Energia liberata nei legami atomici

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Per capire organicamente le conseguenze nel mondo reale, soprattutto in biologia, vorrei conoscere i principi secondo i quali nella formazione o nello scioglimento di legami fra atomi viene liberata o assorbita energia, dato che a proposito ho sentito affermazioni contradditorie (per esempio che sciogliendo un legame si libera energia, e al tempo stesso che la formazione di esso libera pure energia).

Lorenzo Vitale
28 settembre 2005
Non c'è alcuna contraddizione nel fatto che nella rottura (piuttosto che "scioglimento") di alcuni legami chimici si liberi energia, e mentre per altri se ne consumi.

Bisogna tener presente che:

1) quando si rompono legami chimici nelle reazioni chimiche ce ne sono sempre altri che se ne formano;

2) ogni legame chimico ha una sua "energialibera". Quindi se si rompono dei legami ad alta energia e se ne formano altri ad energia pù bassa, siccome l'energia del sistema deve rimanere costante, viene ovviamente liberata energia (reazione "esotermica").

Viceversa, se i legami che si formano sono a energia libera più alta di quelli che si rompono, bisogna consumare energia (reazione "endotermica").Nella maggior parte dei casi, comunque, per fare avvenire una reazione chimica, anche quelle esotermiche, bisogna spendere un pò di energia per superare la barriera energetica dello "stato di transizione", energia che poi si recupera in gran parte quando avviene una reazione esotermica. Un tipico esempio di ciò è la reazione di combustione degli idrocarburi del petrolio dove c'è bisogno di una piccola quantità di energia (la scintilla della "candela") per fare avvenire la reazione della benzina con l'ossigeno (in cui si rompono i legami interni delle molecole d'idrocarburo e delle molecole di ossigeno e si formano legami tra carbonio e ossigeno) e quindi ottenere la liberazione dell'energia che fa funzionare i motori a scoppio.

In biologia, un fenomeno analogo è la catena ossidativa della respirazione, durante la quale vengono ossidati, per esempio, i carboidrati. Quindi c'è bisogno di una piccola quantità di energia (sotto forma di ATP) per fare avvenire la reazione dei carboidrati con l'ossigeno molecolare e quindi ottenere la liberazione dell'energia che viene trasformata in molte più molecole di ATP (necessarie per far avvenire altre funzioni biologiche) di quelle impiegate all'inizio.

Vincenzo Di Marzo Istituto di Chimica Biomolecolare,CNR, Pozzuoli (NA)

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