato ad un altro.

In ambito chimico molto spesso accade la stessa cosa quando vogliamo partire da alcuni reagenti e arrivare a dei prodotti specifici, preoccupandoci solo della velocità con cui avviene la reazione in esame. Quel ramo della chimica che si occupa delle velocità delle reazioni, di come influenzarle e dei meccanismi con cui avvengono i processi chimici è la CINETICA CHIMICA.

Nel seguente post mi limiterò a sottolineare solo certi aspetti e fare alcuni collegamenti a mio parere interessanti.

Una reazione chimica generica (es. A+B che dà C+D)  può avvenire in uno o più passaggi, a seconda che si formino delle sostanze intermedie (dette intermedi di reazione) oppure no.

Per rendere meglio l’idea diciamo che se la reazione avviene in un unico passaggio non avremo nessun intermedio perché i reagenti si trasformano direttamente in prodotti.

Se invece la reazione avviene in due passaggi, ci sarà un intermedio chimico che fornisce la “linea di confine” tra un passaggio e l’altro. Le stesse considerazioni valgono se i passaggi sono più di due  (aumenterà il numero di intermedi).

E’ ovvio quindi, che se una reazione avviene in un unico passaggio il suo percorso per andare da reagenti a prodotti è il più breve possibile.

Però, se l’energia necessaria per far avvenire tale processo (detta energia di attivazione) è troppo alta, la reazione in condizioni normali non potrà avvenire o dovrà avvenire in tempi molto lunghi.

Come si risolve il problema?

Esistono delle sostanze (dette catalizzatori) che, per varie ragioni, sono in grado di accelerare le reazioni indicate in precedenza  senza partecipare formalmente alla reazione stessa. In pratica, tali sostanze operano in modo tale da ridurre di molto l’energia necessaria per far avvenire la reazione, e molto spesso il numero di passaggi rispetto alla reazione non catalizzata aumentano .

Un tipico esempio si ha quando parliamo di cinetica enzimatica e cioè di reazioni che avvengono nel nostro organismo e che sono accelerate da catalizzatori biologici meglio conosciuti come enzimi.

Ecco quindi il collegamento con il post precedente.

Le reazioni chimiche e in modo particolare quelle che avvengono nel nostro organismo,  se catalizzate avvengono in un numero generalmente superiore di passaggi  (il “percorso  di reazione “ aumenta) ma avvengono in tempi molto più rapidi rispetto alle stesse reazioni effettuate in assenza del catalizzatore.

Come direbbe il docente di biochimica: “ per passare da un piano ad un altro di un albergo, o faccio un balzo tra la finestra di un piano e quella del piano superiore oppure se la mia energia non è sufficiente per farlo prenderò le scale. Anche se il percorso è più lungo, almeno riesco a passare da un piano all’altro. Questo è quello che fa un enzima!

E’ un’analogia un po’ “tirata per le pinze” ma è bene tenerla presente o quantomeno capirne il senso.

Il diagramma riportato sotto evidenzia i due differenti “percorsi” (reazione catalizzata e non catalizzata):

 Ovviamente ciò che viene riportato in questo post è molto semplificativo e in parte impreciso ma molto diretto come linguaggio. Per discutere in maniera rigorosa su tale argomento ci vogliono particolari conoscenze e aver frequentato alcuni corsi base quali chimica generale e biochimica. Sono disposto per gli interessati a fornire spiegazioni o approfondimenti  (ove possibile) nello spazio dedicato ai commenti.

In futuro potrei pubblicare un post tutto dedicato alla cinetica enzimatica e/o alla cinetica chimica in modo da toccare altre questioni importanti ma per il momento mi fermo qui!