L'importanza delle molecole inorganiche.
Mauro Goretti - Programmatore - |
L'importanza delle molecole inorganiche.
Le
molecole possono essere suddivise in organiche
e
inorganiche . La parola
“organico” indica che solo
gli
organismi viventi erano in grado di sintetizzare
queste
molecole. Questa convinzione venne destituita
di
fondamento quando il chimico tedesco Friedrich
Wohler
sintetizzò l'urea,come egli stesso disse (1828)
“senza
bisogno di un rene e neppure di un animale”,
partendo
da sostanze inorganiche.
Da
questa prima sintesi di laboratorio innumerevoli
si
sono susseguite le preparazioni. Oggi con molecola
organica
si indica qualsiasi molecola
che contenga,
anche
se non esclusivamente,sia carbonio sia idrogeno.
In
generale,le molecole organiche hanno grandi
dimensioni
e strutture complesse. Le molecole
inorganiche
comprendono tutte quelle che
non
contengono
atomi di carbonio (con l'eccezione
del
biossido di carbonio e di pochi altri composti
del
carbonio). Molte molecole inorganiche sono
necessarie
alla vita :basti pensare ai
minerali
nel
terreno e al biossido di carbonio nell'aria,
materie
prime di cui si servono le piante per
costruire
le loro strutture. Una di queste molecole
inorganiche
è però così straordinariamente
abbondante
sul nostro pianeta,così ricca di
qualità
insolite e così indispensabile agli
organismi
viventi da meritare una certa attenzione.
Si
tratta dell'acqua.
LE
PROPRIETÀ DELL'ACQUA.
Tutte
le molecole sono uniche. Tuttavia l'acqua
è
più speciale delle altre. Quindi certamente la
vita
ebbe origine in acqua di tiepide lagune
della
Terra primordiale. Possiamo visualizzare
la
prima forma di vita come un “involucro”
pieno
d'acqua in cui sono disciolti una serie
di
enzimi e del materiale genetico semplice.
Gli
organismi viventi sono di fatto formati per
il
60-90% di acqua e in ultima analisi tutto
ciò
che è vita sulla Terra è indissolubilmente
legato
alle caratteristiche dell'acqua.
L'acqua
è un solvente molto versatile,essendo
in
grado di sciogliere moltissime sostanze,e
in
particolare sali. Un cristallo di sale da
cucina
è tenuto insieme dall'attrazione elettrica
tra
ioni sodio di carica positiva e ioni cloruro
di
carica negativa. Poiché è una molecola
polare,l'acqua
presenta un'estremità positiva
e
una negativa. Se mettiamo un cristallo di
sale
nell'acqua,gli atomi di idrogeno dell'acqua,
di
carica positiva,si disporranno intorno agli
ioni
cloruro negativi,mentre gli atomi di idrogeno,
di
polarità negativa,tenderanno a circondare gli
ioni
sodio positivi. Così,a poco a poco,le
molecole
dell'acqua separano gli ioni sodio
e
cloruro che passano dal cristallo all'acqua:
il
sale si scioglie. Allo stesso modo l'acqua
scioglie
le molecole polari,essendo i suoi
poli
positivi e negativi attratti verso le regioni
di
carica opposta delle molecole che vanno
sciogliendosi.
Molte molecole biologiche,
come
gli zuccheri e gli amminoacidi,presentano
una
percentuale più o meno elevata di ionicità,
per
cui si sciolgono facilmente in acqua.
L'acqua
riesce a portare in soluzione anche
gas
come l'ossigeno e il biossido di carbonio.
Vi
sono altri liquidi che possono disciogliere
alcune
di queste sostanze,ma non tutte:l'alcol,
per
esempio,è un buon solvente di zuccheri e
proteine,ma
non di sali. Il citoplasma cellulare ,
impregnato
d'acqua,capace di sciogliere una
quantità
così eterogenea di molecole,fornisce
quindi
un ambiente particolarmente adatto alle
moltissime
reazioni chimiche che rendono possibile
la
vita sulla Terra.
L'acqua
interviene anche in molte delle reazioni
chimiche
che si verificano nelle cellule.
L'ossigeno
liberato dalle piante verdi nell'atmosfera
deriva
dalla trasformazione dell'acqua durante
la
fotosintesi. Quando il nostro corpo fabbrica
una
proteina,un grasso,un acido nucleico o
uno
zucchero,produce contemporaneamente
acqua,che
viene consumata,invece,nella
digestione
di proteine,grassi e zuccheri.
Nonostante
l'acqua sia in generale considerata
un
composto stabile,le sue molecole,prese
singolarmente,sono
soggette a continui scambi,
con
acquisti e perdite di atomi di idrogeno.
In
ogni istante una frazione sia pur piccola
di
molecole d'acqua è perciò ionizzata :
H2O
– OH- H+ .
L'acqua
pura è caratterizzata da un numero
uguale
di ioni idrogeno e ioni ossidrile,ma
in
molte soluzioni le concentrazioni di questi
ioni
non sono identiche. Se la concentrazione di
ioni
H+ supera quella degli ioni OH-,la soluzione
è
acida ;nel caso opposto,la soluzione è basica .
Se,per
esempio,si aggiunge acido cloridrico (Hcl)
ad
acqua pura,quasi tutte le molecole Hcl si dissociano
in
ioni H+ e Cl- . Si ha così un eccesso di ioni H+
rispetto
a ioni OH- ,per cui la soluzione è acida.
Aggiungendo
invece all'acqua dell'idrossido di
sodio
(NaOH),le molecole NaOH si scindono in
Na+
e OH- . La soluzione risultante,con un eccesso
di
ioni OH-,è basica (o alcalina).
Il
grado di acidità di esprime con la scala del ph ,
in
cui la neutralità (ugual numero di ioni H+ e OH-)
corrisponde
al valore 7. Gli acidi hanno un pH
inferiore
a 7,mentre il pH delle soluzioni basiche
è
maggiore di 7.
La
ionizzazione dell'acqua è essenziale alla vita.
La
conformazione delle proteine dipende in
misura
considerevole dal pH. Valori di pH estremi,
molto
acidi o molto basici,bloccano l'attività di
molte
proteine. Variazioni anche piccolissime
del
pH del sangue danneggiano gravemente
la
capacità dell'emoglobina (una proteina) di
trasportare
ossigeno.
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