Istituto Statale di Istruzione Superiore Paolo Carcano

Stavolta alzo il tiro e mi rivolgo soprattutto a chi va già verso gli esami.

Abbiamo affrontato la cinetica chimica in modo un po' "svelto", ma cercando di comprenderne significato ed importanza. I modelli tradizionali che troviamo nella didattica si rifanno sostanzialmente alla trattazione primigenia di Arrhenius, senza far troppo caso a quanto successivamente introdotto da una visione meccanicistica a livello atomico che si è via via evoluta attraverso la crescita dei modelli quantomeccanici.

Chiaro che restano validi in linea introduttiva schemi come quello della "collina" energetica da superare, così come le espressioni elementari per trattare reazioni di ordine, diciamo, tra zero e due. Grazie a studi di questo tipo si sono compresi i più semplici meccanismi di reazione organici, tanto per dire.

Tuttavia, notavo, il fatto stesso che la maggior parte dei testi citi come esempi solo una manciata di reazioni (sempre quelle) ci fa già sospettare che la realtà sia sempre un po', o molto, più complessa. In effetti non è così semplice che ci sia un unico passaggio lento (rate determining step) e/o che i prodotti di reazione non vadano, per esempio, ad inserirsi nel meccanismo complessivo della reazione. Avete presente la "solita" reazione tra permanganato ed acido ossalico, no?... "forse non vi ho detto" che un signore chiamato Harcourt, alla fine dell'800, aveva approfondito proprio questa reazione per capire la sua (allora) apparentemente inspiegabile stranezza.

Del modello enzimatico, descritto per esempio dalla trattazione di Michaelis e Menten, ne avete sentito parlare in altri corsi.

Per quelli di voi che, all'università, andranno oltre i corsi chimici di base, ci sarà da divertirsi con gli approfondimenti, che comunque hanno bisogno di strumenti matematici decisamente più solidi di quelli che potete avere oggi. Sentirete parlare così di termodinamica dei sistemi irreversibili, di reazioni autocatalitiche, di "strutture dissipative" (un pazzesco ossimoro termodinamico!), che nella interpretazione di Ilya Prigogine giustificano l'esistenza della vita in un universo governato dal Secondo Principio. Da un punto di vista più spiccio ma anche urgente vedrete che industrialmente si devono evitare le reazioni fuggitive (runaway reactions) che sono tra i più comuni problemi nella reattoristica chimica e che sono causa di innumerevoli incidenti industriali. Cinetica, tutta cinetica...

Proprio oggi mi hanno segnalato questo articolo:

http://www.accastampato.it/2011/05/reazioni-chimiche-in-stop-motion/

che presenta, fra l'altro, un gigante della chimica moderna, Ahmed Zewail, l'inventore della femtochimica e delle tecniche capaci di fotografare i meccanismi di reazione su tempi inferiori al picosecondo. Personaggio di grande calibro sociale, oggi collaboratore di Obama e impegnato nella ricostruzione del suo Egitto. Ricordo il senso di vertigine con cui cercavo di leggere i primi articoli su questi argomenti, quando ero laureato da poco...

Nella seconda parte dell'articolo si parla proprio di femtochimica e penso siate in grado, almeno a grandi linee, di capire di cosa si tratti. Probabilmente coglierete meglio i riferimenti che ho fatto, nella cinetica, ai moti vibratori che studiamo con la spettrofotometria IR. A questo punto inizierete, spero, a intuire come oltre al di là di quelle solite quattro cose si apra realmente un mondo. Come dietro quella famosa siepe su una colle - anche lì serve un'energia di attivazione per prendere il volo.

Buona lettura.