Reazioni redox organiche e biochimiche
Le reazioni di ossidoriduzione giocano un ruolo di rilievo sia nella chimica organica che in ambito biologico. In una reazione redox, un elemento si riduce, guadagnando elettroni, mentre un altro si ossida, perdendo elettroni.
Combustione
La combustione rappresenta uno dei processi redox organici più significativi, in cui un combustibile, in presenza di un comburente, genera una reazione esotermica con produzione di energia. Ad esempio, la combustione del metano produce 883 kJ/mol: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O. Simili reazioni che fornendo energia sostengono la vita umana sono quelle cataboliche, fondamentali per le cellule degli organismi viventi.
Ossidazione
Tra le reazioni redox, l’ossidazione del glucosio costituisce la principale fonte energetica degli organismi viventi, generando circa 3000 kJ/mol: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O. Molte reazioni redox vengono condotte utilizzando riducenti come il litio alluminio idruro o ossidanti come il bicromato di potassio. Ad esempio, un alcol primario può essere ossidato ad aldeide. L’etanolo subisce un’ossidazione a etanale: 3 CH3CH2OH + Cr2O72- + 8 H+ → 3 CH3CHO + 2 Cr3+ + 7 H2O. Se l’etanale non viene rimosso rapidamente, subisce ulteriori ossidazioni, trasformandosi in acido etanoico.
Inoltre, l’ossidazione di un alcol secondario come il 2-propanolo porta alla formazione di un chetone. Allo stesso modo, le aldeidi e i chetoni possono essere ottenuti per riduzione, producendo gli alcoli.
Fotosintesi
Nel campo della chimica biologica, la reazione redox più significativa è la fotosintesi clorofilliana, in cui gli organismi fotoautotrofi producono glucosio a partire dall’anidride carbonica presente nell’atmosfera in presenza di luce solare, secondo la reazione complessiva: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2.
Il processo sfrutta l’energia solare per convertire molecole a basso contenuto energetico, come biossido di carbonio e acqua, in prodotti ad alto contenuto energetico come il glucosio. Le numerose reazioni catalizzate da enzimi possono essere suddivise in due fasi: fase luminosa e fase oscura.