10/01/2022
Se volessimo metterci a pensare alla vita non da filosofi ma da chimici, quindi volessimo ragionare su cosa essa rappresenti fisicamente e materialmente, a livello di atomi e molecole, ci troveremmo inesorabilmente a confrontarci con due grandezze molto interessanti e di fondamentale importanza: l'ENTALPIA e l'ENTROPIA.
Oggi parliamo di questo.
Lo faremo nel modo più semplice ed intuitivo che mi viene in mente, senza formule e formalismi.
Cominciamo dalla prima: l'ENTALPIA (indicata con H) è una misura della quantità di energia che un sistema può scambiare con l'ambiente.
È cioè qualcosa che valuta l'energia contenuta in una sostanza, quanto energeticamente "sfruttabile" essa sia ed infatti ce la ritroviamo fra le scatole quando vogliamo parlare di scambi di calore durante una reazione.
Prendo un pezzo di legno e lo metto nel caminetto dove accendo un fuoco: la reazione produce calore, quindi è ESOTERMICA. Dove stava questo calore prima? Era ENTALPIA, energia nascosta nelle molecole che si è liberata quando l'abbiamo trasformate in anidride carbonica (CO₂), acqua (H₂O) e una marea di altri composti (nel fumo e nella cenere) di cui non discuteremo le formule, ma state pur certi che la loro ENTALPIA sarà minore di quella del legno.
Stesso discorso, ma al contrario, per le reazioni ENDOTERMICHE, cioè quelle che richiedono calore per avvenire e che quindi fanno aumentare l'ENTALPIA delle sostanze.
Veniamo alla seconda: l'ENTROPIA (indicata con S) è la misura della probabilità di un sistema. Si dice che misura "il volume dello spazio delle fasi corrispondenti al macrostato considerato", un modo un po' contorto per dire che quello che vediamo di un sistema a dimensioni "umane" può essere descritto da tante possibile configurazioni "microscopiche", e tante più configurazioni sono possibili, tanto più quel sistema è probabile.
L'ENTROPIA semplicemente conta queste configurazioni.
Facciamo un esempio: prendo una manciata di fagioli e li lancio sul tavolino. Quanto è probabile che si posizionino sul tavolo componendo la scritta "Il Prof di Chimica è figo"?
Non moltissime, direi...
Certo, magari dopo infiniti tentativi di lanci questa cosa potrebbe anche accadere...ma non mi giocherei una grossa cifra sul fatto che accada nei primi 100 anni di tiri consecutivi.
La situazione "fagioli casuali" ha maggiore ENTROPIA, mentre quella con i fagioli che mi danno del figo ha ENTROPIA molto ma molto minore.
La stessa cosa accade se lascio un gas libero in un contenitore: le sue particelle si distribuiranno in modo casuale in tutto lo spazio, e non si metteranno in ordine in un angolino!
Talvolta si dice, maldestramente, che "l'ENTROPIA misura il disordine di un sistema": è una definizione accattivante ma talvolta desta un po' di confusione.
La verità è che, se vogliamo tornare a parlare della vita come ci eravamo proposti all'inizio, dobbiamo usare una definizione ancora diversa di ENTROPIA: l'entropia è una misura dell'energia che si degrada durante un processo, cioè l'energia che si disperde sotto forma di calore diventando così inutilizzabile ed irrecuperabile.
Tanto è inesorabile questa dispersione che di fatto l'ENTROPIA, nell'Universo, può solo aumentare: non raffredderete mai le vostre mani sfregandole per fare attrito l'una sull'altra; non vedrete mai un pendolo "assorbire" energia dall'ambiente esterno e mettersi in movimento autonomamente; non vedrete mai un corpo caldo raffreddarne uno freddo; non vedrete mai riformarsi legna da ardere partendo da cenere e anidride carbonica.
Non lo vedrete perché non è possibile, perché l'energia degradata non può retrocedere, dunque l'ENTROPIA non può diminuire.
Se lo vedeste, vorrebbe dire che la freccia del tempo si è invertita e state ringiovanendo: lo scorrere del tempo e l'aumento dell'ENTROPIA sono intimamente legati!
Ma noi esseri mortali condividiamo con l'Universo il destino della dispersione e bramiamo sempre energia "sfruttabile".
Sì, esatto: cerchiamo fonti di ENTALPIA per abbassare la crescente ENTROPIA.
E sapete chi è una fonte di energia non degradata?
Il Sole, la nostra fidata stella che quotidianamente ci rifornisce di fotoni di altissima qualità, pronti per essere assorbiti dalle piante che prontamente li immagazzinano sotto forma di molecole ad alta ENTALPIA (gli zuccheri) che poi noi mangiamo e smembriamo per cavarne di dentro l'energia e sfruttarla, trasformandola in lavoro, e disperdendola poi in energia termica...e l'ENTROPIA cresce ancora un po'.
Dunque questa è la vita: molecole inanimate, materia morta che sfrutta l'ENTALPIA per assemblarsi e organizzarsi fino a formare sistemi complessi che chiamiamo cellule, che definiamo "vive" perché sanno nutrirsi e replicarsi, e che si assemblano poi in una moltitudine, si differenziano, si specializzano, si coordinano fino a formare un organismo complesso come, ad esempio, un uomo...un uomo che si interroga sul confine fra l'animato e l'inanimato, sul fatto che una cellula sia formata da materia morta che brama ancora un sorso di vita, ma subisce l'eterno, inesorabile, logoramento del tempo fino al disfacimento, al disordine, al caos.
Come se la vita non fosse altro che un fragile, eterno, equilibrio termodinamico fra ENTALPIA ed ENTROPIA.
Anche oggi la lezione è finita, ma devo dirvi una cosa: questo anno volge al termine e la nostra aula virtuale ormai ospita quasi 10'000 persone, più di quante avrei mai potuto immaginare...GRAZIE, davvero, per tutto l'affetto e la fiducia che mi dimostrate! 💖
Malgrado il mio cuore da inguaribile cinico mi suggerisca che non c'è nulla da festeggiare nel ricorrente passaggio di un pianeta in un punto convenzionale lungo la sua orbita intorno ad una stella, farò finta di essere meno antisociale di quello che sono e vi dico: BUON 2022! 🎉🥂
Ci vediamo la prossima settimana, fate i bravi.
👨🔬🖖
©️ Il Prof di Chimica
TUTTI I DIRITTI RISERVATI
