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Gerges Manuel e Narvaez Luigi ‘‘ITT. E. Molinari’’ Chimica e Velocità Il dualismo delle reazioni chimiche • Termodinamica Branca della chimica - fisica che studia e descrive la spontaneità di una reazione dal punto di vista energetico. • Cinetica Branca della chimica che studia e descrive i meccanismi di una reazione e i fattori che ne influenzano la velocità. Sadi Carnot nel 1824 dimostrò la possibilità di ottenere lavoro attraverso lo scambio di calore e introdusse il concetto di rendimento termodinamico. Svante Arrhenius nel 1889 formulò l’equazione che mette in relazione la costante di velocità con la variazione di temperatura. Chimica e Velocità Princìpi della termodinamica • Principio Zero: ‘‘Se i corpi A e B sono entrambi in equilibrio termico con un terzo corpo C, allora lo sono anche fra loro.’’ • Primo Principio: ‘‘L’energia può essere convertita da una forma all’altra, ma non può essere né creata né distrutta’’ Un sistema può variare il proprio contenuto energeticosolo attraverso scambi di calore e di lavoro con l’ambiente. ΔU=Q-L Chimica e Velocità Princìpi della termodinamica • Terzo principio: ‘‘Non è possibile raggiungere lo zero assoluto tramite un numero finito di operazioni (trasformazioni termodinamiche)’’. Chimica e Velocità Chimica e Velocità Cinetica chimica L'importanza della cinetica è notevole, in quanto risiede alla base di ogni progettazione dei processi chimici produttivi, in particolare riguardo agli aspetti inerenti alla sicurezza. I fattori che influenzano la velocità di reazione sono: 1.Natura dei reagenti 2.Superficie di contatto 3.Concentrazione dei reagenti 4.Temperatura 5.Presenza di catalizzatori Chimica e Velocità Here comes the BOOM: la velocità di reazione Contatto tra sodio metallico e acqua Chimica e Velocità Chimica e Velocità Chimica e Velocità Le reazioni di ordine zero e primo ordine Chimica e Velocità Le reazioni di secondo e n ordine Chimica e Velocità Quando la velocità è Fisiologica: cinetica enzimatica • All’interno del nostro organismo le reazioni biochimiche vengono catalizzate (aumentandone o diminuendone la velocità) da particolari proteine, specifiche per ogni reazione: gli enzimi. • L’importanza della varietà degli enzimi risiede nel fatto che nel caso possedessimo un ipotetico ‘‘enzima universale’’, le reazioni all’interno del nostro corpo avverrebbero in maniera concertata, portandoci all’autocombustione. Chimica e Velocità Forme uniche della continuità nello spazio Possibile destino umano in possesso d’enzima universale Struttura Acil-CoA Chimica e Velocità Modelli di catalisi enzimatica • Modello chiave serratura, secondo il quale l'enzima ed il substrato possiedono una forma esattamente complementare che ne permette un incastro perfetto. Si deduce così la specificità degli enzimi. • Modello ‘‘Induced Fit’’: il substrato non si lega semplicemente ad un sito attivo rigido, ma genera un rimodellamento del sito stesso, che lo porta ad un legame più stabile in modo da portare correttamente a termine la sua attività catalitica Chimica e Velocità L’equazione di Michaelis - Menten Chimica e Velocità Clock Reaction • Le clock reaction - reazioni oscillanti - sono affascinanti processi chimici in cui l’equilibrio si sposta fortemente da una parte all’altra • Dopo una serie di spostamenti, la reazione giunge all’equilibrio • Un esempio di questa tipologia di reazione è la Briggs-Rauscher, di cui sono riportati i fotogrammi delle due fasi Chimica e Velocità Ringraziamenti • Si ringrazia di cuore i Professori Cesare Brivio e Paola Negri dell’ITT E. Molinari per averci dato la possibilità di conseguire questo obiettivo. • Si ringrazia inoltre l’ Associazione Italiana del Commercio Chimico per l’ opportunità offertaci. Con Passione. Luigi Narvaez Manuel Gerges Chimica e Velocità
