L’ENERGIA CHIMICA

 

Def. Si chiama energia chimica la capacità di alcune sostanze di combinarsi con altre sviluppando energia sotto forma di luce, calore, elettricità.

 

Per esempio, la combustione è una reazione tra una sostanza, detta combustibile, e l’ossigeno dell’aria. Durante la combustione viene emessa energia sotto forma di calore e di luce.

 

 

La fotosintesi e la respirazione cellulare. Il nostro corpo possiede energia chimica ottenuta dagli alimenti e dall'ossigeno dell'aria, pertanto può eseguire un lavoro, ad esempio mettere in movimento un carrello. L’energia chimica è ottenuta dalla “respirazione cellulare” che altro non è che il processo inverso della fotosintesi clorofilliana descrivibile nel seguente modo:

 

(1)           6 CO2 + 6 H2O + energia solare ® 6 O2 + C6H12O6

 

Il glucosio viene trasformato dalle stesse piante in amido (che utilizzano come riserva per la loro alimentazione), cellulosa (che formerà il legno e, mediante lunghissimi processi, il carbone e il petrolio) ed altri composti. Gli animali, tra cui l’uomo non sono in grado di realizzare la fotosintesi (purtroppo !). Pertanto il glucosio che è l’elemento di cui si cibano le cellule del nostro organismo dobbiamo prenderlo dagli alimenti, dove però è presente sotto forma di grassi, carboidrati e proteine. Queste sostanze vengono ritrasformate in glucosio per mezzo di molte reazioni chimiche che nel loro insieme costituiscono il processo digestivo. La reazione di ossidazione del glucosio (reazione esoenergetica) da parte delle nostre cellule può essere rappresentata come  il processo inverso della reazione di fotosintesi.

 

2)                              6 O2 + C6H12O6  ® 6 CO2 + 6 H2O + energia

 

In particolare la reazione (2) è il riassunto di decine di reazioni di combustione  del tipo:

   

             (3)   C + O2   ® CO2  + 393 Kjoule                    (4)   2H2 + O2 ® 2H2O + 242 Kjoule

 

L’energia resa disponibile da queste reazioni viene utilizzata dall’organismo per tutte le sue funzioni vitali: per consentire la respirazione, la digestione del cibo, per regolare la temperatura corporea, per studiare, ballare … e spingere carrelli!.

 

E' importante far notare la perfezione degli esseri viventi. Quando nella vita di tutti i giorni abbiamo la combustione di carbonio o idrogeno si ha la rapida produzione di una grande quantità di energia con una fiamma (·). Se ciò avvenisse anche nel nostro organismo, ogni volta che mangiamo dovremmo bruciarci. Invece negli organismi viventi la combustione avviene in tante piccole tappe, con continua e regolabile  produzione di piccole quantità di calore. Ad esempio alcune reazioni intermedie della (3) sono:

 

(5)      C + 1/2 O2  ® CO + 108 Kjoule (         Kcal)     (bruciamento di carbonio con poco ossigeno)

 

(6)      CO + 1/2 O2 ® CO2 + 285 Kjoule  (        Kcal)                (bruciamento di ossido di carbonio)

 

(·)    CH4  +  O2 ®   CO2  +   H2O  + energia termica (553 000 J = Kcal………)

 

Es2: Il carrello in moto con velocità v ha un'energia di movimento chiamata energia cinetica Ec e quindi è in grado di compiere lavoro, ad esempio può deformare una molla.