Spero che nel post precedente si sia incidentalmente evinto, dall’esame di un caso specifico, che l’obiettivo della chimica è di descrivere le trasformazioni della materia, e le condizioni nelle quali queste avvengono, in termini di processi elementari tra le sostanze che, nel loro complesso, costituiscono l’universo sensibile. La descrizione del fenomeno della combustione, nel suo dettaglio chimico, ci è servita per comprendere che un combustibile è una sostanza che cede spontaneamente elettroni, ovvero si ossida, e che, perché possa cederli, ha bisogno di un’altra sostanza, il comburente, che, altrettanto spontaneamente, li catturi, ovvero si riduca. La ragione per la quale gli elettroni debbano subire questo ‘passamano’ risiede nel fatto che le trasformazioni ‘chimiche’, di cui la materia è in generale oggetto, non possono produrre cariche libere, come sarebbero gli elettroni ceduti da un combustibile, se non venissero catturati da un comburente. Detta in spiccioli, la cosa significa che gli elettroni devono sempre essere ospiti di qualcuno. Questo aspetto può essere meglio compreso considerando che le proprietà di tutte le sostanze, come, ad esempio, la massa ed il volume, sono determinate dagli atomi, che ne sono i costituenti fondamentali. Questi, a loro volta, contengono in egual numero particelle con una carica positiva (i protoni) e particelle con una carica negativa (gli elettroni), sicché la carica netta di ognuna delle sostanze che costituiscono la materia rimane sempre pari a zero.

Tornando all’acqua, possiamo già concludere che essa non brucia, cioè, non si comporta da combustibile, perché è incapace di cedere spontaneamente gli elettroni che possiede ad un’altra sostanza in grado di catturarli. Analizzandone in dettaglio la composizione, ci renderemmo conto che, dei due atomi di idrogeno e dell’unico d’ossigeno che sono presenti in ognuna delle sue molecole, è l’atomo d’ossigeno ad avere sostanzialmente la disponibilità degli elettroni. In effetti, esso è il destinatario principe degli elettroni, perché ciò gli consente di esaurire la sua fortissima tendenza a catturarne, raggiungendo uno stato di ‘quiete’. In siffatta condizione, l’ossigeno, oltre ad essere, per così dire, saturo di elettroni, non può neanche cederne, perché la quantità di energia necessaria a rimuoverlo dal suo stato di ‘quiete’, facendogli cedere elettroni, è superiore a quella che una qualsiasi altra sostanza (ma c’è un’eccezione di cui parlerò alla fine) possa essere in grado di fornire catturandoli. Questa è la ragione sostanziale per la quale l’acqua non è un combustibile, ed è la stessa ragione per la quale altre sostanze, come, ad esempio, l’anidride carbonica, non lo sono. In definitiva, la produzione di calore caratteristica di tutti i processi di combustione è intimamente legata alla spontaneità con la quale le sostanze ‘si passano’ gli elettroni per raggiungere una condizione di ‘quiete’. Ma una volta che una sostanza è in questo stato, i suoi elettroni non hanno più ‘vitalità’.

Consideriamo, quale ulteriore esempio, la respirazione, che è un altro processo di combustione, anche se non veloce come quelli che ho elencato nel post precedente. In ogni atto respiratorio, il calore necessario a mantenerci in vita, attraverso la miriade di trasformazioni che avvengono nel nostro corpo, si ottiene inspirando l’ossigeno, contenuto in miscela nell’aria insieme con l’azoto, grazie al fatto che l’ossigeno è in grado di bruciare il carbonio contenuto negli alimenti, catturandone spontaneamente gli elettroni. Nel corso di questa cattura l’ossigeno forma composti, come l’anidride carbonica col carbonio e l’acqua con l’idrogeno, che gli consentono di mantenersi nel suo stato di ‘quiete’, almeno per quanto riguarda la capacità di cedere elettroni, e vengono pertanto espirati dai polmoni, perché, tra l’altro, energeticamente improduttivi.

A conclusione del post, e a conferma di quanto in esso si afferma, è opportuno citare, infine, l’unico caso in cui non è errato dire che l’acqua brucia, ovvero si comporta, tecnicamente, da combustibile. In presenza del fluoro gassoso, la cui respirazione è mortale per l’uomo e che non è, peraltro, reperibile in natura, l’ossigeno contenuto nell’acqua cede elettroni al fluoro, formando ossigeno gassoso, perché il fluoro ha una più spiccata tendenza a catturare elettroni. E il fluoro, il comburente, legandosi all’idrogeno che prima apparteneva all’acqua, si trasforma, per raggiungere la sua condizione di ‘quiete’, in acido fluoridrico. Una priorità davanti alla quale anche la ‘focosità’ dell’ossigeno deve inchinarsi.

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