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Influenza stagionale e virus: precauzioni

Chimica News

Redazione

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4 Dicembre 2022

Influenza stagionale e virus: precauzioni

Influenza Stagionale: Cosa Aspettarsi Quest’Anno

Con l’arrivo dei primi freddi, è apparsa nuovamente l’influenza stagionale, che sta colpendo principalmente i bambini. Negli ultimi due anni, i casi erano limitati a causa delle restrizioni e dei dispositivi di protezione obbligatori. Tuttavia, con la fine delle restrizioni, l’influenza potrebbe diffondersi rapidamente, colpendo soprattutto coloro che non sono vaccinati a causa della variazione dei ceppi virali.

Difficoltà nel distinguere tra l’influenza e il Covid-19

È importante sottolineare che, con il persistere del Covid-19 e delle sue varianti, può essere difficile distinguere tra i sintomi dell’influenza e quelli del Covid-19 poiché sono simili. Per questo motivo, il Ministero della Salute raccomanda vivamente la vaccinazione antinfluenzale, specialmente per i bambini, gli anziani e coloro con patologie pregresse o professioni a rischio.

Precauzioni da adottare

Esistono alcune misure di prevenzione che possono aiutare a proteggersi dall’influenza, molte delle quali sono diventate comuni durante la pandemia. Tra queste, troviamo:
– Mantenere una dieta equilibrata e ricca di frutta e verdura per boostare il sistema immunitario con vitamina C.
– Lavarsi spesso le mani con acqua e sapone o utilizzare gel alcolici.
– Preferire luoghi all’aperto e areare gli ambienti chiusi regolarmente.
– Utilizzare fazzoletti di carta e coprirsi bocca e naso con il gomito quando si starnutisce o tossisce.
– Indossare mascherine chirurgiche in presenza di sintomi influenzali e, in ambienti chiusi o affollati, preferire mascherine FFP2 per una maggiore protezione.
– Consultare il medico per valutare l’assunzione di integratori come vitamine e probiotici.

Scopri di più sulla struttura dei virus

I virus sono costituiti principalmente da proteine e acidi nucleici. Le proteine, composte da amminoacidi, presenti nei virus hanno una composizione ordinaria e in alcuni casi acida. I gruppi reattivi nei virus includono il gruppo amminico, fenolico, indolico, guanidinico, sulfidrilico e carbossilico. Gli acidi nucleici, RNA e DNA, presenti nei virus sono considerati inerti chimicamente. Altri componenti nei virus includono enzimi, nucleoproteine, lipidi, polisaccaridi, rame, biotina e flavina. Queste informazioni sono cruciali per comprendere la struttura e il funzionamento dei virus influenzali.

Con l’aumento dei casi di influenza stagionale, è importante adottare misure preventive e informarsi adeguatamente sulle raccomandazioni sanitarie per proteggere la propria salute e quella degli altri.

Chemiosmosi e fosforilazione ossidativa

Biochimica

Redazione

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3 Dicembre 2022

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La Chemiosmosi e la Sintesi dell’ATP nelle Cellule

La chemiosmosi rappresenta lo stadio finale della fosforilazione ossidativa, permettendo l’utilizzo del gradiente elettrochimico di ioni H+ per la produzione di energia cellulare necessaria per la sintesi di ATP. Questo processo avviene nei mitocondri degli eucarioti durante la respirazione cellulare, mentre nei cloroplasti si verifica durante la fotosintesi. Nei procarioti, la chemiosmosi avviene nella membrana cellulare, poiché mancano di mitocondri e cloroplasti.

Il Contributo di Peter Dennis Mitchell e l’ATP Sintasi

Il biochimico Peter Dennis Mitchell fu insignito del Premio Nobel per la Chimica nel 1978 per la sua scoperta del processo chemiosmotico per la sintesi dell’ATP. La sua ricerca rivelò come il movimento degli ioni attraverso il potenziale elettrochimico di membrana fornisce l’energia necessaria per la produzione di ATP. Questa scoperta fu supportata ulteriormente dalla identificazione dell’ATP sintasi, una proteina di membrana che sfrutta l’energia del gradiente elettrochimico per generare ATP.

Chemiosmosi e Osmosi

La chemiosmosi è simile all’osmosi, un processo in cui le molecole d’acqua si spostano attraverso una membrana semipermeabile da una soluzione meno concentrata a una più concentrata. Tuttavia, nella chemiosmosi sono gli ioni che si spostano attraverso la membrana in risposta a un gradiente elettrochimico, come un gradiente di protoni. Entrambi i processi richiedono un gradiente, che per l’osmosi è osmotico e per la chemiosmosi è elettrochimico.

Il Ruolo dei Mitocondri

I mitocondri sono gli organelli responsabili della respirazione cellulare, composti da una membrana interna e una esterna. Questi organelli contengono la matrice mitocondriale, dove avviene il ciclo di Krebs, e lo spazio intermembrana. Il processo di produzione di ATP attraverso la chemiosmosi avviene nella membrana interna dei mitocondri grazie alla catena di trasporto degli elettroni (ETC).

Durante la respirazione cellulare, il piruvato derivato dalla glicolisi viene convertito in acetil CoA e trasportato nei mitocondri per partecipare alla produzione di ATP attraverso la chemiosmosi. Questo processo svolge un ruolo cruciale nel metabolismo energetico delle cellule.

Reazioni di Ossidazione e Riduzione: il Ruolo di NADH e FADH2

Nelle reazioni redox, gli elettroni ad alta energia vengono trasferiti a molecole come il NAD+ e il FAD, che vengono convertiti rispettivamente in NADH e FADH2. Queste molecole portatrici di elettroni trasmettono gli elettroni alla catena di trasporto degli elettroni, dove si verificano ulteriori reazioni redox.

La Catena di Trasporto degli Elettroni e l’Ossigeno Molecolare

I complessi della catena di trasporto degli elettroni trasportano ioni H+ nello spazio intermembrana mentre gli elettroni scorrono attraverso di essi. Il processo termina quando gli elettroni raggiungono l’accettore finale di elettroni, l’ossigeno molecolare.

La Forza Motrice del Protone e la Sintesi dell’ATP

La forza motrice del protone rappresenta l’energia prodotta dal trasferimento di protoni attraverso una membrana cellulare per la trasduzione dell’energia. I protoni passano dallo spazio intermembrana alla matrice attraverso l’ATP sintasi. Questo movimento protonico porta alla sintesi dell’ATP quando rilasciano energia.

L’enzima ATP sintasi viene attivato per sfruttare questa forza e creare legami ad alta energia tra la molecola di ADP e il fosfato inorganico per produrre ATP.

In sintesi, il processo di trasporto degli elettroni e la forza motrice del protone sono fondamentali per la produzione di energia nelle cellule attraverso la sintesi dell’ATP.

Alcol propargilico: proprietà, reazioni, usi

Chimica Organica

Redazione

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1 Dicembre 2022

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L’alcol propargilico, con formula molecolare C3H4O, è il più semplice degli alcoli contenenti un triplo legame carbonio-carbonio. La sua struttura è caratterizzata dal carbonio 1, legato al gruppo alcolico -OH, che è ibridato sp3, mentre gli altri due atomi di carbonio sono ibridati sp. Questa particolare ibridazione conferisce all’alcol propargilico una maggiore acidità rispetto al propan-1-olo, che contiene solo atomi di carbonio ibridati sp3.

Proprietà

Il liquido, che varia dal incolore al giallo paglierino se esposto alla luce, ha un odore simile a quello del geranio. È solubile in acqua e in vari solventi organici come il benzene, cloroformio, etanolo, etere etilico, acetone, 1,2-dicloroetano, diossano, tetraidrofurano e piridina. Parzialmente solubile in tetracloruro di carbonio, è insolubile negli idrocarburi alifatici e ha un punto di ebollizione di 114°C.

Una miscela composta per il 39,5% m/m di alcol propargilico e per il 60,5% m/m di acqua forma un azeotropo con temperatura di ebollizione di 97,5°C.

Sintesi

L’alcol propargilico si ottiene come sottoprodotto della sintesi dell’1,4-butindiolo, tramite carbonilazione che fa reagire la formaldeide con l’acetilene secondo la seguente reazione: 2 CH2O + HC≡CH → HOCH2C≡CCH2OH.

Reazioni

Con tre siti reattivi – un gruppo -OH primario, un triplo legame e un atomo di idrogeno acetilenico – il 2-Propin-1-olo può partecipare a numerose reazioni di ciclizzazione con diversi composti, producendo una varietà di composti come ciclopentene e pirrolo.

Applicazioni e Usi del Propargil-Etere

Il propargil-tere, noto anche come 2-propinil etere, è un composto organico contenente un gruppo alchino e un gruppo etere. Questo composto è un importante precursore per la sintesi di vari antibiotici e pesticidi. Un’applicazione comune del propargil-tere è la sua trasformazione in 3-iodopropinil butilcarbammato (IPBC), un conservante utilizzato in vernici, rivestimenti e nella protezione del legno contro muffe e alghe.

Prevenzione dell’infragilimento da idrogeno

Uno degli utilizzi più significativi del propargil-tere è la sua capacità di prevenire l’infragilimento da idrogeno nell’acciaio. Durante processi di lavorazione e finitura dell’acciaio, l’introduzione accidentale di idrogeno può causare cricche e fragilità nel materiale. Il propargil-tere agisce come agente inibitore, riducendo i rischi di danni da idrogeno durante queste operazioni.

Applicazioni in chimica e industria metalmeccanica

Oltre alla sua importanza nella protezione dell’acciaio, il propargil-tere trova impiego come additivo nei bagni galvanici, contribuendo alla qualità dei rivestimenti metallici. Inoltre, è utilizzato come inibitore della corrosione del ferro negli acidi minerali, svolgendo un ruolo cruciale nella protezione e nel mantenimento dell’integrità dei materiali metallici.

In conclusione, il propargil-tere si configura come un composto versatile e fondamentale in diversi settori industriali, dalla produzione di farmaci e pesticidi alla protezione dei materiali metallici dall’infragilimento da idrogeno e dalla corrosione. La sua capacità di agire come inibitore in diverse reazioni chimiche e processi industriali ne conferisce un ruolo significativo nell’ottimizzazione delle prestazioni e nella sicurezza dei materiali e dei prodotti finali.

Ferrocene: storia, struttura, usi

Chimica Organica

Redazione

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30 Novembre 2022

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Il ferrocene, con la formula Fe(C5H5)2 e nome IUPAC Fe(II)-bis (η5-C5H5)2, è un famoso composto metallocenico costituito da due anelli ciclopentadienilici legati a un ione Fe2+.

Storia

Nel 1951, Peter Pauson e Thomas Kealy cercarono di sintetizzare il fulvalene, ma ottennero accidentalmente il ferrocene insieme ad altre sostanze. Solo successivamente, gli scienziati Ernst Otto Fischer e Sir Geoffrey Wilkinson compresero la struttura del ferrocene, per la quale vinsero il Premio Nobel per la Chimica nel 1973.

Struttura del ferrocene

L’anione ciclopentadienilico (C5H5-) possiede 6 elettroni π seguendo la regola di Hückel, mentre il ferro ha configurazione elettronica [Ar]3d64s2. La somma degli elettroni (18) conferma che il ferrocene rispetta la regola dei 18 elettroni, usata per la stabilità dei complessi dei metalli di transizione.

Proprietà

Il ferrocene, un solido di colore arancione chiaro con odore simile alla canfora, inizia a sublimare a 100°C. È poco solubile in acqua e ha varie applicazioni in ambito chimico e farmaceutico.

Per saperne di più sui metalloceni e la chimica dei metalli di transizione, puoi consultare il nostro articolo dedicato.

Ferrocene: caratteristiche, sintesi e reazioni principali

Il ferrocene è un composto chimico costituito da ferro e due anelli di ciclopentadiene, solubile in diversi solventi come benzene, etere etilico, etere di petrolio e tetraidrofurano. Si scioglie facilmente in acido nitrico diluito e forma una soluzione rosso intenso in acido solforico concentrato con fluorescenza bluastra.

Sintesi del ferrocene

In laboratorio, è possibile ottenere il ferrocene facendo reagire il ciclopentadiene con l’idrossido di potassio per formare l’anione ciclopentadienilico e successivamente reagire con il cloruro di ferro (II) per ottenere il ferrocene. Altrimenti, è possibile ottenere il composto per reazione del cloruro di ferro (II) con un reattivo di Grignard.

Principali reazioni del ferrocene

Il ferrocene presenta diverse reazioni tipiche dei composti organici aromatici, come la solfonazione e l’acilazione di Friedel-Crafts. Quest’ultima può avvenire tramite la reazione con cloruro di acetile e AlCl₃ o con anidride acetica e acido fosforico come catalizzatore.

Applicazioni

Il ferrocene e i suoi derivati trovano varie applicazioni pratiche, ad esempio nell’agricoltura come agrofarmaci per la protezione e la conservazione delle piante, e nel campo farmaceutico come antibatterici, antimicotici e antiparassitari. Sono utilizzati anche come agenti antidetonanti nei carburanti per motori a benzina e come acceleratori di reticolazione per resine poliestere insature.

Con queste proprietà e reazioni, il ferrocene si conferma come un composto versatile e di grande interesse per diversi settori industriali.

Cicloottatetraene: struttura, proprietà, reazioni

Chimica Organica

Fabrice Deseaux

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29 Novembre 2022

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Il 1,3,5,7-cicloottatetraene (COT), conosciuto anche come [8]annulene, è un poliene ciclico non aromatico e non planare con formula C8H8. A differenza della regola di Hückel, non rispetta la condizione di 4n+2 e presenta 8 elettroni π. Gli esperimenti e i calcoli di meccanica quantistica dimostrano che in una struttura planare due orbitali molecolari di legame sono occupati da un elettrone con momento di spin parallelo, mentre in una struttura non planare tutti gli orbitali di legame sono occupati da due elettroni.

Proprietà

Il cicloottatetraene è un liquido giallo chiaro insolubile in acqua. A differenza di altri composti, i doppi legami non sono in risonanza a causa dell’impossibilità di sovrapposizione degli orbitali p. L’entalpia di idrogenazione del cicloottatetraene è di circa 410 kJ/mol, quattro volte superiore a quella del cicloottene (ΔH = 97 kJ/mol).

Sintesi

Il cicloottatetraene fu sintetizzato per la prima volta nel 1905 da Richard Martin Willstätter a partire da un alcaloide. Successivamente, Walter Julius Reppe ottenne il composto con una resa del 90% utilizzando acetilene e trattandolo con cianuro di nichel e carburo di calcio a 60°C e 60 atm, con tetraidrofurano come solvente.

Reazioni

Grazie alla presenza di quattro doppi legami, il cicloottatetraene è soggetto a reazioni di addizione tipiche degli alcheni. Ad esempio, l’alogenazione porta alla rottura di un doppio legame e alla formazione di un di-alogenuro vicinale.

Potassio nel mondo della chimica: dal dianione agli usi principali

Il potassio può reagire con varie molecole per formare composti interessanti, come il dianione aromatico [C₈H₈]^2-. Questo composto può agire come legante in alcuni metalloceni, come ad esempio l’uranocene.

Il dianione, caratterizzato da una struttura peculiare, è fondamentale in diversi contesti chimici e la sua presenza è di cruciale importanza in certi processi di sintesi e di reazioni di ossidazione.

L’uranocene e le sue peculiarità chimiche

L’uranocene, composto in cui il potassio gioca un ruolo fondamentale, rappresenta un esempio tipico di come il dianione aromatico possa essere impiegato come legante in composti di coordinazione. La sua struttura particolare è essenziale per le sue caratteristiche e proprietà funzionali.

Applicazioni e usi pratici del potassio

Oltre alla sua importanza nelle reazioni chimiche e nei composti di coordinazione, il potassio trova applicazione in ambiti diversi. Ad esempio, è utilizzato nella sintesi di film per superfici in silicio al fine di migliorarne le proprietà chimiche e fisiche. Questo processo è fondamentale per la produzione di materiali avanzati e tecnologicamente innovativi.

Potenziale come materiale per batterie ricaricabili

Un altro campo di applicazione interessante per il potassio è legato alla sua capacità di funzionalizzazione con gruppi laterali. Questa caratteristica viene sfruttata per produrre materiali anodici attivi utilizzati nelle batterie ricaricabili. Il potenziale di questo elemento nella progettazione di nuove tecnologie energetiche lo rende un elemento di rilevanza crescente nel panorama della ricerca e dello sviluppo tecnologico.

In conclusione, il potassio rappresenta un elemento versatile e fondamentale nel mondo della chimica e della tecnologia, grazie alle sue particolari proprietà e agli ampi ambiti di applicazione che lo caratterizzano.

Uranocene- sintesi, reazioni

Chimica

Redazione

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28 Novembre 2022

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La chimica dell’uranocene è un argomento affascinante che merita considerazione. Questo composto organometallico, con formula U(C8H8)2, presenta una struttura unica e interessante. Il nome I.U.P.A.C. corretto per il composto è bis(η8-cicloottatetraenil)uranio(IV). A differenza del ferrocene che utilizza leganti ciclopentadienilici, l’uranocene è legato al cicloottatetraene.

Metalloceni e attinidi

L’uranocene fa parte degli attinoceni, una classe di metalloceni che coinvolgono elementi della serie degli attinidi. Questi composti sandwich hanno un atomo di metallo “inserito” tra due anelli arenici, creando strutture particolarmente interessanti e significative in chimica organometallica.

Storia della scoperta

La storia dell’uranocene risale agli anni ’60, quando Andrew Streitweiser e Ulrich Mueller-Westerhoff dell’Università della California, Berkeley, prepararono per la prima volta questo composto. Le ricerche iniziali furono incentrate sui composti organometallici dell’uranio nel contesto del Progetto Manhattan durante la Seconda Guerra Mondiale.

Proprietà dell’uranocene

L’uranocene è un solido cristallino di colore verde, paramagnetico e estremamente sensibile all’aria. È importante notare che tale composto si infiamma facilmente all’aria e decomposto da basi acquose e acidi forti. Tuttavia, è stabile all’acqua e al riscaldamento moderato, anche se può accendersi spontaneamente nell’aria.

Sintesi dell’uranocene

La sintesi dell’uranocene coinvolge il trattamento del cicloottatetraene con potassio elementare, che consente la formazione del dianione [C8H8]2–. Questo anione planare a 8 membri con 10 elettroni π è un passaggio cruciale per la formazione dell’uranocene. Gli orbitali 6d dell’uranio si combinano con gli elettroni 10 π del cicloottatetraene, contribuendo alla stabilità dell’intera molecola.

In conclusione, l’uranocene rappresenta un’importante pietra miliare nella chimica organometallica degli attinidi, con proprietà uniche e una sintesi affascinante. La sua struttura complessa e le sue caratteristiche lo rendono un candidato ideale per ulteriori studi e applicazioni nel campo della chimica dei composti organometallici.

Sintesi dell’uranocene

L’uranocene è un composto organouranico noto per la sua struttura bipiramidale con due anelli ciclopentadienilici coordinati all’uranio. La sua sintesi può avvenire attraverso diverse reazioni. Una via comune coinvolge l’uso di tetraidrofurano per produrre il dianione, che successivamente reagisce con il tetracloruro di uranio per formare l’uranocene.

Reazioni di sintesi

Una reazione key è quella tra 2 molecole di C8H8 e 4 atomi di potassio che generano due unità di K2[C8H8]. Successivamente, trattando il dianione ottenuto con UCl4 a 0°C si forma l’uranocene e cloruro di potassio. Un’altra via prevede la reazione tra uranio metallico e cicloottatetraene che porta alla formazione dell’uranocene.

Un’ulteriore possibile reazione coinvolge il tetrafluoruro di uranio e il dianione, producendo l’uranocene e fluoruro di magnesio. Queste reazioni mostrano la versatilità della sintesi dell’uranocene e la sua importanza in ambito chimico.

Reazioni con nitrocomposti e azocomposti

L’uranocene può agire come agente riducente in reazioni con nitrocomposti aromatici come il nitrobenzene, portando alla formazione di azocomposti. Queste reazioni sono di interesse per le loro potenziali applicazioni in sintesi organica.

Riduzione da U(IV) a U(III)

La riduzione dell’uranocene da uno stato di ossidazione +4 a +3 è una reazione significativa. Utilizzando potassio e una piccola quantità di naftalene in tetraidrofurano a temperatura ambiente, è possibile ottenere il sale di U(III) [K(diglima)][(C8H8)2U] come cristalli bruno-rossastri, dopo l’aggiunta di diglima.

In conclusione, l’uranocene rappresenta un composto chimico di grande interesse per le sue proprietà uniche e le sue molteplici modalità di sintesi e reattività in diverse condizioni. La sua capacità di agire come agente riducente e partecipare a varie reazioni lo rende una molecola affascinante nello studio della chimica organometallica.

Berkelio: proprietà, isotopi, reazioni

Chimica Generale

Fabrice Deseaux

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27 Novembre 2022

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Berkelio: elemento radioattivo appartenente agli attinidi

Il berkelio è un elemento radioattivo appartenente alla serie degli attinidi, con numero atomico 97 e simbolo Bk. Appartiene al blocco f e al 7° Periodo, con configurazione elettronica [Rn] 5f^9, 7s^2.

Nel dicembre 1949, gli scienziati Stanley Thompson, Albert Ghiorso e Glenn Seaborg ottennero per la prima volta l’elemento presso l’Università della California a Berkeley. Il berkelio ha preso il nome dalla cittadina degli Stati Uniti in cui è stato scoperto, seguendo la tradizione della denominazione degli elementi come il terbio, analogo lantanide, chiamato così dalla città di Ytterby in Svezia, luogo della scoperta dei minerali delle terre rare.

Questo stesso team di scienziati aveva già ottenuto l’americio e il curio nel 1944, e nel 1950 ottenne il californio.

L’elemento è stato ottenuto bombardando l’americio-241 con radiazioni α in un ciclotrone, secondo la reazione:
241Am + 4He → 243Bk + 2n

Il berkelio è stato isolato per la prima volta in maggiori quantità da Burris Cunningham e Stanley Thompson nel 1958 mediante irradiazione neutronica prolungata di plutonio-239 presso il Materials Testing Reactor di Arco, Idaho.

Le prime forme di berkelio metallico furono preparate nel 1969 riducendo il fluoruro BkF3 con vapore di litio metallico a circa 1000 °C.

Proprietà del berkelio

Il berkelio è un metallo bianco-argenteo altamente radioattivo e chimicamente reattivo che si ossida all’aria. Presenta numeri di ossidazione +2, +3, +4 e +5, anche se quello più stabile è il +3. Il berkelio ha una struttura cristallina a doppio esagono chiuso nelle condizioni ambientali, mentre a temperature e pressioni più elevate assume una struttura cubica a facce centrate. Mostra antiferromagnetismo a temperature inferiori a 34 K e paramagnetismo a temperature superiori.

Preparazione

Il berkelio si ottiene bombardando con neutroni attinidi con numero atomico inferiore in un reattore nucleare, ad esempio dal decadimento β del [link](decadimento-beta).

Berkelio (Bk): Proprietà e Applicazioni

Il berkelio è un elemento chimico unico con numero atomico 97 e simbolo Bk. Appartiene alla serie degli attinidi ed è caratterizzato da una serie di proprietà interessanti e da un’ampia varietà di applicazioni nella ricerca scientifica.

Reazioni Chimiche

Il berkelio reagisce in diversi modi, come ad esempio la sua rapida dissoluzione in acidi minerali acquosi, con conseguente rilascio di idrogeno gassoso e formazione di Bk (III) in soluzione. Un esempio di reazione è:

2 Bk + 6 HCl → 2 BkCl₃ + 3 H₂

Inoltre, può reagire con idrogeno e altri elementi per formare una varietà di composti binari. Gli ioni Bk (III) appaiono verdi nella maggior parte delle soluzioni di acidi minerali, mentre gli ioni Bk (IV) sono gialli in soluzioni di acido cloridrico.

Ossidi e Composti

Sono conosciuti due ossidi di berkelio, con numeri di ossidazione +4 e +3. Il biossido di berkelio, BkO₂, è stato il primo composto chimico del genere a essere prodotto nel 1962. La riduzione di BkO₂ con idrogeno porta alla formazione di Bk₂O₃:

2 BkO₂ + H₂ → Bk₂O₃ + H₂O

Isotopi e Radioattività

Il berkelio presenta 19 radioisotopi, da ²³³Bk a ²⁵³Bk, ad eccezione di ²³⁵Bk e ²³⁷Bk, insieme a 6 isomeri nucleari. Tutti gli isotopi del berkelio sono radioattivi, con ²⁴⁷Bk che possiede il tempo di dimezzamento più lungo di circa 1380 anni.

L’isotopo ²⁴⁹Bk, con un tempo di dimezzamento di 330 giorni, è ampiamente utilizzato negli studi chimici dell’elemento per via della sua produzione in quantità significative e di alta purezza.

Applicazioni

Il principale utilizzo del berkelio avviene nella ricerca scientifica, soprattutto per ottenere elementi più pesanti attraverso il bombardamento di particelle cariche con l’isotopo ²⁴⁹Bk. Questo processo ha permesso uno studio più approfondito del comportamento degli elementi più pesanti, difficili da analizzare a causa della loro scarsità o elevata radioattività.

In conclusione, il berkelio gioca un ruolo fondamentale nella ricerca scientifica moderna e continua ad offrire un contributo significativo alla nostra comprensione dell’universo a livello subatomico.

Miscela racemica- Chimica organica

Chimica Organica

Redazione

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27 Novembre 2022

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Il concetto di miscela racemica si riferisce a una combinazione equimolare di due enantiomeri che si presentano come una proporzione di 50% dell’enantiomero R e 50% dell’enantiomero S. Gli enantiomeri sono molecole chirali che possiedono proprietà ottiche, in grado di far ruotare il piano di polarizzazione della luce in direzioni opposte e in misura equivalente.

Louis Pasteur, nel 1847, con l’utilizzo di strumenti quali una pinzetta e un microscopio ottico, riuscì a separare cristalli singoli di sodio ammonio tartrato dall’acido tartarico, dimostrando la presenza di asimmetria e chiralità in queste molecole.

Ruolo degli Enantiomeri

La formazione di una miscela racemica avviene quando due enantiomeri hanno effetti di rotazione opposti e uguali sulla luce polarizzata. Un esempio concreto si può osservare nell’analisi polarimetrica della miscela racemica di (R)-2-butonolo e (S)-2-butanolo, dove la rotazione della luce polarizzata non è osservabile a causa della compensazione delle rotazioni dei due enantiomeri.

Formazione della Miscela Racemica

La formazione di una miscela racemica in una reazione dipende dal tipo di substrato, dai legami coinvolti e dal meccanismo reattivo. Ad esempio, l’addizione di un acido alogenidrico ad un alchene asimmetrico con l’uso di un perossido e un meccanismo radicalico può portare alla formazione di una miscela racemica.

Un’altra situazione si presenta nella reazione di sostituzione di un alogenuro alchilico terziario con un carbonio chirale, che avviene tramite meccanismo SN1, portando alla formazione di un racemo a causa della natura achirale dell’intermedio carbocatione.

Eccesso Enantiomerico

L’eccesso enantiomerico si riferisce alla differenza in termini percentuali tra le molecole di ciascun enantiomero presenti nella miscela racemica. Questo valore può essere calcolato confrontando l’angolo di rotazione specifico di ciascun enantiomero con l’angolo di rotazione della miscela, fornendo indicazioni sulla composizione percentuale della miscela.

Questi concetti sono di fondamentale importanza nell’ambito della chimica organica e nella comprensione della stereochimica delle molecole chirali. La capacità di manipolare la formazione di miscela racemica e di valutarne l’eccesso enantiomerico sono cruciali per molte applicazioni pratiche e teoriche in campo chimico.

Rotenone: insetticida, meccanismo di azione

Biochimica

Redazione

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26 Novembre 2022

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Rotenone: insetticida, meccanismo di azione

Il Rothenone: un Antico Insetticida di Origine Naturale

Il rotenone è un composto eteropentaciclico organico presente in natura, reperibile nei semi e negli steli di diverse specie di piante, in particolare delle Fabaceae, diffuse in Sud America, Australia e molte regioni dell’Asia meridionale.

Un Insetticida Botanico dalle Origini Antiche

Utilizzato da secoli come insetticida botanico, il rotenone presenta anche proprietà acaricide. In passato, le popolazioni indigene dei paesi tropicali e subtropicali impiegavano il rotenone per catturare pesci e come veleno per le frecce. Solo dopo la prima guerra mondiale, il suo utilizzo si diffuse su larga scala prima come veleno per pesci e successivamente come insetticida a livello industriale nel corso del 20° secolo.

Proprietà e Struttura del Rotenone

Il rotenone è un chetone complesso con formula molecolare C23H22O6, appartenente alla categoria degli isoflavoni. Si presenta sotto forma di cristalli incolori, che esposti alla luce si ossidano assumendo tonalità gialle, arancioni e infine rosse. È poco solubile in acqua ma si dissolve facilmente in cloroformio, etere etilico, oli e acetone, mentre è scarsamente solubile in etanolo.

Meccanismo d’Azione del Rotenone

Il rotenone agisce come inibitore della NADH deidrogenasi, un enzima coinvolto nel Complesso I della catena di trasporto degli elettroni. Questo composto impedisce agli elettroni del NADH di entrare nella catena di trasporto, bloccando la produzione di ATP e influenzando il metabolismo di substrati cruciali come il glutammato, l’alfa-chetoglutarato e il piruvato, oltre a incidere sulla respirazione cellulare e sulla coordinazione muscolare.

Processi di Estrazione del Rothenone

Il rotenone può essere estratto dalle radici e dai semi delle piante tramite solventi come il cloroformio con l’estrattore Soxhlet. In alternativa, l’estrazione assistita con microonde rappresenta una tecnica rapida ed efficiente, basata sull’uso di microonde per accelerare il processo estrattivo.

Impieghi del Rothenone

Il rotenone viene utilizzato singolarmente o in combinazione con altri composti per il controllo di vari insetti dannosi alle colture alimentari. Trova applicazione anche in giardini domestici per il controllo di insetti, pidocchi e zecche sugli animali, nonché per l’eradicazione dei pesci come parte della gestione degli ecosistemi acquatici. Nella medicina veterinaria, è impiegato sotto forma di polvere per combattere acari parassiti su diverse specie animali.

Attraverso processi di estrazione moderni e l’utilizzo consapevole in ambito agricolo e veterinario, il rotenone continua a essere uno strumento importante per il controllo degli organismi nocivi e il mantenimento dell’equilibrio negli ecosistemi.

Catena di trasporto degli elettroni

Biochimica

Fabrice Deseaux

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25 Novembre 2022

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Capitani della catena di trasporto degli elettroni nei mitocondri: I complessi proteici

La catena di trasporto degli elettroni (ETC) nei mitocondri consiste in una serie di proteine e molecole organiche nella membrana interna. Questa catena permette agli elettroni di passare attraverso reazioni redox, generando un gradiente protonico che viene poi sfruttato per la produzione di ATP.

Complessi della respirazione aerobica

La respirazione aerobica delle cellule avviene in tre fasi: glicolisi, ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa. Durante la glicolisi, il glucosio si divide in piruvato, generando ATP e NADH. Queste molecole vengono poi utilizzate nel ciclo di Krebs per produrre CO₂, NADH, FADH₂ e più ATP.

La catena di trasporto degli elettroni e la chemiosmosi costituiscono la fase di fosforilazione ossidativa.

Complessi proteici principali

La catena di trasporto degli elettroni è composta da complessi proteici come il complesso I, complesso II, complesso III, citocromo c e complesso IV.

# Complesso I

Il complesso I catalizza il trasferimento di elettroni dal NADH al coenzima Q10, consentendo ai protoni di attraversare la membrana mitocondriale.

# Complesso II

Il complesso II, noto come succinato deidrogenasi, accetta elettroni dal succinato. Questi elettroni vengono trasferiti al coenzima Q senza che protoni attraversino la membrana.

# Complesso III

La ubiquinolo-citocromo c reduttasi, o complesso III, catalizza la reazione tra QH₂, citocromo c e protoni, senza far passare protoni attraverso la membrana.

# Complesso IV

Il complesso IV, noto come citocromo c ossidasi, è l’ultimo enzima della catena respiratoria di trasporto degli elettroni. Trasferisce elettroni dall’ossigeno alle molecole di citocromo c, producendo acqua.

Questi complessi proteici sono fondamentali per il corretto funzionamento della catena di trasporto degli elettroni nei mitocondri, fornendo energia vitale alle cellule attraverso la produzione di ATP.

ATP sintasi: enzima, reazioni

Biochimica

Fabrice Deseaux

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24 Novembre 2022

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L’Importanza dell’ATP Sintasi nella Produzione di Energia Cellulare

L’ATP sintasi è un enzima appartenente alla classe delle liasi che si trova nella membrana interna dei mitocondri, nella membrana tilacoide dei cloroplasti e nella membrana plasmatica dei batteri. Questo enzima catalizza la sintesi di ATP a partire da ADP e fosfato, giocando un ruolo fondamentale nella produzione di energia all’interno delle cellule.

Nel 1997, il premio Nobel per la chimica fu assegnato al chimico statunitense Paul Delos Boyer e al chimico britannico John Ernest Walker per le loro scoperte sul meccanismo enzimatico di sintesi dell’ATP. Boyer definì l’ATP sintasi come uno degli enzimi più straordinari e importanti, sottolineando la sua peculiarità nella produzione di energia cellulare.

La fosforilazione ossidativa, processo vitale per la produzione di energia, coinvolge cinque complessi tra cui il complesso V, noto anche come F1F0ATP sintasi o ATPasi. Questo complesso è responsabile della sintesi di ATP utilizzando l’energia elettrochimica generata dal gradiente protonico. L’ATP è essenziale per sostenere tutti i processi cellulari e rappresenta una fonte di energia per molte reazioni biochimiche.

Struttura dell’ATP Sintasi

L’ATP sintasi è costituita da due entità proteiche distinte: il dominio F1, localizzato nella matrice mitocondriale, e il dominio F0, legato alla membrana mitocondriale interna. Il complesso F1 è composto da 9 subunità, tra cui α3, β3, γ, δ, ε, ognuna con un ruolo specifico nella sintesi di ATP. Allo stesso tempo, il complesso F0 è formato da tre subunità, a, b2, c10-12, che si collegano al complesso F1 e alla membrana mitocondriale.

Meccanismo di Azione

Il meccanismo di azione dell’ATP sintasi può essere paragonato all’assemblaggio di due motori, con un albero rotore condiviso e stabilizzato da uno statore periferico. All’interno della struttura dell’enzima, si trovano una turbina protonica nel complesso F0 e una macchina molecolare F1 che sfrutta l’energia rotazionale per convertire ADP e fosfato in ATP.

La turbina protonica riceve protoni attraverso il gradiente di potenziale creato dalla catena di trasporto degli elettroni durante la respirazione cellulare. Questo flusso di protoni alimenta la rotazione del rotore all’interno del complesso F1, che a sua volta guida la sintesi di ATP.

In conclusione, l’ATP sintasi svolge un ruolo cruciale nella produzione di energia all’interno delle cellule, convertendo l’energia elettrochimica in una forma di energia facilmente utilizzabile per sostenere i processi vitali. Il suo meccanismo di azione complesso e preciso lo rende uno degli enzimi più straordinari e importanti nel regno della biologia cellulare.

Forze intramolecolari: legami chimici

Fabrice Deseaux

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23 Novembre 2022

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Differenza tra forze intermolecolari e intramolecolari e i principali tipi di legami

Le forze intramolecolari sono quelle che agiscono all’interno di una molecola, mentre le forze intermolecolari agiscono tra le molecole. Nel caso di molecola di HF, per esempio, si manifestano sia le forze intermolecolari dovute ai legami a idrogeno tra le molecole, sia le forze intramolecolari presenti in ogni molecola tra idrogeno e fluoro.

I legami chimici sono esempi significativi di forze intermolecolari di attrazione tra atomi all’interno di una molecola, e la loro forza è maggiore rispetto a quelle intermolecolari. I tre tipi principali di legami chimici sono: ionico, covalente e metallico, e le loro proprietà dipendono dagli atomi coinvolti.

Legame ionico

Il legame ionico si forma per attrazione tra particelle cariche di segno opposto, cioè tra cationi e anioni. Questo legame si verifica quando avviene il trasferimento di uno o più elettroni da un atomo all’altro, solitamente tra elementi con elettronegatività significativamente diverse. Non esistono come molecole discrete ma in un reticolo cristallino. I solidi ionici hanno elevate temperature di fusione, sono solubili in acqua e conducono l’elettricità in soluzione.

Legame covalente

Il legame covalente si forma dalla condivisione di una o più coppie di elettroni tra due atomi. Si verifica quando la differenza di elettronegatività tra gli atomi è bassa o nulla. Se la condivisione avviene tra atomi con uguale elettronegatività, si ha un legame covalente puro, altrimenti, si forma un legame covalente polare. A seconda del numero di elettroni condivisi, il legame può essere semplice, doppio o triplo.

In sintesi, le forze intermolecolari e intramolecolari svolgono ruoli cruciali nella determinazione delle proprietà chimiche e fisiche delle sostanze e la comprensione dei vari tipi di legami è essenziale per comprendere il comportamento delle molecole e dei composti chimici in generale.

Perché gli elettroni si spostano verso l’elemento più elettronegativo

La distribuzione degli elettroni in una molecola non è sempre equamente condivisa tra gli atomi coinvolti. Gli elettroni tendono a spostarsi verso l’elemento più elettronegativo, che acquisisce una parziale carica negativa (δ-) mentre l’altro elemento assume una parziale carica positiva (δ+). Questo fenomeno spiega perché gli elettroni si spostano verso l’elemento più elettronegativo.

Legame metallico

Il legame metallico si caratterizza per la presenza di ioni positivi fissati in una struttura reticolare, mantenuti insieme da un “mare” di elettroni liberi che si muovono tra di loro. Nei solidi metallici, gli atomi si dispongono in un reticolo cristallino che si estende tridimensionalmente.

La conduttività elettrica dei metalli è dovuta alla libera circolazione degli elettroni all’interno della struttura metallica. In presenza di un campo elettrico esterno, gli elettroni del metallo possono muoversi con relativa facilità, poiché non sono fortemente legati agli atomi. L’azione di perturbazioni esterne può quindi causare lo spostamento degli elettroni.

Il legame metallico è generalmente più debole rispetto ai legami ionici e covalenti, conferendo ai metalli alti punti di fusione, ad eccezione di elementi come il mercurio e il gallio, che presentano una temperatura di fusione più bassa rispetto agli altri metalli.

Per saperne di più sui metalli come il mercurio e il gallio, puoi approfondire consultando gli articoli dedicati sul sito di Chimica Today.