I processi biologici sono alla fine processi chimici e le reazioni chimiche trovano una spiegazione del "perche' seguono certe strade" proprio attraverso l'applicazione della meccanica quantistica nelle sue formulazioni attuali .
Il primo esempio che mi viene in mente e' la classica Reazione di Diels-Alder
La reazione ha un meccanismo concertato, quindi avviene in un unico stadio, stereospecifica e stereoselettiva, porta alla formazione di due legami σ ed uno π dagli elettroni π dei reagenti: quattro del diene e due del dienofilo. Questo è il motivo per cui la reazione è detta una cicloaddizione [4+2]. In pratica i 3 legami π presenti nei reagenti si sono convertiti in un legame π e 2 legami σ. Il meccanismo prevede la formazione dei nuovi legami per sovrapposizione degli orbitali π dei reagenti e porta ad uno stato di transizione aromatico, quindi molto stabile. Il diene ed il dienofilo, in altre parole si posizionano in piani paralleli in una interazione che viene chiamata supra-supra, oppure "sovrapposizione suprafacciale" in questo modo, infatti ci può essere sovrapposizione dei lobi di ugual segno degli orbitali e quindi legame. Altre reazioni di cicloaddizione come le [2+2] e le [4+4] hanno stati di transizione non aromatici e avvengono in condizioni differenti e con meccanismi di reazione differenti, ad esempio fotochimicamente.
Un'altra applicazione che mi viene in mente e' la stereochimica: e' attraverso l'applicazione dei modelli della meccanica quantistica che si e' riusciti a capire perche' le molecole , dall'acqua al DNA, hanno certe strutture e quindi certi comportamenti chimico fisici.
Ma un'altra cosa carina sta emergendo: che la meccanica classica, quella fatta di masse puntiformi, mole, funi, momenti d'inerzia, etc se la cava in maniera egregia a predire le proprieta' molecolari.
La meccanica molecolare è quella branca delle chimica computazionale che si prefigge lo scopo di descrivere le molecole (solitamente molecole di dimensione medio-grande) tramite le leggi della fisica classica, individuando così una serie di caratteristiche delle molecole che possono essere assimilabili alle leggi della fisica classica nonostante si stia parlando di oggetti quantomeccanici. Il vantaggio di tale tecnica consiste nell'evitare un formalismo complesso e dispendioso come quello della meccanica quantistica e permette così di trattare con facilità e senza costi computazionali eccessivi molecole grandi come polimeri e proteine, o molecole per cui una trattazione quantomeccanica è troppo complessa. La meccanica molecolare trova la propria estrinsecazione nel Force field o campo di forze, ossia un potenziale che descrive le caratteristiche energetiche che la molecola genera attorno a sé: in questo modo è possibile valutare le proprietà reattive della molecola in esame rispetto ad un particolare ambiente, in una certa conformazione, o rispetto ad un'altra molecola. L'immediata estensione della meccanica molecolare è la dinamica molecolare, ovvero l'utilizzo del Force field al fine di valutare il comportamento dinamico di una molecola.
La stessa spettroscopia di risonanza nucleare (o NMR che dir si voglia) puo' essere spiegata e fatta funzionare usando il modello "classico" (il modello quanto meccanico arriva agli stesi risultati).
L'unica cosa , a mio avviso, a cui bisogna fare attenzione, è quello di considerare questi modelli come "black box infallibili": in ogni caso bisogna prima validare i modelli calcolo e verificarli sperimentalmente, poi si traggono conclusioni.
Un mondo affascinate l'applicazione della meccanica classica e di quella quantistica al mondo delle molecole: qui si che puoi toccare con mano gli spin dell'ossigeno, la stereochimica degli amminoacidi, la lunghezze di legame, gli spettri, .. altro che le sterili discussioni sulle variabili nascoste et similia che tanto invadono il mondo delal divulgazione.
_________________
The undeserving maintain power by promoting hysteria F. Herbert
You don't need to take drugs to hallucinate: improper language can fill your world with phantoms and spooks of many kinds R. A. Wilson
Non puoi inviare messaggi. Puoi vedere le discussioni. Non puoi rispondere. Non puoi modificare. Non puoi cancellare. Non puoi aggiungere sondaggi. Non puoi votare. Non puoi allegare files. Non puoi inviare messaggi senza approvazione.