Gli elementi del VI gruppo

26 05 2011

VI GRUPPOSiamo nel gruppo dell’ossigeno. Possiamo chiamarlo così perché questo elemento è quello più importante del VI gruppo ed è fondamentale nella composizione dei viventi, della litosfera, dell’idrosfera e dell’atmosfera del nostro pianeta. Forma il 25% della massa del nostro corpo, sia perché è un componente dell’acqua sia perché entra nella composizione di tutte le biomolecole: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici. Si tratta anche di un elemento essenziale nei due processi chimici più importanti del nostro pianeta: la respirazione cellulare e la fotosintesi. La prima consiste in un insieme di reazioni che avvengono in tutte le cellule animali e vegetali e che decompongono il glucosio in CO2 e acqua consumando ossigeno e liberando energia sotto forma di molecole di ATP e calore. La seconda invece riguarda un complesso di reazioni che, avvenendo in piante, alghe, alcuni protisti e batteri, convertono l’energia luminosa in energia chimica contenuta nei legami degli atomi delle molecole di glucosio e liberano ossigeno molecolare. Oltre all’ossigeno, fanno parte del VI gruppo anche  zolfo, selenio, tellurio e polonio. Si tratta di non metalli. Con l’idrogeno formano composti di formula generale XH2.

La caratteristica comune a tutti questi elementi è la configurazione elettronica esterna s2p4 perciò, per raggiungere la stabilità con l’ottetto elettronico esterno, tendono a condividere o acquistare due elettroni. In genere nei composti formano legami covalenti e a questo scopo utilizzano sia i due orbitali p con l’elettrone singolo, sia l’altro orbitale p con il doppietto per formare anche legami dativi.

Data la sua importanza, approfondiamo un po’ il discorso sull’ossigeno. Allo stato atomico, sul nostro pianeta, questo elemento non esiste se non per frazioni di secondo. Quando si ottiene, dalle reazioni chimiche o dalle scariche elettriche dei fulmini in atmosfera, immediatamente si trasforma in ossigeno molecolare O2. Poiché ciascun atomo di ossigeno ha 6 elettroni esterni, la molecola biatomica O2 per raggiungere l’ottetto presenta un doppio legame: 4 elettroni equamente condivisi che formano una molecola apolare. Si tratta di un gas solubile in acqua e nei liquidi corporei. Il fatto che sia disciolto in acqua lo rende utilizzabile dai vertebrati e invertebrati acquatici grazie alle branchie, anche se la quantità di O2 disponibile in acqua è solo il 4-5% di quella disponibile nell’aria. La solubilità dell’ossigeno nel nostro sangue aumento di molto rispetto all’acqua per la presenza dell’emoglobina che lo lega.

In tutti gli ambienti l’ossigeno è un forte ossidante perciò ha un elevato potere corrosivo su molti metalli. In effetti è fin dalla preistoria che l’uomo combatte contro la corrosione dei suoi attrezzi o manufatti in ferro. Generalmente le reazioni principali in cui interviene l’ossigeno sono soprattutto di ossido-riduzione (o redox) e combustione. Nelle reazioni di ossido-riduzione una specie chimica trasferisce elettroni ad un’altra specie chimica. Naturalmente il numero di elettroni ceduti deve essere sempre uguale al numero di elettroni acquistati. In generale si dice che : una specie chimica si ossida se cede elettroni, si riduce se ne acquista.  Il termine ossidazione deriva proprio dal nome dell’ossigeno. Le reazioni di combustione fanno parte delle reazioni redox esotermiche e sono quelle reazioni in cui l’agente ossidante è l’ossigeno atmosferico. A questo punto ci fermiamo: non trattiamo né le reazioni con l’ossigeno né i composti dell’ossigeno, argomenti troppo vasti per un post.

Mi piace concludere quest’accenno all’ossigeno con le parole di Peter Atkins, professore al Lincoln College di Oxford e divulgatore scientifico, che nel suo “Il regno periodico” scrive: “ … Invece la costa nord-orientale è tutt’altro che inutile: qui c’è l’ossigeno, il messaggero quasi universale della vita. L’ossigeno è così indispensabile che, quando non ce n’è abbastanza, ce lo dobbiamo procurare: per immergerci nel mare lo stiviamo in bombole; lo abbiamo portato con noi anche sulla Luna; lo pompiamo nel corpo dei malati, per aiutarli a rimanere in vita; lo iniettiamo a tonnellate nei motori, per aiutarli a bruciare il carburante. L’ossigeno è l’essenza della vitalità: se manca non ci possono essere vita animata né movimento deliberato. In questa regione ai confini settentrionali del Regno, a prima vista inconsistente, si nasconde dunque una grande potenza.”

Facciamo un accenno allo zolfo che, in natura, si può trovare allo stato elementare sotto forma di depositi molecole ottoatomiche (S8), in cui gli atomi sono legati tra loro da legami singoli, oppure sotto forma di solfati. La Sicilia ha avuto numerose miniere di zolfo, oggi esistono miniere molto più economiche in varie parti del mondo. I composti dello zolfo sono numerosi: l’idrogeno solforato (H2S), l’anidride solforosa (SO2), l’anidride solforica (SO3), l’acido solforico (H2SO4), il gesso (CaSO4), il solfato di rame (CuSO4), quello di ammonio (NH4)2SO4 utilizzato molto nei fertilizzanti azotati.

Primo Levi, già citato a proposito degli elementi del V gruppo, dedica anche allo zolfo uno del capitoli del “Sistema periodico”: “… In piedi, Lanza: siamo arrivati a 180°, bisogna sbullonare il boccaporto e buttare dentro il B 41; che è poi proprio una gran buffonata dover continuare a chiamarlo B 41 quando tutta la fabbrica sa che è zolfo, e in tempo di guerra, quando tutto mancava, parecchi se lo portavano a casa e lo vendevano in borsa nera ai contadini che lo spargevano sulle viti. Ma insomma il dottore è dottore e bisogna accontentarlo….”


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