Chimica Today | Tutto il meglio della Chimica Online a 360° gradi

Uova: composizione

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

Il valore nutrizionale delle uova: una panoramica completa

Le uova sono alimenti ricchi di sostanze nutrienti e rappresentano una fonte concentrata di proteine in quanto contengono tutti e nove gli amminoacidi essenziali. La struttura dell’uovo si compone di guscio, membrana testacea, albume e tuorlo.

Il guscio dell’uovo può variare dal bianco al rosa-marroncino a seconda della razza della gallina. È composto principalmente da carbonato di calcio, con piccole quantità di carbonato di magnesio e fosfato di calcio.

Sotto il guscio si trova la membrana testacea, costituita principalmente da proteine fibrose di cheratina, fondamentale per gli scambi gassosi e per mantenere la freschezza dell’uovo.

L’albume, o bianco d’uovo, è composto da tre strati con diverse consistenze e riveste il tuorlo, che rappresenta la parte più interna dell’uovo ed è ricco di lecitina e carotenoidi. I filamenti proteici chiamati calaze collegano il tuorlo ai poli dell’uovo, proteggendolo da eventuali danni.

Dal punto di vista nutrizionale, le uova contengono una vasta gamma di sostanze, tra cui proteine, lipidi, colesterolo, sodio, potassio, calcio, fosforo e magnesio. Queste caratteristiche le rendono un alimento altamente nutriente.

L’uat composizione percentuale per 100 g di parte edibile fornisce 325 kcal. Inoltre, le uova contengono una varietà di amminoacidi essenziali in quantità considerevoli.

In commercio, le uova vengono classificate in base al peso e alla freschezza, con categorie che vanno da “extra” (le più fresche) a “C” (le meno fresche). La data di deposizione è obbligatoria su tutte le confezioni.

In conclusione, le uova sono alimenti altamente nutrienti e versatili che forniscono una vasta gamma di nutrienti essenziali per il corpo umano.

Il riso: varietà, composizione

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

Il Riso: tipi, usi, e composizione

Il riso è uno degli alimenti più consumati al mondo. Le civiltà del Sud-Est asiatico si sono particolarmente distinte per l’uso di questo cereale, che ha rappresentato una risposta al problema della fame. Numerose varietà di riso sono coltivate in tutto il mondo, ognuna con caratteristiche uniche. Le diverse operazioni di lavorazione, come pulitura, sbramatura, sbiancatura, lucidatura e brillatura, hanno lo scopo di preparare il riso per l’uso alimentare.

Variedade di riso

Esistono diverse varietà di riso, ognuna con caratteristiche specifiche. Il riso comune, ad esempio, è noto per la sua capacità di assorbire liquidi durante la cottura. Le altre varietà includono il riso semifino, fino e superfino, ognuna con le proprie caratteristiche distintive. Inoltre, esistono varietà di riso provenienti da diverse parti del mondo, ognuna con le sue caratteristiche uniche.

Composizione Chimica del Riso

La composizione chimica del riso varia a seconda del grado di raffinazione, e quindi si distingue tra riso brillato e riso integrale. Il riso brillato contiene meno lipidi e una minore quantità di fibre rispetto al riso integrale, che è invece meno conservabile. Il contenuto di proteine, amminoacidi essenziali, lipidi, carboidrati e altri nutrienti varia tra le varie tipologie di riso.

Tabella di Composizione del Riso

La tabella seguente mostra le quantità delle varie sostanze contenute in 100 g di riso, sia brillato che integrale:

|

Brillato

| Acqua: 12.9g | Proteine: 7g | Lipidi: 0.6g | Glucidi: 78.7g |
|—————-|—————|————–|————–|—————–|
|

Integrale

La tabella mostra anche i contenuti di sodio, potassio, magnesio, ferro, calcio, fosforo, vitamina B1, vitamina B2 e vitamina PP per entrambe le tipologie di riso.

In conclusione, il riso è uno degli alimenti più importanti e consumati al mondo, e le sue diverse varietà offrono una serie di opzioni per adattarsi a differenti gusti e esigenze alimentari.

Acido glicolico: sintesi, peeling

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

L’uso dell’acido glicolico nella sintesi e nel peeling

L’acido glicolico, conosciuto anche come α-idrossiacido, è un solido cristallino altamente solubile in acqua. Si trova naturalmente nell’uva acerba, nella barbabietola da zucchero, nell’ananas, nel melone e nella canna da zucchero.

Sintesi dell’acido glicolico

L’acido glicolico può essere sintetizzato attraverso diversi metodi, tra cui la reazione tra acido cloroacetico e idrossido di sodio secondo l’equazione:

ClCH2COOH + NaOH → HOCH2COOH + NaCl

Usi dell’acido glicolico

Le applicazioni dell’acido glicolico sono diversificate, trovando impiego nell’industria tessile come sbiancante e agente per la concia, nel settore alimentare come aromatizzante e conservante, negli adesivi, nelle plastiche e nel campo farmacologico per affrontare problemi quali rughe, cicatrici da acne e altre patologie della pelle.

Trattamento peeling

L’acido glicolico reagisce con lo strato superiore della pelle indebolendo i legami dei lipidi che trattengono le cellule morte, agendo quindi come esfoliante. Questo processo danneggia selettivamente la cute, levigandola e migliorandone l’aspetto con la rimozione degli strati esterni danneggiati. Tale effetto è dovuto all’accelerazione del naturale ricambio cellulare della pelle, attivando meccanismi che favoriscono la sintesi di collagene ed elastina.

Utilizzo sicuro e consigli di trattamento

I prodotti a base di acido glicolico con basse concentrazioni possono essere utilizzati secondo le istruzioni allegate, ma quelli con concentrazioni più elevate (fino al 70%) devono essere applicati esclusivamente da un dermatologo. Dopo l’applicazione, la pelle deve essere trattata per neutralizzare l’acido e successivamente risciacquata abbondantemente.

Sono possibili rossori temporanei, e durante i giorni successivi al trattamento è fondamentale evitare l’esposizione al sole per prevenire alterazioni della pigmentazione.

In breve, l’acido glicolico è un componente versatile con numerose applicazioni dalla sintesi industriale al miglioramento della salute della pelle attraverso trattamenti peeling specifici.

Molarità: esercizi svolti

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

Molarità: esercizi risolti per la concentrazione delle soluzioni

La molarità è una delle principali unità di misura della concentrazione di una soluzione in chimica. La sua formula è M = moli di soluto / L di soluzione. In seguito, vengono presentati alcuni esercizi svolti per calcolare la molarità delle soluzioni.

Calcolo della molarità in diversi casi

Esercizio 1

Dato un contenuto di 2.58 moli di NaCl in 455 mL di soluzione, la molarità si calcola come 2.58 / 0.455 = 5.67.

Esercizio 2

Per determinare le moli di KOH presenti in 95.0 mL di una soluzione 0.255 M, si calcola moli = M ∙ V = 0.255 mol/L ∙ 0.0950 L = 0.0242.

Esercizio 3

Con 325 mL di soluzione contenente 12.5 g di Na2CO3, la molarità della soluzione è 0.118 / 0.325 = 0.363.

Esercizio 4

Per il calcolo del volume di una soluzione 0.500 M di cloruro di bario BaCl2 contenente 16.5 g di sale, si ottiene V = moli/ Molarità = 0.0792 / 0.500 = 0.158 L.

Esercizio 5

Calcolare i grammi di BaCl2 necessari per preparare 185 mL di una soluzione 0.675 M: si ottiene una massa di 26.0 g.

Esercizio 6

Per determinare la concentrazione della soluzione ottenuta mescolando 150 mL di HCl 0.550 M con 250 mL di acqua, si ha una concentrazione finale di 0.206 M.

Esercizio 7

La concentrazione della soluzione ottenuta mescolando 100 mL di HCl 0.500 M con 100 mL di HCl 0.750 M risulta essere 0.625 M.

Esercizio 8

Per calcolare il volume di una soluzione 18.0 M di H2SO4 da prelevare per ottenere 550 mL di una soluzione 4.40 M, si applica la formula delle diluizioni ottenendo un volume di 0.134 L.

Esercizio 9

Calcolare il volume di acqua che deve essere aggiunto a 625 mL di una soluzione contenente 27.2 g di acido solforico per ottenere una soluzione 0.325 M, si calcola un volume di 227 mL.

Questi esercizi risolti offrono esempi pratici per comprendere e applicare il calcolo della molarità delle soluzioni in chimica.

Produzione di benzene e derivati: steam craking, reforming

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

La produzione di benzene e derivati: steam craking, reforming

La produzione del benzene, composto aromatico, e dei derivati toluene e xilene avviene tramite la distillazione del petrolio. Il benzene è usato come base per la produzione di vari composti organici fondamentali.

Usi del benzene

Circa il 50% del benzene è utilizzato nella produzione di etilbenzene, che attraverso polimerizzazione, è utilizzato per ottenere il polistirene. Circa il 20% del benzene è convertito in cumene, da cui si ottengono il fenolo e l’acetone, utilizzati per la produzione di polimeri. Un’altra frazione di benzene è utilizzata per ottenere cicloesano, da cui si ottengono acido adipico e caprolattame, necessari per la produzione di poliammidi. Oltre il 50% del toluene prodotto è convertito in benzene tramite dealchilazione, mentre un’altra parte è convertita in diisocianato di toluene, utilizzato insieme ai polioli per la produzione di poliuretani. Il dimetilbenzene o xilene più usato è il para-xilene, che viene ossidato ad acido tereftalico, utilizzato per la produzione di poliesteri e polietilentereftalato.

Metodi di ottenimento

La produzione di benzene e dei suoi derivati avviene mediante il cracking e il reforming catalitico. Il benzene e i suoi derivati contenenti gruppi alchilici sono prodotti tramite steam craking, reforming catalitico, dealchilazione del toluene per ottenere il benzene, e la reazione del toluene per ottenere benzene e xileni. Lo steam cracking è un processo utilizzato per l’ottenimento di etene e altre olefine e può generare un sottoprodotto ricco in benzene chiamato benzina di pirolisi. Nel processo di reforming catalitico, una miscela di idrocarburi è idrogenata in presenza di platino come catalizzatore.

Ciclizzazione

Le condizioni e i tempi di reazione portano alla ciclizzazione degli idrocarburi alifatici, che diventano idrocarburi aromatici perdendo idrogeno.

Reforming

Dal reforming catalitico del n-ottano si ottiene una miscela di etilbenzene, o-xilene, m-xilene e p-xilene, che sono separati dai composti non aromatici per estrazione e successiva distillazione.

I processi di dealchilazione del toluene e di reazione del toluene per ottenere benzene e xileni avvengono attraverso l’utilizzo di catalizzatori specifici a temperature e pressioni controllate. L’idrogeno svolge un ruolo significativo in queste reazioni, evitando reazioni indesiderate e facilitando il trasferimento del gruppo metilico. Tale metodo permette di aumentare la produzione del p-xilene dal 25% al 97% attraverso l’uso di zeoliti e acido fosforico.

L’industria chimica: panoramica sui prodotti e le ultime tendenze

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

L’industria chimica: panoramica sui prodotti e le ultime tendenze

L’industria chimica produce una vasta gamma di prodotti, molti dei quali sono destinati direttamente ai consumatori, come detergenti, saponi e profumi. Tuttavia, la maggior parte delle sostanze chimiche prodotte vengono impiegate per la realizzazione di prodotti in altri settori industriali. Negli ultimi anni, l’industria chimica statunitense ed europea ha dovuto affrontare una crescente concorrenza da paesi emergenti come India, Brasile e soprattutto Cina.

Con la competizione internazionale in continua crescita, l’industria chimica ha la necessità di concentrarsi sull’innovazione e sulla ricerca per rimanere competitiva.

Classificazione dei prodotti dell’industria chimica

I prodotti dell’industria chimica sono classificati in tre principali categorie:

– Prodotti chimici di base, prodotti in grandi quantità.
– Specialità chimiche, spesso prodotte in piccole quantità ma con alto valore.
– Prodotti chimici di consumo, destinati direttamente ai consumatori.

I prodotti chimici di base comprendono derivati dal petrolio, polimeri e prodotti chimici inorganici, utilizzati in diverse industrie prima di essere commercializzati. Per esempio, l’acido acetico è impiegato per ottenere esteri utilizzati nella produzione di vernici.

Produzione dei prodotti chimici derivanti dal petrolio e inorganici

La produzione di prodotti chimici derivanti dal petrolio, e sempre più anche dal carbone e dalle biomasse, ha subito numerosi cambiamenti tecnologici. Ad esempio, il petrolio greggio viene scomposto in idrocarburi tramite processi come il reforming e il cracking, per soddisfare la domanda di prodotti come la benzina e i polimeri.

I prodotti chimici inorganici, come cloro, idrossido di sodio, acido solforico e acido nitrico, sono prodotti in grandi quantità, con un’enorme domanda a livello industriale.

Specialità chimiche e prodotti di consumo

Le specialità chimiche includono una vasta gamma di prodotti come inchiostri, vernici, tinture e pigmenti, su cui si sta concentrando lo sviluppo dell’industria chimica in risposta alla minore concorrenza dei paesi emergenti. Parallelamente, la ricerca è orientata verso la produzione di detergenti e profumi più efficaci e rispettosi dell’ambiente, mentre il settore della cosmesi ha fatto notevoli progressi.

Nonostante l’investimento richiesto, la ricerca costituisce un elemento chiave per l’evoluzione del settore. L’industria chimica deve essere in grado di rispondere rapidamente alle richieste del mercato, coinvolgendo esperti di finanza e marketing oltre a chimici e ingegneri.

Le aree di ricerca attualmente in sviluppo includono le nanotecnologie, le biotecnologie, lo sviluppo di biocarburanti e la Green Chemistry, che mira a utilizzare fonti energetiche rinnovabili e a ridurre l’impatto ambientale. Tuttavia, la ricerca di laboratorio è solo l’inizio: la produzione su larga scala deve essere ottimizzata per garantire costi contenuti e tempi di produzione rapidi.

Beaujolais Nouveau: il vino novello

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

Scopri tutto sul Beaujolais Nouveau, il vino novello di Francia

Il Beaujolais Nouveau è un vino novello prodotto con l’uva Gamay Noir à Jus Blanc, una varietà precoce che preannuncia l’arrivo dell’autunno. La sua uscita è festeggiata ogni terzo giovedì di novembre nella regione delle Rhone-Alpes, in Francia.

La tecnica di vinificazione utilizzata per il Beaujolais Nouveau è la macerazione carbonica, inventata da Michel Flanzy nel 1934. Tale processo prevede il riempimento di grappoli di uva non diraspati in un tino saturato di anidride carbonica, in cui avviene la fermentazione intracellulare.

Durante la macerazione, avvengono diverse reazioni, tra cui la trasformazione degli zuccheri in alcol etilico e la diminuzione del livello di acidità. Inoltre, si verifica una migrazione dei polifenoli, come tannini e antocianine, che conferiscono al vino il suo caratteristico aroma.

Una volta completata la fermentazione, il vino ottenuto è caratterizzato dalla sua leggerezza, alta acidità e basso contenuto di alcol. Questo vino novello presenta un bouquet fruttato con note di ciliegia, pesca, fragola e mora, nonché un’essenza floreale di rose e violette.

Il Beaujolais Nouveau è particolarmente apprezzato per il suo abbinamento con piatti autunnali come caldarroste e piatti a base di funghi. Tuttavia, a causa della sua limitata longevità, deve essere consumato entro pochi mesi dalla sua produzione.

In conclusione, il Beaujolais Nouveau è un vino novello dalla breve durata, ma dal gusto fruttato e floreale, che celebra l’arrivo della stagione autunnale in Francia.

Aceto: composizione, ottenimento

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

Composizione e Ottenimento dell’Aceto

L’aceto, un alimento noto sin dall’antichità, è strettamente legato alla storia del vino, ottenuto attraverso la fermentazione dell’uva. Oltre ad essere utilizzato come condimento, l’aceto ha avuto un ruolo significativo nella conservazione degli alimenti e, grazie alle sue proprietà antisettiche, è stato impiegato per mantenere l’acqua integra durante lunghi viaggi. Pasteur dimostrò che la trasformazione del vino in aceto è una fermentazione prodotta dal microrganismo Micoderma Vini. L’aceto, come alimento nervino, stimola il sistema nervoso centrale influendo sui sistemi di digestione e di assorbimento.

Composizione dell’Aceto

L’aceto contiene diversi componenti ad alto valore energetico e corroborante come idrati di carbonio, sali minerali, proteine, amminoacidi, alcoli superiori, vitamine, tannini e coloranti. La composizione chimica dell’aceto è molto vicina a quella del prodotto da cui si parte, ad eccezione di quei componenti che si formano durante la fermentazione acetica. Ci sono diverse tipologie di aceto, che possono variare nel colore a seconda della materia prima utilizzata. In Italia è vietato produrre aceto a partire da sidri e liquidi alcolici diversi dal mosto d’uva, da vini e mosti avariati o alterati per malattie.

La fermentazione è prodotta dalla famiglia di batteri aerobi noti come acetobatteri. Si tratta di un’ossidazione biologica dell’etanolo ad acido acetico secondo l’equilibrio: CH3CH2OH + O2 ⇄ CH3COOH + H2O.

Fabbricazione Industriale dell’Aceto

I principali metodi di fabbricazione industriale dell’aceto includono il metodo a fermentazione in superficie e il metodo a fermentazione sommersa. Il primo metodo, noto anche come metodo a fermentazione lenta, prevede l’utilizzo di un apparecchio acidificatore costituito da un tino di legno munito di prese d’aria. Il metodo a fermentazione sommersa, invece, prevede che la coltura batterica sia all’interno del liquido aerato.

Preparazione Domestica dell’Aceto

L’aceto può essere preparato anche in casa, usando un litro di vino con gradazione alcolica di 10-12° in un recipiente di terracotta non smaltato a cui sono aggiunti 250 millilitri di aceto. Dopo alcune settimane, si forma la madre dell’aceto, una sostanza gelatinosa che viene usata per ottenere l’aceto. La madre dell’aceto è posta in una damigiana insieme a 2 litri di vino per facilitare la fermentazione.

Usi dell’Aceto

Oltre all’utilizzo in cucina, l’aceto ha una vasta gamma di usi domestici. Può essere utilizzato per eliminare il calcare o per pulire e rinfrescare i tappeti. Inoltre, unito al bicarbonato di sodio, può essere usato per pulire oggetti in ottone o per scollare adesivi e decalcomanie. Inoltre, è presente anche in alcune creme per la pelle fatte in casa.

Retrotitolazioni: esercizi svolti

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

Esercizi svolti di retrotitolazioni

Le retrotitolazioni sono una tecnica che prevede l’aggiunta di titolante in eccesso, il quale a sua volta è titolato con un secondo titolante a concentrazione nota. Questa metodologia è utilizzata quando il punto finale è di più facile rilevamento rispetto a quello della titolazione diretta, come ad esempio nelle reazioni di precipitazione. Inoltre, è utile quando la reazione tra l’analita e il titolante è molto lenta o quando l’analita non è un sale molto solubile.

Esercizio 1: Calcolo della percentuale di ferro in un campione

Un campione con 10.0 g di ferro è sciolto in 200.0 mL di acido solforico 1.00 M. L’eccesso di acido viene determinato tramite titolazione con 300.0 mL di NaOH 0.500 M. Il calcolo della percentuale di ferro presente nel campione è svolto applicando le formule chimiche.

La reazione tra il ferro e l’acido solforico è rappresentata da Fe(s) + H2SO4(aq) → FeSO4(aq) + H2(g).
Le moli di acido solforico aggiunte in eccesso sono pari a 0.200 L ∙ 1.00 M = 0.200.
L’eccesso di acido solforico reagisce con l’idrossido di sodio secondo la reazione: H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + 2 H2O(l).
Pertanto le moli di ferro che hanno reagito con l’acido solforico risultano essere 0.125. Di conseguenza, la massa di ferro risulta pari a 6.98 g, determinando una percentuale di ferro nel campione del 69.8 %.

Esercizio 2: Determinazione della massa percentuale di PbCO3 in un campione

In questo esercizio, un campione di roccia avente massa 3.145 g contenente carbonato di piombo (II) è trattato con acido nitrico 0.6293 M. Quando l’eccesso di acido nitrico è titolato con NaOH 0.1423 M, si calcola la massa percentuale di PbCO3 presente nel campione.

La reazione tra carbonato di piombo (II) e acido nitrico è rappresentata da PbCO3(s) + 2 HNO3(aq) → Pb(NO3)2(aq) + H2O(l) + CO2(g).
Pertanto le moli di acido nitrico che hanno reagito con il carbonato di piombo (II) risultano essere 0.01240, determinando una percentuale in massa del sale nel campione del 52.69%.

Esercizio 3: Calcolo della massa di acido acetilsalicilico contenuta in compresse

Tre compresse di aspirina, contenenti ciascuna 320 mg di acido acetilsalicilico, sono trattate con NaOH 0.5190 M e successivamente con HCl 0.1232 M. Attraverso i calcoli, si determina la massa di acido acetilsalicilico contenuta in ciascuna compressa.

Le moli di NaOH risultano pari a 0.02595, mentre le moli di HCl che avrebbero dovuto essere occorse per titolare tutto l’eccesso di NaOH presente in 100.0 mL risultano essere pari a 0.01490. Di conseguenza, la massa di acido acetilsalicilico contenuta in una compressa è calcolata essere di 995.4 mg, determinando la massa presente in una compressa di 0.332 mg.

Gruppo carbonilico: ibridazione

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

# Ibriбdazione del gruppo carbonilico

Il gruppo carbonilico è un gruppo funzionale comune che si trova in composti organici come aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, perossiacidi, esteri, ammidi, alogenuri acilici e anidridi. Questo gruppo è costituito da un doppio legame carbonio-ossigeno (C=O), ed è oggetto di studio per la sua struttura e proprietà.

Struttura e Ibriбdazione del Gruppo Carbonilico

Il legame carbonio-ossigeno nel gruppo carbonilico è di tipo covalente polare, ed ha una struttura ibrida sp². Ciò significa che il carbonio è ibridato sp², con tre orbitali ibridi sp² disposti planarmente ad angoli di 120°. D’altra parte, l’atomo di ossigeno dà luogo ad ibridazione sp², ma con due degli orbitali ibridi occupati da un doppietto elettronico.

Il gruppo carbonilico è formato da un legame σ e da un legame π, che può essere descritto come la sovrapposizione di un orbitale sp² del carbonio e un orbitale sp² dell’ossigeno per formare il legame σ, insieme a una sovrapposizione degli orbitali 2p_z del carbonio e dell’ossigeno per formare il legame π perpendicolare al piano.

Proprietà del Gruppo Carbonilico

La lunghezza del legame carbonilico è di 1.23 Å, con una forza di legame di 176-179 kcal/mol, leggermente più forte rispetto a due legami C-O (equivalente a 171 kcal/mol). A causa della differenza di elettronegatività tra carbonio (elettronegatività = 2.5) e ossigeno (elettronegatività = 3.5), il legame è polare. Presenta una parziale carica positiva localizzata sul carbonio e una parziale carica negativa localizzata sull’ossigeno.

Strutture di Risonanza e Reattività del Gruppo Carbonilico

Il gruppo carbonilico è stabilizzato dalle strutture di risonanza, che includono anche una a separazione di carica. Questa peculiarità permette al gruppo carbonilico di agire sia da nucleofilo che da elettrofilo: il carbonio agisce da elettrofilo mentre l’ossigeno agisce da nucleofilo.

In sintesi, la struttura e le proprietà del gruppo carbonilico lo rendono un elemento fondamentale nell’ambito della chimica organica, con importanti implicazioni nella reattività e nelle interazioni molecolari.

Sistemi a flusso continuo: bilancio materiale

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

Sistemi a flusso continuo: bilancio materiale

Sistemi a flusso continuo: ottimizzazione del bilancio materiale

I sistemi a flusso continuo offrono un elevato controllo, una maggiore riproducibilità e una velocità superiore delle reazioni. Questo tipo di reazioni è particolarmente diffuso nei settori farmaceutico, chimico, e delle reazioni catalitiche.

Nel contesto di un reattore chimico, il bilancio materiale di un componente generico deve includere un termine che esprima la quantità della sostanza che si trasforma a causa della reazione chimica stessa. Poiché la velocità di tale trasformazione dipende dalla concentrazione delle specie coinvolte nella reazione e queste concentrazioni possono variare all’interno dell’apparecchiatura di reazione, è necessario esprimere il bilancio materiale di un componente rispetto a un elemento di volume dV del sistema reagente.

In condizioni stazionarie, si verifica che il componente i entrante nell’unità di tempo meno il componente i uscente nell’unità di tempo è uguale a r · dV, dove r indica la velocità di reazione, ovvero la velocità con cui il componente in esame si trasforma nell’unità di tempo. La conoscenza di r è essenziale per impostare il bilancio materiale di un reattore chimico.

La velocità di reazione può essere espressa tramite una relazione che dipende dalla costante di velocità di reazione k, che a sua volta dipende dalla temperatura secondo l’equazione di Arrhenius. La costante di equilibrio della reazione è legata alla variazione di energia libera standard attraverso una specifica relazione.

Il grado di avanzamento della reazione, indicato dal parametro λ, è definito come la differenza tra le moli del componente i presenti nel sistema e le moli presenti prima della reazione, diviso per il coefficiente stechiometrico di reazione del componente i. Questo permette l’espressione delle concentrazioni dei diversi componenti in funzione del grado di avanzamento λ e della temperatura T.

In definitiva, la velocità di reazione si esprime unicamente in funzione del grado di avanzamento λ e della temperatura T.

Il bilancio materiale nei sistemi a flusso continuo, in particolare nei reattori chimici, riveste un ruolo fondamentale per la comprensione e l’ottimizzazione delle reazioni. La conoscenza dei processi di trasformazione e delle relazioni che governano le velocità di reazione è essenziale per garantire il corretto funzionamento di tali sistemi e per massimizzarne l’efficienza.

Siliconi: sintesi, usi

Fabrice Deseaux

-

30 Novembre 2023

0

Sintesi e Usi dei Siliconi nella Chimica e nell’Industria

I siliconi sono polimeri sintetici di policondensazione che presentano una vasta gamma di forme e applicazioni. Inerti e resistenti al calore, vengono utilizzati come sigillanti, adesivi, lubrificanti e in una varietà di applicazioni mediche, come utensili da cucina e isolanti. Essi hanno una struttura in cui gruppi funzionali organici sono legati a una catena silicio-ossigeno. Il composto più semplice del silicio è il silano SiH4, capostipite di una serie omologa analoga al metano. La presenza di atomi di ossigeno nella catena siliconica viene indicata usando il nome di silossano, una classe di composti in cui si ripete il gruppo funzionale R2SiO, dove R è un gruppo alchilico, arilico o un idrogeno.

Silossani

I silossani hanno una catena principale, lineare o ramificata, in cui si alternano atomi di silicio e ossigeno –Si-O-Si-O- con catene laterali R legate al silicio. I siliconi più utilizzati sono quelli che presentano gruppi metilici. Le proprietà di tali polimeri, come la solubilità in solventi organici, l’idrofobicità e la flessibilità, sono influenzate dalla presenza dei gruppi R presenti.

Struttura e Sintesi

La struttura delle unità ripetitive dei siliconi presenta una vasta gamma di gruppi R, come il metile, il fenile, il vinile e il trifluoropropile. I siliconi si ottengono a partire dal silicio, che viene ottenuto dalla riduzione del biossido di silicio con carbonio. Successivamente, si procede con la sintesi dei clorosilani quali RSiCl3, R2SiCl2 e R3SiCl. Il dimetilclorosilano ottenuto per distillazione viene idrolizzato per ottenere il dimetildisianolo, che reagisce per dare un silossano. Successivamente, gli oligomeri condensano rapidamente per formare una lunga catena polimerica. Per ottenere gels, elastomeri e resine, le lunghe catene di silossano vengono predisposte per formare un polimero reticolato.

Usi dei Silicone

I siliconi trovano ampio impiego in diversi settori. I siliconi fluidi sono utilizzati come lubrificanti, lucidanti e per impermeabilizzare tessuti, carta e cuoio. Hanno inoltre proprietà anti-schiuma e vengono utilizzati per limitare la formazione di schiuma nei detergenti. I siliconi gel sono impiegati nella fabbricazione di scarpe da ginnastica ad alte prestazioni, mentre gli elastomeri, resistenti da -55°C a 300°C, sono utilizzati in svariate applicazioni industriali, nel settore medico e nella chirurgia plastica. Le resine siliconiche tridimensionali ad alto peso molecolare vengono usate nel settore edilizio, come vernici e isolanti.

In conclusione, i siliconi, con la loro ampia gamma di proprietà e applicazioni, sono materiali versatili che trovano impiego in numerosi settori, dall’industria all’edilizia e alla medicina.