L'energia e l'atomo
Scritto da: LaCellula L'energia.
Tutti noi abbiamo a che vedere con l'energia. Quando cuociamo un cibo al microonde non facciamo altro che somministrare alla pietanza un quantitativo di energia sotto forma di onde la cui lunghezza è estremamente corta. Sappiamo che tenere un condizionatore acceso ed un forno elettrico può far andare il protezione l'impianto in quanto l'energia consumata in quel dato momento è superiore all'energia contrattuale che l'azienda elettrica fornisce. Misuriamo l'energia in differenti modi in base al tipo di utilizzo e per questo motivo alla parola energia associamo i termini Watt, Ampere, Joule, Calorie ma quando parliamo di energia ci riferiamo, dal punto di vista biofisico ad una sola cosa: la capacità di compiere un lavoro. Per riscaldare la pietanza nel forno a microonde dobbiamo compiere il lavoro di far muovere le molecole di acqua ed i grassi presenti nell'alimento usando proprio l'energia come fonte per effettuare tale lavoro. Per raffreddare il gas presente nel circuito refrigerante del condizionatore dobbiamo comprimerlo usando un compressore che, a sua volta, è alimentato dall 'energia. Ogni lavoro è tale se e solo se si usa una quantità di energia o, per meglio dire, se viene impegnata una misura della stessa.
L'energia, secondo la prima legge della termodinamica, non si può creare dal nulla ma soltanto trasformare. Una centrale elettrica perciò non crea energia ma la trasforma, ma da cosa? Essenzialmente, proprio perchè l'energia non si può creare ma soltanto trasformare, i metodi per sfruttare l'energia sono dovuti proprio alla capacità che questa ha di trasdursi ovvero di passare da una forma ad un altra. Per questo motivo una centrale elettrica alimentata ad olio combustibile, in una serie di passaggi, trasforma l'energia chimica presente nelle molecole del combustibile in energia elettrica la quale viene immessa nella rete di distribuzione civile.
Approfondimento: L'energia in biologia
Le reazioni metaboliche che avvengono all'interno della cellula sono caratteristiche per l'aspetto energetico. La variazione di energia libera standard, definita in ΔG'°, indica se la reazione cede energia (esoergonica) o la riceve (endoergonica) ed il quantitativo coinvolto. La reazione sopra proposta, ovvero l'interconversione del glucosio-6-fosfato a fruttosio-6-fosfato, che avviene nella via metabolica della glicolisi è endoergonica nella fase di trasformazione del G6P a F6P e come tutte le reazioni endoergoniche richiede energia dall'esterno. La reazione inversa è esoergonica in quanto libera energia.
I metodi di "creazione" dell'energia che abbiamo appena elencato derivano dal principio di formazione e rottura di legami chimici, ovvero di legami che si instaurano tra molecole ed atomi. Possiamo semplificare il discorso dicendo che una molecola, per la sua formazione, richiede un quantitativo di energia che una volta somministrato permane sotto forma di energia chimica. La rottura della molecola per formare i suoi costituenti principali determina l'allontanamento di energia che può essere captata dal sistema in varie forme; in biologia, ad esempio, si utilizza l'adenosinatrifosfato (ATP) come vettore di energia.
L'energia atomica.
Abbiamo visto che l'aggiunta di molecole a specie chimiche può essere fatta soltanto con la somministrazione di energia la quale permane nella molecola finale pronta ad essere dispersa nella reazione inversa, ovvero nella reazione di rottura. Se consideriamo l'atomo e le sue particelle subatomiche, ovvero le particelle che intimamente lo costituiscono, alla stregua di una molecola formata da più "parti" (gli atomi) possiamo in qualche modo comprendere che anche l'atomo è un ente che al proprio interno possiede energia, per essere più precisi parliamo di energia atomica.
Per confronto una centrale che giornalmente produce 1000MW ha bisogno di essere alimentata con uno dei seguenti combustibili:
- Carbone: 9.000 tonnellate al giorno.
- Olio combustibile: 40.000 barili al giorno.
- Uranio 235: 3Kg al giorno.
E' facile comprendere che l'uranio è l'elemento che, almeno apparentemente, meglio si presta all' utilizzo come combustibile. Ma sfruttare l'uranio per generare energia ha alcuni aspetti che devono essere in qualche modo considerati:
- La produzione di scorie radioattive
- Il pericolo della contaminazione radioattiva.
- La reperibilità dell'uranio-235
La reazione a catena, o reazione di fissione nucleare, comporta la formazione di elementi instabili che cercano di avvicinarsi allo stato stabile emettendo energia sotto forma di radiazioni. E questa energia o, per usare un altro termine, questa radioattività è estremamente pericolosa per ogni organismo biologico.
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Articolo a caso
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Legame di valenza VBScritto da lacellula, inserito il 15-02-2005 Nel 1930, Linus Pauling, propose un nuova teoria per spiegare i legami chimici covalenti che non considerava necessario il riempimento dell'ottetto, da parte degli atomi coinvolti, ma la compartecipazione degli orbitali. Gli orbitali degli elementi, infatti, si sovrappongono nello spazio tridimensionale e l'attrazione determina la formazione del legame.
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