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Teoria atomica di Dalton: alla ricerca dell’invisibile

Fabrice Deseaux

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16 Agosto 2020

Teoria atomica di Dalton: alla ricerca dell’invisibile

La Teoria Atomica di Dalton, sviluppata da John Dalton, è un modello teorico che interpreta le evidenze sperimentali sulla struttura della materia in termini atomico-molecolari. Presentando la prima interpretazione organica di questo genere, la teoria di Dalton è fondamentale per la comprensione della natura atomica della materia.

I Fondamenti della Chimica

A differenza di discipline come matematica, fisica e astronomia, che hanno radici antiche e sono state studiate nel corso dei secoli da eminenti scienziati come Pitagora, Newton e Galilei, la chimica come scienza ha iniziato il suo percorso nella seconda metà del XVIII secolo. Antoine Lavoisier, con la legge di conservazione della massa del 1775, e Joseph Proust, con la legge delle proporzioni definite e costanti del 1799, hanno gettato le basi per lo studio della chimica a livello di leggi e principi.

Il Modello Atomico di Dalton

John Dalton, nel 1804, enunciò la legge delle proporzioni multiple, basandosi sulle leggi di Lavoisier e Proust, creando così il primo modello atomico pubblicato nel 1808. La teoria atomica di Dalton si propone di spiegare il comportamento della materia attraverso i seguenti postulati:
– La materia è formata da atomi, particelle minime e indivisibili.
– Ogni elemento è costituito da atomi uguali per massa e dimensioni.
– Le reazioni chimiche avvengono tra atomi che conservano la propria identità.
– La molecola è l’aggregato più piccolo di atomi diversi.

Limiti della Teoria di Dalton

Nonostante la sua importanza storica, la teoria atomica di Dalton presenta dei limiti evidenti alla luce delle scoperte successive, come:
– Le reazioni nucleari che possono trasformare un nucleo atomico in un altro con diverso numero atomico.
– L’esistenza degli isotopi, atomi con lo stesso numero atomico ma diverso numero di massa.
– Gli isobari, nuclidi con lo stesso numero di massa ma diverso numero atomico.
– La complessità dei composti organici che non seguono sempre rapporti semplici di atomi.
– L’allotropia, che si manifesta in specie dello stesso elemento con proprietà diverse.

In definitiva, la teoria atomica di Dalton rappresenta un passo fondamentale nella comprensione della struttura della materia, pur presentando dei limiti che le scoperte successive hanno contribuito ad evidenziare e affinare. La costante evoluzione della scienza ci porta ad approfondire sempre di più la conoscenza degli elementi costitutivi della realtà che ci circonda.

Acidificazione degli oceani

Fabrice Deseaux

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15 Agosto 2020

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L’impatto dell’acidificazione degli oceani sull’ecosistema è uno dei problemi ambientali più gravi che stanno interessando il nostro pianeta. Questo fenomeno è strettamente legato all’aumento delle emissioni inquinanti a partire dalla Rivoluzione Industriale, con le attività industriali e agricole che giocano un ruolo fondamentale in questo scenario.

Ci sono paesi che non sono pienamente consapevoli dei rischi legati all’inquinamento e che, per motivi economici, mettono in discussione l’esistenza stessa dei problemi ambientali, arrivando addirittura a ritirarsi dagli accordi internazionali come quelli di Parigi del 2015. Tuttavia, i danni ambientali sono evidenti a livello globale, con fenomeni come le piogge acide, l’effetto serra, la riduzione dell’ozonosfera, l’eutrofizzazione, la siccità e desertificazione, il dissesto idrogeologico, la fusione dei ghiacciai e fenomeni atmosferici eccezionali che mettono in pericolo la salute del pianeta Terra.

L’acidificazione degli oceani e il fenomeno del pH

L’acidificazione degli oceani è principalmente causata dall’incremento di biossido di carbonio nell’atmosfera, che si dissolve nelle acque marine. Questo fenomeno porta a un equilibrio tra l’anidride carbonica disciolta in acqua e quella presente in forma gassosa nell’atmosfera. Il calcolo della quantità di CO2 disciolta nell’acqua avviene attraverso la legge di Henry, che stabilisce la relazione tra la pressione parziale del gas CO2 e la sua concentrazione in soluzione.

La CO2 disciolta reagisce con l’acqua per formare acido carbonico, un acido diprotico che subisce una serie di equilibri di dissociazione. L’equilibrio tra acido carbonico, bicarbonato e ioni idrogeno ha una costante specifica che influisce sul pH dell’acqua. È stato osservato che dall’inizio della rivoluzione industriale il pH delle acque oceaniche superficiali è diminuito di circa 0.1 unità.

Attraverso lo studio delle reazioni chimiche che avvengono negli oceani, è possibile comprendere meglio l’entità dei cambiamenti causati dall’acidificazione e l’importanza di adottare misure per contrastare questo grave problema ambientale. L’equilibrio ecologico dei nostri mari e oceani dipende anche dalla nostra capacità di proteggere e preservare questi preziosi ecosistemi.

Impatto dell’acidificazione degli oceani sull’ambiente marino

L’acidificazione degli oceani rappresenta una minaccia significativa per molte specie marine a causa dell’aumento dei livelli di acidità. Questo fenomeno è stato causato principalmente dall’assorbimento di anidride carbonica atmosferica nell’acqua di mare, con conseguenze spesso devastanti.

Effetti sull’economia e sull’ecosistema marino

Molti organismi marini che possiedono scheletri o gusci composti principalmente da carbonato di calcio possono riscontrare difficoltà nella produzione e nella conservazione di tali strutture a causa dell’ambiente più acido. Specie come ostriche, vongole, ricci di mare, coralli di acque poco profonde e plancton calcareo sono particolarmente vulnerabili a queste variazioni.

Destino delle barriere coralline

L’acidificazione degli oceani ha un impatto significativo sulla capacità dei coralli, che costituiscono le barriere coralline, di produrre i loro scheletri. Studi recenti indicano che, entro la fine del secolo, le barriere coralline potrebbero erodere più velocemente di quanto riescano a ricostruirsi, compromettendo gravemente gli ecosistemi che queste strutture supportano.

Proiezioni future

Le stime basate sugli scenari di emissione di CO2 prevedono che entro la fine del secolo le acque superficiali del mare potrebbero diventare fino al 150% più acide. Questo porterà a un significativo abbassamento del pH oceanico, raggiungendo livelli mai registrati negli ultimi 20 milioni di anni.

Implicazioni socio-economiche

Oltre un miliardo di persone in tutto il mondo dipendono dall’oceano come fonte primaria di proteine, e centinaia di migliaia di posti di lavoro dipendono direttamente dal benessere delle specie marine. L’acidificazione degli oceani rappresenta dunque una minaccia non solo per l’ambiente marino, ma anche per l’economia e il sostentamento di numerose comunità.

In conclusione, è fondamentale adottare misure concrete per contrastare l’acidificazione degli oceani al fine di preservare la diversità biologica marina e garantire la sostenibilità delle risorse oceaniche per le generazioni future.

Preparazione di composti organometallici

Fabrice Deseaux

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14 Agosto 2020

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Preparazione di composti organometallici

Ruolo e Metodi di Sintesi dei Composti Organometallici

I composti organometallici sono sostanze chimiche con formula del tipo R-Me, caratterizzati da un legame tra un atomo di carbonio e un metallo come litio, magnesio, sodio, rame e zinco. Questi composti sono fondamentali nelle sintesi organiche poiché presentano un carbonio nucleofilo che può reagire con un carbonio elettrofilo in una molecola per formare un nuovo legame carbonio-carbonio.

Sintesi dei Composti Litio-Organici

I composti litio-organici più comuni come il n-butillitio, il metillitio e il t-butillitio vengono ottenuti tramite reazioni di ossidoriduzione. Ad esempio, l’equazione seguente illustra la sintesi di un composto litio-organico:
RX + 2 Li → RLi + LiX

Sintesi dei Composti Magnesio-Organici

I composti magnesio-organici, noti come reattivi di Grignard, si ottengono attraverso reazioni di ossidoriduzione. Un esempio di reazione per la sintesi di un composto magnesio-organico è il seguente:
RX + Mg → RMgX

Sintesi dei Composti Rame-Organici

I composti rame-organici più utilizzati sono i reagenti di Gilman, come i dialchilcuprati di litio, ottenuti dalla reazione tra un composto litio-organico e un alogenuro di rame (I). Un esempio di questa reazione è il seguente:
2 RLi + CuX → R2CuLi + LiX

I composti organometallici svolgono un ruolo chiave nelle reazioni sintetiche organiche, consentendo la formazione di nuovi legami carbonio-carbonio che sono cruciali in numerosi processi chimici.Composti organozinco: una breve panoramica

I composti organozinco sono composti organometallici che sono stati sintetizzati per la prima volta nel 1848 dal chimico britannico Edward Frankland. Questi composti sono ottenuti dalla reazione del dietilzinco con iodoetano in presenza di zinco metallico. A differenza dei composti magnesio-organici e litio-organici, i composti organozinco sono considerati meno reattivi nei confronti di aldeidi e chetoni.

Reattività e formazione

La formazione dei composti organozinco avviene attraverso la reazione di ossidoriduzione, secondo la seguente equazione: RX + Zn → RMgZn. In questa equazione, R rappresenta un gruppo alchilico che può essere primario, secondario, terziario, vinilico o arilico. Per facilitare questa reazione, è comune utilizzare come solvente l’etere dietilico o il tetraidrofurano.

Applicazioni e utilizzo

I composti organozinco trovano ampio impiego in diverse reazioni chimiche, tra cui la reazione di Simmons-Smith per la sintesi di ciclopropani. Grazie alle loro caratteristiche specifiche, i composti organozinco sono utilizzati in ambito sintetico per la produzione di composti ciclopropanici.

In conclusione, i composti organozinco rappresentano una classe importante di composti organometallici con diverse applicazioni e proprietà che li rendono dei catalizzatori efficaci in varie reazioni chimiche.

Bromurazione del carbonio benzilico

Fabrice Deseaux

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13 Agosto 2020

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Il Gruppo Benzilico: Definizione e Struttura

Il gruppo benzilico, rappresentato dalla formula C₆H₅CH₂-, è un importante gruppo funzionale presente in composti organici. Esso consiste in un anello benzenico con un atomo di carbonio adiacente, noto come carbonio benzilico, e gli atomi di idrogeno legati a questo carbonio sono chiamati idrogeni benzilici. È fondamentale distinguere il gruppo benzilico dal gruppo fenilico, dato dalla formula C₆H₅-.

Reattività del Gruppo Benzilico

Il gruppo benzilico mostra una notevole reattività a causa della risonanza all’interno dell’anello benzenico, che consente la delocalizzazione della carica. Ciò rende i suoi intermedi ionici o radicalici stabili. La presenza del gruppo benzilico influisce notevolmente sulle proprietà chimiche dei composti che lo contengono.

Bromurazione del Toluene

Il toluene, composto contenente un carbonio benzilico, può subire bromurazione in condizioni specifiche. Questo processo può avvenire tramite due meccanismi distinti: la sostituzione elettrofila aromatica e la bromurazione radicalica.

Nel caso della sostituzione elettrofila aromatica, il toluene reagisce con il bromo e un acido di Lewis come il bromuro di ferro (III) che funge da catalizzatore. Questa reazione porta alla formazione di o-bromotoluene e p-bromotoluene come prodotti.

Per la bromurazione radicalica, si forma il radicale Br· attraverso la scissione omolitica del bromo in presenza di luce. Il radicale Br· attacca un idrogeno benzilico causando la formazione di HBr e un radicale. Questo processo continua in una reazione a catena che porta alla bromurazione del toluene.

In conclusione, il gruppo benzilico è un elemento chiave nella chimica organica con un ruolo significativo nella reattività di vari composti organici. La sua capacità di delocalizzare la carica attraverso l’anello benzenico lo rende un gruppo funzionale interessante per numerosi processi chimici.La bromurazione benzilica è una reazione di sostituzione radicale in chimica organica che coinvolge la formazione di un radicale benzilico C6H5CH2·. Durante la seconda fase di propagazione, il radicale benzilico attacca una molecola di bromo, generando bromometil-benzene, noto come bromuro di benzile, e un radicale Br·. La terminazione della reazione avviene per combinazione di due radicali.

È fondamentale che il carbonio benzilico abbia almeno un atomo di idrogeno per garantire il corretto svolgimento della bromurazione radicalica. Se il carbonio benzilico è legato a tre sostituenti come tre gruppi -CH3, la reazione non si verifica.

Applicazioni

I prodotti ottenuti dalla bromurazione benzilica possono essere impiegati come precursori per la sintesi di altri composti. Ad esempio, reagendo il bromuro di benzile con NaN3 si ottiene un azide C6H5CH2N3, mentre con KSH si forma un tiolo C6H5CH2SH.

Questi composti rappresentano materie prime versatili per la sintesi di molteplici molecole organiche, sottolineando l’importanza e la versatilità della bromurazione benzilica in ambito sintetico.

Postulato di Fourier e conduzione del calore

Fabrice Deseaux

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12 Agosto 2020

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Postulato di Fourier e conduzione del calore

La trasmissione del calore, regolata dal postulato di Fourier, è uno dei principi fondamentali della fisica termica. Questo postulato afferma che il flusso di calore è proporzionale al gradiente di temperatura e all’area attraverso cui avviene il trasferimento di calore. In pratica, il calore si sposta da zone ad alta temperatura a zone a bassa temperatura, seguendo il gradiente termico.

Il processo di trasmissione del calore

La trasmissione del calore può avvenire attraverso differenti mezzi: conduzione, convezione e irraggiamento. La conduzione, in particolare, riguarda lo scambio di energia termica tra corpi solidi, liquidi o gassosi a contatto. Questo processo si basa sulla cessione di energia cinetica molecolare dalle zone a temperatura più elevate a quelle a temperatura più bassa.

L’importanza dell’enunciato di Clausius

L’enunciato di Clausius del secondo principio della termodinamica sostiene e interpreta il fenomeno della trasmissione del calore in modo rigoroso. È importante sottolineare che la trasmissione del calore è un aspetto chiave della fisica che influenza molti processi naturali e industriali.

Conducibilità termica e definizione di Fourier

La conducibilità termica è un parametro fondamentale che definisce la capacità di un materiale di condurre il calore. Essa è rappresentata dalla costante λ nel postulato di Fourier e quantifica la quantità di calore che passa attraverso un materiale in un secondo, con uno spessore di un metro e una differenza di temperatura di 1 Kelvin.

La conducibilità termica ha un’equazione dimensionale [W·m^-1·K^-1] ed è un indicatore importante per caratterizzare il comportamento di materiali diversi nella trasmissione del calore.

Ruolo dei materiali isolanti

I materiali isolanti svolgono un ruolo cruciale nel controllo della trasmissione del calore. Essi presentano una bassa conducibilità termica e sono utilizzati per isolare ambienti termicamente, limitando le perdite di calore.

In conclusione, la comprensione della trasmissione del calore e dei principi come il postulato di Fourier e la conducibilità termica sono fondamentali per diversi settori, dall’ingegneria alla climatizzazione, contribuendo a migliorare l’efficienza e la sostenibilità delle applicazioni termiche.Conducibilità Termica e Gradiente di Temperatura: Concetti Fondamentali

La conducibilità termica è una caratteristica che varia tra diversi materiali: il legno, il poliuretano e la fibra di vetro hanno una bassa conducibilità termica, mentre i metalli sono considerati conduttori con un elevato valore di conducibilità termica. Questa proprietà dipende non solo dal materiale stesso ma anche dallo stato di aggregazione, dalla temperatura, dalla pressione e dai trattamenti termici subiti.

La formula che descrive il flusso di calore è espressa attraverso il postulato di Fourier:

q_x = – λ A ΔT/ Δx

Dove λ rappresenta la conducibilità termica, A è l’area attraverso cui avviene il flusso di calore, ΔT è la differenza di temperatura e Δx è la distanza in cui avviene il trasferimento di calore.

Il gradiente di temperatura, rappresentato dal rapporto ΔT/ Δx, descrive la variazione della temperatura lungo la direzione del calore. Geometricamente, indica la pendenza di un grafico di temperatura rispetto alla distanza.

Poiché il calore si propaga dalle zone più calde a quelle più fredde, il gradiente di temperatura è negativo in direzione crescente di x. Per garantire un flusso termico positivo nella direzione corretta, è necessario introdurre un segno negativo nella formula.

Nel limite in cui Δx tende a zero, la formula può essere rappresentata in forma differenziale come:

q_x = – λ A ∂T/∂X

Così, la comprensione della conducibilità termica e del gradiente di temperatura è fondamentale per comprendere come il calore si propaga attraverso diverse sostanze e materiali.

Identificazione dello ione ammonio

Fabrice Deseaux

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11 Agosto 2020

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Riconoscere l’ione ammonio all’interno di una miscela sconosciuta può essere effettuato grazie alla sua reattività, poiché molti dei suoi sali, dopo essere stati sottoposti alla reazione con una base forte, rilasciano ammoniaca quando riscaldati.

Identificazione dell’ione ammonio tramite reattività

Quando l’ione ammonio si trova in presenza di una base, agisce come acido di Brønsted-Lowry secondo la seguente reazione:

NH₄⁺ + OH^– → NH₃ + H₂O

durante la quale si genera ammoniaca, che rappresenta la base coniugata dell’ione ammonio.

Reazioni di decomposizione dei sali di ammonio

Alcuni sali di ammonio, grazie alla decomposizione termica, rilasciano ammoniaca riconoscibile per il suo caratteristico odore pungente. Alcuni esempi includono:

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Solfato di ammonio

: (NH₄)₂SO₄ → 2 NH₃ + H₂SO₄
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Fosfato di ammonio

: (NH₄)₃PO₄ → 3 NH₃ + H₃PO₄
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Carbonato di ammonio

: (NH₄)₂CO₃ → 2 NH₃ + H₂CO₃
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Ioduro di ammonio

: NH₄I → NH₃ + HI

Inoltre, dopo il riscaldamento, l’ioduro di idrogeno si decomprime nei suoi elementi, e l’iodio può essere identificato per il suo tipico colore viola:

2 HI → H₂ + I₂

Altri sali di ammonio e le loro decomposizioni termiche

Alcuni sali di ammonio, come il bicromato di ammonio, non producono ammoniaca in seguito alla decomposizione termica. Ad esempio, il bicromato di ammonio si decompone in ossido di cromo (III), che presenta un caratteristico colore verde:

(NH₄)₂Cr₂O₇ → Cr₂O₃ + N₂ + 4 H₂O

Inoltre, riscaldando una miscela di NH₄Cl e bicromato di potassio, si forma ossido di cromo (III):

2 NH₄Cl + K₂Cr₂O₇ → N₂ + Cr₂O₃ + 2 KCl + 4 H₂O

Infine, riscaldando il perclorato di ammonio a temperature superiori a 200°C, si ottiene azoto, ossigeno, cloro e acqua:

2 NH₄ClO₄ → N₂ + Cl₂ + 2 O₂ + 4 H₂O

Questi processi di decomposizione termica forniscono un metodo efficace per identificare la presenza di specifici sali di ammonio in una miscela incognita.

Alcol stearilico: proprietà, usi

Fabrice Deseaux

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10 Agosto 2020

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L’alcol stearilico: caratteristiche e utilizzo

L’alcol stearilico, noto anche come ottadecan-1-olo, è un alcol grasso a lunga catena che si trova naturalmente nei lipidi plasmalogeni dell’uomo. Questo composto, composto da 18 atomi di carbonio, è presente nel burro di cacao, nel burro di karitè e nella pianta Mikania cordifolia.

Proprietà

L’alcol stearilico si presenta come granuli bianchi solidi a temperatura ambiente e ha una temperatura di fusione leggermente superiore ai 59 °C. È poco solubile in acqua, ma solubile in acetone, benzene, etanolo, cloroformio, eteri e oli vegetali. Grazie alla sua bassa tossicità, viene comunemente impiegato nella produzione di cosmetici.

Sintesi

L’alcol stearilico può essere ottenuto da grassi e oli naturali o dall’acido stearico attraverso un processo di idrogenazione catalitica.

Usi

Questo alcol grasso trova impiego in agenti tensioattivi, lubrificanti, emulsioni, resine e unguenti, nonché come sostituto dell’alcol cetilico e degli agenti antischiuma. Nei cosmetici, viene utilizzato come emolliente, stabilizzante, agente antischiuma ed emulsionante. Aiuta a nutrire pelle e capelli, rendendoli morbidi e lisci. Inoltre, è utilizzato in prodotti in stick come deodoranti e antitraspiranti per emulsionare i principi attivi con la base cerosa.

In ambito cosmetico, l’alcol stearilico svolge anche un ruolo importante come agente addensante e gelificante per mantenere la consistenza uniforme dei prodotti sulla pelle. Approvato dalla Food and Drug Administration per l’uso alimentare, può essere impiegato nei contenitori per alimenti. Inoltre, viene utilizzato come ingrediente nei farmaci da banco a una concentrazione massima dell’8%.

In conclusione, l’alcol stearilico è un componente versatile con numerose applicazioni nel settore cosmetico e farmaceutico, grazie alle sue proprietà e alla sicurezza d’uso riconosciuta dalle autorità regolatorie.

Minoxidil: crescita dei capelli

Fabrice Deseaux

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9 Agosto 2020

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Il Potenziale del Minoxidil nella Cura dell’Alopecia

Il minoxidil è un composto organico di sintesi con proprietà interessanti. Presenta un anello piperidinico e uno piridinico, conferendo al composto caratteristiche uniche. La sua formula molecolare è C₉H₁₅N₅O ed è scarsamente solubile in acqua ma solubile in metanolo e glicole propilenico.

Evoluzione e Approvazione

La storia del minoxidil inizia negli anni ’50, quando presso i laboratori della Upjohn Company negli USA venivano studiati farmaci per l’ulcera. Il minoxidil è emerso per la sua efficacia nel trattamento dell’ipertensione grazie alle sue proprietà vasodilatatorie. L’approvazione da parte della Food and Drug Administration per l’utilizzo contro l’alta pressione sanguigna risale al 1963. Successivamente, si scoprì che il minoxidil promuoveva la crescita dei capelli, portando all’approvazione per l’alopecia androgenetica.

Composizione e Veicoli

La soluzione di minoxidil contiene ingredienti inattivi come acqua, etanolo e glicole propilenico, utilizzati come veicoli per aumentarne la solubilità. Il glicole propilenico facilita il rilascio del farmaco nei follicoli piliferi, mentre nell formula della schiuma di minoxidil si trovano alcol cetilico, alcol stearilico e butilidrossitoluene per evitare l’effetto irritante.

Meccanismo d’Azione

Nonostante l’ampio utilizzo, il meccanismo alla base dell’azione del minoxidil nella crescita dei capelli non è del tutto chiaro. Tuttavia, si ritiene che il minoxidil agisca come vasodilatatore arteriolare, aprendo i canali del potassio sulla muscolatura liscia delle arterie periferiche. Questo processo può favorire la proliferazione cellulare e la sintesi del DNA nelle fasi iniziali del ciclo cellulare.

Il metabolita attivo del minoxidil, il minoxidil solfato, sembra essere responsabile dell’effetto positivo sulla crescita dei capelli. Tale conversione è facilitata da un enzima chiamato sulfotransferasi, presente nei follicoli piliferi. L’efficacia del trattamento topico può variare a seconda dell’attività enzimatica individuale.

Considerazioni Finali

Per ottenere i massimi benefici dal minoxidil, è essenziale un’applicazione costante. L’interruzione del trattamento può portare a una progressiva caduta dei capelli entro poche settimane. La ricerca continua a delucidare il meccanismo d’azione del minoxidil nella promozione della crescita dei capelli, offrendo nuove prospettive per il trattamento dell’alopecia.

Alcol cetilico: sintesi, uso in cosmesi

Fabrice Deseaux

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8 Agosto 2020

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L’alcol cetilico, noto anche come 1-esadecanolo, è un alcol grasso lineare composto da sedici atomi di carbonio e con formula CH3(CH2)14CH2OH. Dopo la fine della produzione dall’olio di balena, attualmente viene prodotto principalmente dall’industria petrolifera o da oli vegetali come l’olio di palma e l’olio di cocco.

Scoperto nel 1817 dal chimico francese Michel Eugène Chevreul trattando una sostanza cerosa ottenuta dall’olio di capodoglio con idrossido di potassio, l’alcol cetilico si presenta come un solido ceroso a temperatura ambiente, sotto forma di cristalli bianchi. È insolubile in acqua ma solubile in diversi solventi organici come etere, cloroformio, benzene, alcol isopropilico e acetone. Questa sostanza è stabile e poco reattiva.

Proprietà

L’alcol cetilico è noto per la sua stabilità e poca reattività a temperatura ambiente, oltre alla sua solubilità in vari solventi organici.

Sintesi dell’alcol cetilico

Esistono diversi metodi per ottenere l’alcol cetilico, tra cui la riduzione dell’acido palmitico e del palmitato di etile con l’uso di catalizzatori come il litio alluminio idruro.

Usi

L’alcol cetilico trova ampio impiego nell’industria cosmetica, essendo presente in prodotti come shampoo, creme e lozioni. Il suo utilizzo è particolarmente diffuso nelle creme idratanti per contrastare la pelle secca, ruvida, squamosa e pruriginosa, oltre a lievi irritazioni cutanee.

Questo ingrediente ha proprietà emollienti, lubrificanti e lenitive, ed è un eccellente emulsionante che permette di combinare oli e acqua in modo uniforme. Grazie a queste caratteristiche, contribuisce a conferire ai prodotti cosmetici una consistenza morbida che si distribuisce facilmente sulla pelle e sui capelli.

Inoltre, l’alcol cetilico agisce anche come addensante, modulando la viscosità delle creme e delle lozioni. Grazie a queste varie proprietà, è largamente utilizzato in prodotti per la cura personale come creme idratanti, shampoo, trattamenti anti età, tinture per capelli e lozioni.

Oltre al settore cosmetico, viene impiegato anche in ambito industriale come componente di carburanti, intermedi chimici e plastificanti, e come lubrificante per bulloni e dadi nelle applicazioni manifatturiere.

Cosmetici e chimica

Fabrice Deseaux

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7 Agosto 2020

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L’evoluzione dei cosmetici nel corso della storia ha visto l’utilizzo di sostanze oleose, unguenti e maschere di bellezza sin dall’Antico Egitto, circa nel 5000 a.C. Questi prodotti, sebbene utilizzati per rendere più attraente l’aspetto esteriore, spesso contenevano ingredienti tossici e dannosi per la salute.

L’utilizzo di sostanze dannose nei cosmetici nell’antichità

Nella Magna Grecia, ad esempio, era comune l’utilizzo di derivati del piombo per ottenere una pelle più chiara, come il carbonato basico di piombo. Allo stesso modo, nell’antica Roma veniva impiegato il “minio”, un ossido misto di piombo, per conferire un colore rosato alle guance e alle labbra. Tuttavia, queste pratiche avevano effetti nocivi sul sangue, sul sistema nervoso e sui reni.

Anche in epoche successive, sono stati usati ingredienti dannosi nei cosmetici, come il catrame per scurire le ciglia o creme contenenti acetato di piombo.

L’importanza della sicurezza nei cosmetici moderni

Solo nel XX secolo, con lo sviluppo della chimica, le aziende cosmetiche e gli enti regolatori hanno posto maggiore attenzione alla sicurezza e alla salute dei consumatori. Questo ha portato a un’impegno costante nel garantire prodotti cosmetici sicuri ed efficaci.

Composizione dei prodotti cosmetici moderni

Oggi sul mercato esistono migliaia di prodotti cosmetici, ognuno con la propria formulazione unica. Tuttavia, la maggior parte di essi contiene una combinazione di ingredienti principali, tra cui acqua, emulsionanti, conservanti, addensanti, emollienti, pigmenti, fragranze e stabilizzanti di pH.

Acqua

L’acqua è un ingrediente fondamentale in molti cosmetici, costituendo la base per lozioni, deodoranti, shampoo, creme e balsami. Può essere acqua distillata o purificata e viene utilizzata come solvente ed emulsionante.

Emulsionanti

Gli emulsionanti sono ingredienti cruciali nei cosmetici per evitare la separazione di liquidi non miscibili. Questi composti riducono la tensione superficiale tra componenti idrofili e lipofili, facilitando la miscelazione. Tra gli emulsionanti comuni troviamo esteri di acidi grassi come il glicerolo monostearato, lecitina, tensioattivi come il sodio cocoil glicinato, derivati dell’olio di ricino e alcoli grassi come l’alcol cetilico.

Conservanti

I conservanti sono utilizzati nei cosmetici per preservarne la durata e prevenire la crescita di microrganismi dannosi come batteri e funghi che possono proliferare negli ambienti umidi. Tra i conservanti più comuni troviamo il triclosano, il triclocarban, il fenossietanolo, il benzoato di benzile, l’alcol benzilico, l’acido salicilico, i parabeni e alcuni oli essenziali.

Addensanti

Gli addensanti migliorano la consistenza e la viscosità dei prodotti cosmetici, contribuendo anche ad idratare la pelle. Essi possono essere suddivisi in diverse categorie:
– Addensanti lipidici come l’alcol cetilico, l’acido stearico e la cera carnauba.
– Addensanti di origine naturale come la gomma di xantano e la gomma di guar.
– Addensanti minerali tra cui magnesio alluminio silicato, silice e bentonite.
– Addensanti sintetici come il carbomer, che è un polimero dell’acido acrilico e viene spesso impiegato nella formulazione di creme e gel trasparenti.

Emollienti

Gli emollienti sono sostanze grasse che hanno il compito di ammorbidire la pelle rendendola più elastica e liscia, prevenendo la disidratazione e integrando i lipidi naturali della pelle. Essi possono essere di origine naturale come la cera d’api, l’olio di oliva, l’olio di cocco, l’ossido di zinco e la lanolina, oppure di origine sintetica come la vaselina e gli oli minerali.

Pigmenti

Per creare i vari colori dei rossetti, smalti, fondotinta e ombretti, vengono impiegati diversi pigmenti. Tra i pigmenti utilizzati troviamo quelli di origine minerale come gli ossidi di cromo e ferro. Questi pigmenti permettono di ottenere una vasta gamma di colorazioni per i prodotti cosmetici.

Pigmenti in Cosmetica: Caratteristiche e Utilizzo

I pigmenti utilizzati in cosmetica sono sostanze coloranti di origine naturale o sintetica che conferiscono colore ai prodotti cosmetici. Essi possono essere suddivisi in pigmenti organici e inorganici.

Pigmenti Organici e Inorganici

I pigmenti organici si dividono in due gruppi principali: le lacche e i veri pigmenti. Le lacche sono ottenute assorbendo su supporti inerti le soluzioni acquose dei coloranti, mentre i veri pigmenti sono privi di ioni metallici, risultando così più stabili nel tempo.

Esempi di Pigmenti

Tra i pigmenti inorganici più comuni troviamo il biossido di titanio, gli ossidi di ferro e cromo, e il ferrocianuro ferrico. Inoltre, esistono anche i pigmenti perlescenti costituiti da cristalli ad elevato indice di rifrazione come la mica bianca.

Fragranze nei Cosmetici

Le fragranze vengono utilizzate per conferire profumi accattivanti ai cosmetici. Spesso, le miscele di sostanze aromatiche sono mantenute segrete dai produttori, il che può rappresentare una sfida per i consumatori allergici che desiderano fare scelte consapevoli.

Stabilizzanti di pH in Cosmetica

Gli stabilizzanti di pH sono essenziali per mantenere l’efficacia e la stabilità dei prodotti cosmetici. Essi aiutano a regolare il pH dei cosmetici entro un intervallo compatibile con la pelle umana, garantendo che colore, viscosità e stabilità siano mantenuti nel tempo.

Esempi di Stabilizzanti di pH

Per abbassare il pH di una formulazione cosmetica, vengono spesso utilizzati l’acido citrico e l’acido lattico, mentre per aumentare il pH si ricorre al bicarbonato di sodio.

In conclusione, i pigmenti, le fragranze e gli stabilizzanti di pH sono componenti fondamentali nella formulazione dei prodotti cosmetici, garantendo sia la parte estetica che l’efficacia dei cosmetici stessi.

Nitrato di ammonio: sintesi, reazioni,fertilizzanti, esplosivi, ghiaccio istantaneo

Fabrice Deseaux

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6 Agosto 2020

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Nitrato di ammonio: sintesi, reazioni,fertilizzanti, esplosivi, ghiaccio istantaneo

Il nitrato di ammonio è un composto inorganico con la formula NH4NO3 . Si presenta sotto forma di cristalli bianchi, altamente solubili in acqua, dove si dissocia in ioni ammonio e ioni nitrato attraverso una reazione endotermica.

Utilizzi

Il nitrato di ammonio si trova comunemente in natura insieme al nitrato di potassio nel minerale Gwihabaite. Questo composto è ampiamente impiegato nell’ambito agricolo come fertilizzante ricco di azoto e trova impiego anche come componente in miscele esplosive impiegate in miniere, cave ed edilizia civile.

Sintesi

La sintesi del nitrato di ammonio avviene attraverso la reazione tra ammoniaca e acido nitrico concentrato secondo la seguente formula: NH3 + HNO3 → NH4NO3. Inoltre, si può ottenere nitrato di ammonio attraverso reazioni di doppio scambio, come ad esempio:
– Cloruro di ammonio e nitrato di argento: NH4Cl + AgNO3 → NH4NO3 + AgCl
– Solfato di ammonio e nitrato di bario: (NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → 2 NH4NO3 + BaSO4
– Carbonato di ammonio e nitrato di calcio: (NH4)2CO3 + Ca(NO3)2 → 2 NH4NO3 + CaCO3
– Nitrato di piombo e ioduro di ammonio: Pb(NO3)2 + 3 NH4I → 2 NH4NO3 + PbI2

Decomposizione Termica

Il nitrato di ammonio subisce decomposizione termica a diverse temperature, producendo vari prodotti reattivi:
– A 260 °C: 2 NH4NO3 → N2 + 2 NO + 4 H2O
– A 320 °C: NH4NO3 → N2O + 2 H2O
– A 560 °C: 8 NH4NO3 → 5 N2 + 4 NO + 2 NO2 + 16 H2O
– A 860 °C: 4 NH4NO3 → 3 N2 + 2 NO2 + 8 H2O
– A 950 °C: 2 NH4NO3

Il nitrato di ammonio è un composto versatile con diversi impieghi e reattività che lo rendono di interesse in vari settori industriali e scientifici.

Il Nitrato di Ammonio: Caratteristiche e Utilizzi

Il nitrato di ammonio è un composto chimico ampiamente utilizzato per diversi fini, che vanno dal fertilizzante all’esplosivo. Le sue proprietà chimiche lo rendono un materiale versatile in diverse applicazioni.

Proprietà e Reazioni

Il nitrato di ammonio può subire reazioni esotermiche, come la seguente:
$$2 NH_4NO_3(s) → 2 N_2 + O_2 + 4 H_2O$$
Queste reazioni possono generare composti gassosi e, in alcune condizioni, possono diventare esplosive se non controllate.

Usi

# Fertilizzante

Il nitrato di ammonio è comunemente impiegato come fertilizzante a causa del suo contenuto di azoto, con il 35% approssimativo di azoto. Questa sostanza fornisce azoto sotto forma di NH₄⁺ e NO₃⁻, che vengono assorbiti o convertiti dalle radici delle piante in modo efficiente.

# Esplosivo

In combinazione con gasolio e altri componenti, il nitrato di ammonio costituisce una miscela esplosiva conosciuta come ANFO, utilizzata nell’estrazione di carbone e metalli. Anche se non è classificato come pericoloso, in determinate circostanze può diventare estremamente letale, specialmente se a contatto con un carburante o sottoposto a elevate pressioni e temperature.

# Ghiaccio Istantaneo

Il nitrato di ammonio è presente anche in sacchetti di “ghiaccio istantaneo”, dove, mescolandolo con acqua, si ha una reazione che assorbe calore e crea un effetto di raffreddamento istantaneo. Questo processo è molto rapido e produce ghiaccio che può durare per un breve periodo di tempo.

Incidenti e Regolamentazioni

A causa della sua pericolosità in determinate condizioni, il nitrato di ammonio è regolamentato in molti paesi per motivi di sicurezza. Incidenti come l’esplosione di Oklahoma City e l’incidente di Beirut del 2020 evidenziano i rischi associati a questo composto e la necessità di un adeguato controllo e stoccaggio.

In conclusione, il nitrato di ammonio è un composto chimico dalle molteplici applicazioni, che va maneggiato con estrema attenzione per evitare situazioni pericolose. La sua versatilità lo rende un materiale prezioso in vari settori, ma la sua gestione richiede la massima cautela per prevenire incidenti e garantire la sicurezza pubblica.

Idrogenonio: lo spazio oltre la Terra

Fabrice Deseaux

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5 Agosto 2020

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L’utilizzo dell’idrogenonio come strumento diagnostico nella ricerca astronomica

L’idrogenonio, con formula H3+, è uno dei cationi più diffusi nello spazio interstellare, dopo l’idrogeno molecolare, ed è considerato un precursore fondamentale per la formazione di quasi tutte le molecole osservate nell’Universo.

Ruolo dell’idrogenonio in astronomia

Gli astronomi utilizzano l’idrogenonio come indicatore di temperatura e come orologio cosmologico per studiare le condizioni attorno ai pianeti del sistema solare. Questo catione svolge un ruolo cruciale nell’aiutare a comprendere gli eventi astrochimici e l’evoluzione delle molecole nello spazio.

Storia dell’idrogenonio

La scoperta dell’idrogenonio risale al 1911, ad opera del fisico britannico Joseph John Thomson, che lo identificò tramite uno spettrometro di massa. Inizialmente, vi fu dibattito scientifico sulla sua esistenza, ma negli anni successivi si comprese che poteva essere stabile in determinate condizioni. Nel 1989, gli scienziati individuarono per la prima volta il segnale di H3+ proveniente da Giove.

Caratteristiche strutturali dell’idrogenonio

La struttura dell’idrogenonio è quella di un triangolo equilatero con una lunghezza di legame di 0.90 Å e un’energia di legame di circa 104 kcal/mol. Questo catione presenta un legame in cui un unico orbitale molecolare è delocalizzato sui tre atomi di idrogeno, conferendo alla molecola caratteristiche uniche.

Importanza dell’idrogenonio nello spazio

L’idrogenonio emette luce infrarossa a lunghezze d’onda specifiche che possono viaggiare per lunghe distanze nello spazio senza subire ostacoli, consentendo un’osservazione dettagliata da parte dei telescopi sulla Terra. Questo catione è stato individuato in varie regioni dell’Universo, tra cui le atmosfere superiori di Saturno e Urano, aprendo nuove prospettive di studio per gli scienziati.

In conclusione, l’idrogenonio rappresenta un importante strumento per studiare i fenomeni astrochimici e comprendere meglio l’evoluzione delle molecole nello spazio cosmico, contribuendo significativamente alla nostra conoscenza dell’Universo e dei suoi processi.

L’importanza della Temperatura e della Densità dell’Idrogenonio

La conoscenza della temperatura e della densità dell’idrogenonio può fornire preziose informazioni sull’ambiente circostante. Questo ione, quando interagisce con la luce solare o con altre molecole, assorbe energia e rilascia luce a lunghezze d’onda specifiche dello spettro I.R. L’intensità dell’energia emessa varia in base alla temperatura della molecola, consentendo di utilizzare l’idrogenonio come un termometro virtuale nello spazio.

Le Reazioni dell’Idrogenonio

La molecola più comune nello spazio è l’idrogeno, che può perdere un elettrone tramite i raggi cosmici ad alta energia:

H2 → H2+ + 1 e-

L’ione H2+ può reagire con un’altra molecola di H2 per formare l’ione H3+:

H2+ + H2 → H3+ + H

Questo catione gioca un ruolo cruciale come precursore di reazioni chimiche, trasferendo un protone a molecole neutre.

Osservazioni Oltre il Sistema Solare

Gli astrochimici sono attualmente impegnati nella ricerca dell’idrogenonio negli esopianeti, cioè pianeti che orbitano intorno a stelle diverse dal Sole e quindi al di fuori del nostro sistema solare. Se venissero individuate le tipiche emissioni luminose dell’ione, questo potrebbe indicare la presenza di un’ionosfera sul pianeta. Lo studio di quest’ultima potrebbe fornire informazioni cruciali sulle condizioni del pianeta e sulla possibilità della presenza di vita.

Per ulteriori approfondimenti sulla densità dei gas e sullo spettro elettromagnetico della luce, ti consiglio di visitare i seguenti link: [densità dei gas esercizi svolti](https://chimica.today/stechiometria/densita-dei-gas-esercizi-svolti/) e [spettro elettromagnetico della luce](https://chimica.today/chimica-fisica/lo-spettro-elettromagnetico-della-luce/).