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Titolo: IL CARBONIO, la base della vita... "terrestre"

    Il Carbonio, base della cosiddetta "chimica organica" (perchè è quella con la quale
sono composti gli organismi viventi), è un elemento molto particolare di una famiglia
chimica (la 4a) che comprende anche Silicio, Germanio, Stagno e Piombo. Questi elementi
presentano biossidi assai stabili e diffusi in natura [mi scuso per la grafia delle
formule, manca la possibilità di scriverle diversamente -stànz-]: CO2, SiO2, GeO2, PbO2.
Presentano, pure composti idrogenati come CH4 (e comp. organici), SiH4 (silani), GeH4,
SnH4. I primi termini sono acidi, i successivi anfoteri ed il Pb prevalentemente basico.
    Il Carbonio, numero atomico 6, ha due orbitali spaiati e quindi dovrebbe essere
bivalente; invece, a parte una bivalenza instabile (CO), si ha una tetravalenza stabile
dovuta per prima cosa alla promozione di un elettrone 2s in 2p. Qui ci dovremmo aspettare
un legame di tipo 2s e tre, diversi, di tipo 2p: ciò non corrisponde a realtà ESSENDO I
QUATTRO LEGAMI ASSOLUTAMENTE EQUIVALENTI. Infatti si avrà la formazione di quattro legami
ibridi di tipo sp3 fra di loro equivalenti. Essi risultano diretti dall'atomo di C verso
gli angoli di un tetraedro regolare e vengono chiamati "orbitali tetraedrici"
(t1,t2,t3,t4).
    La direzione tetragonale degli orbitali comporta una elevata stabilità poichè gli
elettroni si evitano l'un l'altro al massimo grado. Questo C tetravalente con quattro
orbitali ibridi è caratteristico di tutti i composti organici "saturi", che vanno cioè dal
metano CH4 ai suoi infiniti derivati per sostituzione di uno o più dei suoi atomi di
idrogeno. La molecola del metano non è polare perchè i 4 dipoli C–H sono diretti verso i
vertici del tetraedro, cioè simmetrici e bilanciati. Invece è polare la molecola CH4Cl,
con carica negativa sul Cl e positiva sul C. I legami C–H del metano, comunque, sono
disposti esattamente a 109°28' fra di loro. Per quanto concerne i legami C–C, generalmente
nei composti saturi risulta essere abbastanza costante, e cioè 1.54 Angstrom, con alcune
eccezioni per l'etano. Nei doppi legami C==C si creano degli orbitali angolati a 120° e si
ha una maggior vicinanza fra i carboni che aumenta ancor più nei tripli legami.
    Ma il comportamento dell'atomo di Carbonio, presenta altre possibilità e precisamente
la formazione di soli tre orbitali ibridi spxpy, detti di tipo sp2 o trigonali, oppure di
due soli orbitali liberi detti di tipo spx, o digonali. Nel primo caso le quattro valenze
sono tre equivalenti e complanari (gli ibridi trigonali) e la quarta 2px singolare. Questo
Carbonio è caratteristico dei composti organici della serie etilenica nella quale, 
p.es
.
nell'etilene C2H4, ogni C si impegna con due legami ibridi sp2 nel legame con gli H e col
terzo ibrido unitamente al 2px nel doppio legame. La struttura spaziale dell'etilene,
infatti, è di due tetraedri uniti per il lato.
    L'Azoto, numero atomico 7, ha dei legami già più instabili (non parliamo poi degli
altri elementi del gruppo 5a, e cioè N, P, As, Sb e Bi). Se prendiamo la formula
dell'ammoniaca, NH3, la cui distribuzione spaziale prevederebbe tre legami perpendicolari
tra di loro, si scopre che in realtà l'angolo non è di 90 gradi ma di 108 gradi e ciò
indica che nel formarsi i tre legami si ha una certa repulsione fra gli idrogeni che a
tutti gli effetti portano i poli + dei dipoli N–H. Infatti l'elettronegatività di N è 3.0
mentre H è 2.1, non c'è una piena compensazione (rimane uno 0.9) e quindi la molecola è
polare. L'azoto ha numeri di ossidazione 3 e 5 e una certa instabilità, dunque, di fondo:
tende facilmente a dismutare e i suoi composti rimangono spesso polarizzati, cosa che
inibisce la formazione di una "chimica organica" completamente a base azoto. Questo anche
se il raggio atomico dell'azoto è inferiore a quello del Carbonio: il minor ingombro
sterico non vince sulla maggior reattività.
    Per quanto riguarda invece gli altri elementi del gruppo 4a, non è a caso che si è
ipotizzata (e sperimentata) una chimica a base silicio. E' infatti il silicio l'elemento
più simile al C e a raggio minore fra tutti gli elementi del gruppo 4a, ma ha già con un
raggio atomico molto grande e un non indifferente ingombro sterico (con tutto quello che
ne segue).
@


ri-ciao stànz

Non vorrei far comiciare una discussione polemica o sterile circa la
questione sull'origine della vita ma vorrei porre l'accento su una cosa
non banale:e' stato piu' volte citato ,da piu' fonti,l'eventuale ingombro
dovuto ad atomi di natura diversa al fine di costituire legami stabili;
ma c'e' un ma ,secondo recenti studi si e' potuto calcolare che le
dimensioni reali di un uomo potrebbero essere ridotte senza "grossi
sforzi" (sul come l'articolo era piuttosto vago) a circa 3 Cm di altezza e
questo perche' la materia non aoccupa realmente tutto lo spazio,cioe' la
massa e' distribuita in un volume maggiore di quello necessario,ora io mi
chiedo: se cio fosse possibile, non apporterebbe un notevole vantaggio
tutto cio' all'umanita' ?
Pensate un'astronave delle dimensioni reali attuali che contenga miliardi
di persone senza grossi sforzi,tranne forse per il peso che sarebbe
probabilmente proibitivo sulla terra ma non nello spazio...
Mi piacerebbe sapere cosa ne pensate.
Sarebbe bello ad esempio poter costruire basi sotterranee nei vari mondi
che non siano di dimensioni notevoli o ci potremmo persino permettere il
lusso di far viaggiare alla semplice velocita' della luce l'intera
umanita' in un sistema di trasporto autosufficiente.
Non so, potrebbe essere solo un sogno,ma con la scienza moderna non si sa
mai,dopotutto spesso quello che oggi viene negato(causa mancanza di 
prove),domani viene confermato.
Vorrei il parere di qualcuno che sia interessato.Grazie.
Un saluto da kappa5.

 Un saluto da kappa5.
ciao stànz @

probabilmente proibitivo sulla terra ma non nello spazio...
Purtroppo mi pare che tu confonda il concetto di volume con quello di massa.
Se infatti si riuscisse a ridurre il volume, nulla si potrebbe per far variare
la massa, che è poi quella che conta nei sistemi propulsivi.
In altri termini: se comprimi un Kg. di polistirolo, che occupa un volume di
10 metri cubi in un cubetto di 1 cm cubo, quanto peserà il polistirolo?
E' ovvio che peserà sempre un Kg.
Ciao da Peppe