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Cubano: struttura, sintesi, usi

Fabrice Deseaux

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23 Ottobre 2019

Il Cubano: Un Idrocarburo Policiclico Alifatico dalle Potenziali Applicazioni Esplosive

Il Cubano è un idrocarburo policiclico alifatico solido e cristallino con formula chimica C8H8, scoperto nel 1964 dai chimici Philip Eaton e Thomas Cole. Il suo nome deriva dalla particolare disposizione degli 8 atomi di carbonio nella struttura a forma di cubo.

Prima della sua sintesi, si riteneva che la struttura del Cubano fosse altamente instabile a causa degli angoli di legame di 90° imposti agli atomi di carbonio ibridati sp3. Tuttavia, dopo la sua sintesi, è emerso che il composto è stabile dal punto di vista cinetico e non tende a decomporsi.

Sintesi del Cubano

Il Cubano è stato sintetizzato a partire dal 2-ciclopentenone trattato con la N-bromosuccinimmide in tetracloruro di carbonio, attraverso una serie di reazioni dal meccanismo piuttosto complesso.

Potenziali Applicazioni

Il Cubano, nonostante fosse inizialmente considerato una curiosità accademica, ha dimostrato di avere possibili utilizzi. L’ottanitrocubano, un suo derivato in cui gli atomi di idrogeno sono sostituiti da gruppi -NO2, può essere impiegato come esplosivo grazie alla sua elevata velocità di detonazione, superiore a quella di altri esplosivi conosciuti.

La reazione esplosiva di decomposizione del Cubano modificato è la seguente: C8(NO2)8 → 8 CO2 + 4 N2. Questo esplosivo non richiede ossigeno e non produce vapore acqueo, riducendo così la visibilità. Tuttavia, al momento il suo alto costo di produzione costituisce ancora un problema.

Essendo uno degli idrocarburi saturi più densi, il Cubano potrebbe trovare impiego anche come componente in composti oligomerici nel campo della scienza dei materiali, sfruttando la sua peculiare geometria.

Carburo di silicio o carborundum: struttura, proprietà

Fabrice Deseaux

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21 Ottobre 2019

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Carburo di silicio o carborundum: struttura, proprietà

Il carburo di silicio: un materiale ceramico dalle alte prestazioni

Il carburo di silicio, conosciuto anche come carborundum e con formula CSi, è un materiale ceramico caratterizzato da un’elevata durezza, posizionandosi tra il diamante e il corindone nella scala di Mohs. Nonostante si trovi nel raro minerale moissanite, viene principalmente prodotto sinteticamente.

La scoperta e la struttura del carburo di silicio

Nel 1891, il chimico statunitense Edward Goodrich Acheson, durante i suoi studi per la creazione di diamanti artificiali, osservò cristalli lucenti derivanti dalla reazione tra biossido di silicio e carbonio, producendo carburo di silicio secondo la seguente equazione: SiO2 + 3 C → SiC + 2 CO.

La struttura tetraedrica del carburo di silicio vede atomi di carbonio e silicio legati tra loro in un reticolo cristallino tramite forti legami chimici.

Proprietà e utilizzi del carburo di silicio

Il carburo di silicio è noto per la sua durezza, resistenza agli agenti chimici e all’ossidazione. A contatto con l’aria sviluppa uno strato protettivo di biossido di silicio. Le sue caratteristiche uniche, come l’alto punto di fusione, la resistenza all’ossidazione, la conducibilità termica e la resistenza meccanica, lo rendono ideale per applicazioni in ambito aerospaziale, biomateriali e semiconduttori.

Le ceramiche a base di carburo di silicio, a basso contenuto di impurità, mantengono la loro resistenza a temperature estremamente elevate, fino a 1600 °C. La conducibilità elettrica del materiale lo rende utile in elementi riscaldanti a resistenza per forni elettrici, nonché come componente fondamentale nei termistori.

Recentemente, si sta esplorando l’utilizzo del carburo di silicio in applicazioni biomediche, grazie alla sua biocompatibilità. L’integrazione con materiali come il grafene ha portato alla creazione di una nuova classe di materiali ibridi altamente promettenti, che combinano le migliori proprietà di entrambi i componenti.

Composti aromatici: proprietà

Fabrice Deseaux

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18 Ottobre 2019

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Composti aromatici: struttura, nomenclatura e proprietà

I composti aromatici sono caratterizzati dalla presenza di uno o più anelli aromatici nella loro struttura, che consiste in sistemi ciclici planari. In questi composti, tutti gli atomi coinvolti condividono un totale di 4n+2 elettroni, dove n è un numero positivo.

Un esempio comune di composto aromatico è il benzene, capostipite di questa famiglia, insieme ai suoi derivati come toluene, xilene, fenolo, benzaldeide e naftalene.

Nomenclatura dei composti aromatici

La nomenclatura dei composti aromatici può presentare nomi comuni storicamente usati in alternativa alla nomenclatura IUPAC standardizzata. Ad esempio, il metilbenzene è anche chiamato toluene e il dimetilbenzene è noto come xilene.

Se un composto aromatico contiene due sostituenti, possono formarsi tre isomeri diversi in base alla posizione dei gruppi. L’isomero in cui i gruppi sono su atomi di carbonio adiacenti è detto “orto”, indicato come “o”, mentre secondo la nomenclatura IUPAC corrisponde alla posizione 1,2-.

Analogamente, se i gruppi sono posizionati in carboni alternati, l’isomero è denominato “meta” (indicato come “m-“) mentre nella nomenclatura IUPAC corrisponde alla posizione 1,3-. Infine, se i sostituenti sono su atomi di carbonio opposti, si parla di isomero “para” (indicato come “p-“) che corrisponde alla posizione 1,4-.

Proprietà dei composti aromatici

I composti aromatici sono generalmente apolari e non miscibili con l’acqua. Sono comunemente impiegati come solventi per altre sostanze non polari grazie alla loro bassa reattività. A causa del loro elevato rapporto tra carbonio e idrogeno, bruciano con una fiamma gialla fuligginosa. Questi composti sono ampiamente utilizzati nella produzione di prodotti chimici e polimeri.

Reattività dei composti aromatici

Un tratto distintivo dei composti aromatici è la loro capacità di essere stabilizzati per risonanza, che li differenzia da composti insaturi come alcheni e alchini. Questa stabilità per risonanza impedisce di solito le reazioni di addizione che potrebbero interrompere l’aromaticità della struttura.

In conclusione, i composti aromatici mostrano proprietà uniche e una reattività peculiare che li rendono fondamentali in numerosi settori della chimica e dell’industria.

Reattività dell’anello aromatico alle Sostituzioni Elettrofile

Le sostituzioni elettrofile aromatiche, come la nitrazione, solfonazione, alogenazione, alchilazione e acilazione di Friedel Crafts, sono reazioni comuni che coinvolgono l’anello aromatico. La reattività dell’anello dipende dalla presenza di sostituenti attivanti o disattivanti.

Gruppi Attivanti e Disattivanti nell’Ammine Aromatiche

Se un composto aromatico contiene un sostituente attivante o disattivante, la sua reattività verso un elettrofilo varia. I gruppi attivanti rendono l’anello più reattivo, mentre quelli disattivanti lo rendono meno reattivo nei confronti dell’elettrofilo.

Influenza dei Gruppi Sostituenti sull’Orientamento della Reazione

La presenza di gruppi attivanti sulla struttura aromatica favorisce l’orientamento dell’elettrofilo verso le posizioni orto e para, mentre i gruppi disattivanti favoriscono l’orientamento in posizione meta.

Reazioni di Sostituzione Nucleofila Aromatica

Gli alogenuri arilici possono subire reazioni di sostituzione nucleofila aromatica tramite un meccanismo di addizione-eliminazione, che coinvolge l’attacco nucleofilo seguito dall’eliminazione di un gruppo.

Per approfondire gli argomenti trattati in questo articolo, ti invitiamo a consultare i seguenti link:

– [Sostituzione Elettrofila Aromatica](https://chimica.today/chimica-organica/sostituzione-elettrofila-aromatica)
– [Meccanismo di Nitrazione e Solfonazione del Benzene](https://chimica.today/chimica-organica/nitrazione-e-solfonazione-del-benzene)
– [Alchilazione e Acilazione di Friedel Crafts](https://chimica.today/chimica-organica/reazioni-di-friedel-crafts-alchilazioni-e-acilazioni)
– [Gruppi Attivanti e Disattivanti nelle Reazioni di Sostituzione](https://chimica.today/chimica-organica/gruppi-attivanti-e-disattivanti-nelle-reazioni-di-sostituzione)
– [Elettrofili e la Loro Interazione con gli Anelli Aromatici](https://chimica.today/chimica-organica/elettrofili)
– [Alogenuri Arilici e le Loro Reazioni](https://chimica.today/chimica-organica/alogenuri-arilici)
– [Sostituzione Nucleofila Aromatica e il Suo Meccanismo](https://chimica.today/chimica-organica/sostituzione-nucleofila-aromatica)

Acido cromico: sintesi, dissociazione, usi

Fabrice Deseaux

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13 Ottobre 2019

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Acido cromico: sintesi, dissociazione, usi

Acido Cromico: Caratteristiche e Utilizzi

L’

acido cromico

, con formula H₂CrO₄, è un solido cristallino di colore rosso scuro noto per le sue proprietà ossidanti e corrosive. Il cromo presente in questo composto ha un numero di ossidazione di +6, conferendogli un’elevata reattività. Scoperto nel 1798 dal chimico francese Louis Nicolas Vauquelin, l’acido cromico è coinvolto nella formazione di sali rossi carminio in presenza di argento.

Struttura e Sintesi

La struttura dell’acido cromico è caratterizzata da due atomi di idrogeno legati a due atomi di ossigeno e da due atomi di ossigeno legati all’atomo di cromo tramite doppi legami.

Per la sua sintesi, l’acido cromico può essere generato in diversi modi. Può provenire dalla reazione del cromato di potassio o sodio con acido solforico, dal bicromato di potassio o sodio con acido solforico, oppure dalla reazione dell’ossido di cromo (VI) con acqua.

Dissociazione e Equilibrio

Simile all’acido solforico, l’acido cromico mostra una forte dissociazione nella prima fase. Tuttavia, la determinazione della costante di equilibrio risulta complessa a causa della tendenza dell’acido idrogeno cromico a dimerizzarsi a bicromato, e della possibilità di protonazione dell’ione dicromato.

Usi e Applicazioni

L’acido cromico, noto anche come reagente di Jones, viene utilizzato come agente ossidante in soluzioni acquose di acido solforico e acetone. La sua azione ossidante è impiegata nel passaggio degli alcoli primari ad aldeidi, degli alcoli secondari a chetoni, e delle aldeidi ad acidi carbossilici.

In ambito industriale, l’acido cromico è impiegato nella pulizia della vetreria di laboratorio attraverso la miscela cromica ottenuta dalla combinazione di bicromato di potassio e acido solforico. Inoltre, il cromo esavalente presente nell’acido cromico e nei suoi derivati trova utilizzo nei processi di cromatura dei metalli, nella conservazione del legno, negli smalti ceramici e nella produzione di vetri colorati.

Pila Daniell: reazioni, potenziale

Fabrice Deseaux

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12 Ottobre 2019

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La Pila Daniell: Innovazione e Rivoluzione nella Storia dell’Elettronica

Nel lontano 1836, il brillante chimico britannico John Frederic Daniell diede vita a una delle invenzioni più rivoluzionarie nel campo dell’elettronica: la pila Daniell. Questo dispositivo, che porta il suo nome ancora oggi, si basava sul prototipo ideato da Alessandro Volta, il primo a realizzare un meccanismo in grado di trasformare energia chimica in energia elettrica.

Composizione e Funzionamento della Pila Daniell

La pila Daniell è composta da due contenitori separati, ciascuno riempito con una soluzione ionica specifica. In uno è presente una soluzione di solfato di zinco con una lamina di zinco metallico immersa, mentre nell’altro troviamo una soluzione di solfato di rame con una lamina di rame metallico.

Queste due soluzioni sono collegate da un ponte salino, che garantisce il contatto ionico tra di esse. Collegando le due lamine metalliche con un conduttore contenente uno strumento per misurare la corrente elettrica, si crea un flusso di elettroni dallo zinco al rame, generando energia.

Reazioni all’interno della Pila Daniell

Le reazioni all’interno della pila avvengono in due semicelle galvaniche. Nel primo contenitore, la lamina di zinco subisce un’ossidazione secondo la semireazione Zn → Zn²⁺ + 2 e^–. Nell’altro, gli ioni rame presenti si riducono secondo la semireazione Cu²⁺ + 2 e^– → Cu, dando vita alla reazione complessiva Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu.

Potenziale della Pila Daniell

Il potenziale della pila Daniell in condizioni standard si ottiene considerando i potenziali normali di riduzione delle due semireazioni. Il potenziale complessivo della cella è dato dalla somma di questi potenziali, che nel caso della pila Daniell risulta essere di 1.10 V.

Il Contributo Storico della Pila Daniell

La pila Daniell rappresentò un vero e proprio punto di svolta nella storia della scienza, aprendo la strada a futuri sviluppi nel campo della tecnologia elettronica. Grazie alla sua portabilità e sicurezza, fu impiegata per alimentare le comunicazioni durante i primi tentativi di posa del cavo Atlantico. Sebbene un tempo fosse ampiamente utilizzata nell’industria telegrafica europea e per alimentare dispositivi come telefoni e campanelli, alla fine del XIX secolo venne rimpiazzata da batterie più moderne e efficienti.

Cloroprene: sintesi, usi

Fabrice Deseaux

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7 Ottobre 2019

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Il Cloroprene: Caratteristiche e Sintesi

Il cloroprene, noto anche come 2-cloro-1,3-butadiene, è un composto organico sviluppato dalla DuPont negli anni ’30 per le ricerche sulle gomme sintetiche. Si presenta come un liquido volatile e incolore.

# Sintesi

In passato, il cloroprene veniva sintetizzato attraverso un processo che coinvolgeva l’acetilene in due fasi consecutive. Nella prima fase, l’acetilene subiva una dimerizzazione per ottenere il vinilacetilene, utilizzando una soluzione di cloruro di ammonio e cloruro di rame (I) a 80°C. Successivamente, nell’ulteriore stadio a 60°C, si aggiungeva dell’acido cloridrico per la formazione del cloroprene.

Un altro metodo prevede l’aggiunta di cloro gassoso all’1,3-butadiene a 250°C, generando una miscela di due isomeri. Tramite una reazione di isomerizzazione, si ottiene l’isomero desiderato, il 3,4-dicloro-1-butene. Successivamente, il trattamento con una base induce la deidroclorurazione, producendo il cloroprene.

Il processo di sintesi avviene in tre fasi: clorurazione, isomerizzazione e deidroclorurazione. Come sottoprodotto, si ottiene una miscela di cis- e trans-dicloro-2-butene.

Applicazioni del Cloroprene

Il cloroprene è comunemente utilizzato come monomero di partenza per la produzione del neoprene. Trova impiego nella fabbricazione di guarnizioni, guaine per cavi, tubi, prodotti resistenti alle intemperie come mute e tutori ortopedici. Grazie alle sue proprietà, il cloroprene è fondamentale in diversi settori industriali.

Gruppo 4 (Ti, Zr, Hf, Rf): proprietà

Fabrice Deseaux

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5 Ottobre 2019

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Il Gruppo 4: Titanio, Zirconio, e Afnio e le loro Caratteristiche

Il Gruppo 4 della tavola periodica è composto da titanio, zirconio, e afnio, metalli del blocco d. Il rutherfordio, elemento altamente radioattivo, completa il gruppo. Gli elementi del Gruppo 4 sono noti per le loro proprietà fisiche e chimiche distintive.

Numero di Ossidazione negli Elementi del Gruppo 4

Gli elementi del Gruppo 4 sono noti per formare ossidi con numero di ossidazione +4 a causa della loro affinità con l’ossigeno. Ad esempio, il titanio può essere trovato sotto forma di ossido di ferro (II) e titanio (IV).

Riduzione dei Metalli del Gruppo 4

Il processo per ottenere titanio metallico inizia con la trasformazione dell’ossido in tetracloruro di titanio. Successivamente, il tetracloruro di titanio viene ridotto a titanio metallico attraverso una reazione con magnesio fuso.

Proprietà Periodiche degli Elementi del Gruppo 4

| Elemento | Z | Configurazione | Elettronegatività | Raggio Atomico (pm) | Temperatura di Fusione (°C) | Densità g/cm^3 |
|———–|—-|—————–|——————-|———————|—————————–|—————-|
| Titanio | 22 | 4s^2 3d^2 | 1.54 | 147 | 1668 | 4.51 |
| Zirconio | 40 | 5s^2 4d^2 | 1.33 | 160 | 1855 | 6.52 |
| Afnio | 72 | 5s^2 4d^2 | 1.30 | 159 | 2233 | 13.3 |

Le proprietà degli elementi del Gruppo 4, come densità e temperatura di fusione, rispettano le aspettative previste. Questi elementi svolgono un ruolo cruciale in vari settori grazie alle loro caratteristiche uniche.

Confronto delle Proprietà dei Elementi del Gruppo 4

Gli elementi del Gruppo 4 della tavola periodica mostrano caratteristiche peculiari che li distinguono dagli altri elementi. Mentre si scende lungo il gruppo, si osserva un aumento delle dimensioni atomiche e una diminuzione dell’elettronegatività.

Il raggio atomico dell’afnio è notevolmente più piccolo a causa della contrazione lantanidea, una caratteristica distintiva presente negli elementi del Gruppo 4.

Reattività dei Metalli del Gruppo 4

I metalli del Gruppo 4 reagiscono con gli alogeni per dare luogo a tetraalogenuri. In particolare, il titanio è in grado di formare dialogenuri e trialogenuri oltre ai tetraalogenuri.

Questi metalli reagiscono non solo con l’ossigeno, ma anche con l’idrogeno per formare diversi composti come idruri, nitruri, carburi e boruri. Queste sostanze si presentano solide, dure e con una elevata temperatura di fusione.

Proprietà Specifiche degli Elementi del Gruppo 4

*Il Titanio

*

Il titanio è il metallo più conosciuto del Gruppo 4, caratterizzato da leggerezza, resistenza e colore bianco metallico. Quando a contatto con l’ossigeno, si forma uno strato protettivo di ossido che lo rende resistente agli attacchi acidi e basici. La sua resistenza alla corrosione e il basso peso specifico lo rendono ideale per numerose applicazioni, tra cui la produzione di componenti per il settore aerospaziale, attrezzature sportive, gioielli e impianti dentali.

*Lo Zirconio

*

Anche lo zirconio, presente nel Gruppo 4, è noto per la sua resistenza alla corrosione, duttilità e malleabilità. Generalmente di colore bianco-grigio, simile al titanio, lo zirconio è nota per la sua piroforicità alle alte temperature. Utilizzato in vari settori industriali, tra cui ceramica, abrasivi, smalti, isolanti termici e protesi ortopediche, lo zirconio è un elemento versatile e con importanti applicazioni tecnologiche.

Inoltre, il biossido di zirconio, un solido bianco o giallo con elevato punto di fusione, viene impiegato nell’industria ceramica, degli abrasivi, degli smalti e nel settore odontoiatrico. A temperatura ambiente si presenta come una polvere bianca, assumendo una struttura cristallina cubica denominata zirconia oltre i 2370°C, che ricorda l’aspetto del diamante.

In conclusione, gli elementi del Gruppo 4 della tavola periodica presentano interessanti proprietà chimiche e fisiche che li rendono fondamentali in numerose applicazioni industriali e tecnologiche.L’utilizzo dello zirconio va oltre la semplice colorazione, infatti un importante composto di questo elemento è il tetracloruro di zirconio (ZrCl4), che rappresenta lo stadio intermedio nella produzione di zirconio dall’ossido di zirconio, la forma più comune in natura.

Afnio

L’afnio, simile allo zirconio per alcune caratteristiche, è anch’esso duttile e di colore argenteo, ma si differenzia per una maggiore densità. È resistente alla corrosione e, ridotto in polvere fine, ha caratteristiche piroforiche.

L’afnio trova ampio impiego in diversi settori: dai filamenti per le lampadine all’elettronica, dai catodi all’utilizzo predominante nella realizzazione di barre di controllo nei reattori nucleari, grazie alla sua elevata capacità di catturare i neutroni. Risulta preferito al boro per la maggiore resistenza alla corrosione. Inoltre, viene impiegato in lega con altri metalli come il ferro, il niobio, il tantalio e il titanio. Tra queste, le leghe afnio-niobio, notevoli per la resistenza termica, vengono utilizzate in ambito aerospaziale.

Lutezio: proprietà, reazioni, usi

Fabrice Deseaux

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4 Ottobre 2019

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Il lutezio: caratteristiche e utilizzo

Il lutezio è l’elemento appartenente alla serie dei lantanidi con numero atomico 71, configurazione elettronica [Xe] 4f14, 5d1, 6s2 e aspetto grigio-argenteo. Il suo nome deriva da Lutetia, l’antico nome di Parigi, in onore del suo scopritore Georges Urban che lo isolò come impurezza dalla gadolinite insieme a Carl Auer Freiherr von Welsbach nel 1907.

Proprietà del lutezio

Il lutezio ha un numero di ossidazione comune di +3, ma può anche presentare numeri di ossidazione +1 e +2. È l’elemento dei lantanidi con maggiore densità e temperatura di fusione, nonché con raggio atomico più piccolo a causa della contrazione lantanoidea. La forma stabile di lutezio è rappresentata dall’isotopo 175, ma vi è anche l’isotopo 176 con un tempo di dimezzamento di 3,78 × 10^10 anni.

Reazioni del lutezio

Il lutezio reagisce con l’aria formando l’ossido di lutezio. In soluzione di acido solforico, si comporta come lo ione Lu^3+. Con gli alogenati forma gli alogenuri, mentre con l’acqua produce idrossidi.

Utilizzi del lutezio

Il lutezio può essere impiegato come catalizzatore nel cracking dei prodotti petroliferi, nella polimerizzazione e in reazioni di idrogenazione. Presenta radioisotopi utilizzati in medicina nucleare, come il lutezio 177, che potrebbe diventare uno dei radionuclidi terapeutici più comuni.

Trova anche applicazioni come sensore di impurità nell’industria metallurgica e alcuni sali sono utilizzati nella produzione di componenti elettronici, presenti ad esempio in televisori a colori e lampade fluorescenti.

Buco dell’ozono: reazioni, CFC

Fabrice Deseaux

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1 Ottobre 2019

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Il significato del buco dell’ozono è la diminuzione dello strato di ozono che agisce come scudo protettivo dalla radiazione U.V. proveniente dal sole.

Cos’è l’ozono?

L’ozono è una forma allotropica dell’ossigeno con formula O₃, che si trova principalmente negli strati superiori dell’atmosfera, in particolare nell’ozonosfera, dove si forma da molecole di ossigeno a causa di fenomeni come fulmini, scariche elettriche o scintille.

Processo di formazione dell’ozono

Durante tali eventi, avviene una scissione omolitica della molecola di ossigeno, generando due radicali. Il radicale così creato reagisce con una molecola di ossigeno per formare l’ozono.

Reazione dell’ozono

Questa reazione è reversibile quando l’ozono viene colpito dalla radiazione solare, portando alla formazione di ossigeno molecolare. In condizioni normali, queste reazioni fotochimiche sono in equilibrio, consentendo all’ozono di filtrare le radiazioni UV più dannose.

Effetti del buco dell’ozono

Il buco dell’ozono comporta rischi per la salute umana, aumentando il rischio di melanoma e altre patologie cutanee. Inoltre, influisce sulla fotosintesi clorofilliana e sulla catena alimentare marina.

Relazione tra CFC e il buco dell’ozono

Il buco dell’ozono è in parte attribuibile ai CFC, composti utilizzati in diversi settori industriali. Queste sostanze, una volta liberate nell’atmosfera, reagiscono con la radiazione solare, rilasciando cloro che danneggia lo strato di ozono.

Trattato internazionale per la protezione dello strato di ozono

Dato il grave impatto dei CFC sullo strato di ozono, nel 1987 è stato firmato il trattato di Montreal per limitarne la produzione e l’uso. L’Unione Europea ha adottato questo trattato nel 1994, ma si prevede che ci vorrà tempo prima che lo strato di ozono possa tornare ai livelli precedenti.

In conclusione, è fondamentale continuare gli sforzi per proteggere lo strato di ozono e limitare le sostanze dannose che contribuiscono al deterioramento di questo importante scudo protettivo per la Terra.

Anidride maleica: sintesi, reazioni, usi

Fabrice Deseaux

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26 Settembre 2019

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Anidride maleica: sintesi, reazioni, usi

L’anidride maleica è un eterociclo insaturo che deriva dall’acido maleico. Questo composto organico si presenta come un solido cristallino bianco dall’odore acre a temperatura ambiente.

Utilizzi e proprietà

L’anidride maleica è un intermedio ampiamente impiegato grazie alla sua struttura polifunzionale che comprende due gruppi carbossilici e un doppio legame. Ciò la rende adatta per diverse applicazioni chimiche.

Recentemente, la sintesi dell’anidride maleica da idrossimetilfurfurale ottenuto da biomasse è stato oggetto di studio nell’ambito di una chimica sostenibile. Questi nuovi approcci sintetici rappresentano una sfida importante per ridurre l’impatto ambientale.

Fonti di materia prima

Le principali fonti di biomasse per la produzione di anidride maleica includono paglia di riso, paglia di frumento, legno, scarti dell’industria del mais, colture annuali e perenni e carta da macero. Queste materie prime contengono cellulosa, emicellulosa e lignina, che sono componenti cruciali per la sintesi dell’anidride maleica.

Sintesi dell’anidride maleica

L’anidride maleica, insieme agli acidi maleico e fumarico, è stata preparata per la prima volta negli anni ’30 dell’Ottocento. Tuttavia, la produzione su larga scala è iniziata molto tempo dopo. Il metodo di produzione iniziale coinvolgeva l’ossidazione del benzene con un catalizzatore di ossido di vanadio.

Per ottenere l’anidride maleica, si può procedere alla disidratazione dell’acido maleico o fumarico a caldo, con il primo metodo preferito per la sua maggiore velocità. Un’altra via consiste nell’ossidare una miscela di benzene e aria in presenza di un catalizzatore di ossido di vanadio (V), a una pressione di 2 atm e a temperature comprese tra i 400 e i 450°C.

In conclusione, l’anidride maleica ha un ruolo significativo nell’industria chimica e la sua produzione sostenibile rappresenta una sfida rilevante per ridurre l’impatto ambientale delle attività industriali.

L’anidride Maleica e le sue Applicazioni Chimiche

L’anidride maleica è un intermedio chimico altamente reattivo con un ampio spettro di usi attuali e potenziali in vari settori della chimica, grazie alla sua struttura polifunzionale contenente due gruppi carbossilici e un doppio legame.

Reazioni Chimiche

Reazione di Diels-Alder:

L’anidride maleica può reagire con l’1,3-butadiene tramite una reazione di Diels-Alder, generando l’anidride cis-1,2,3,6-tetraidroftalica.

Dimerizzazione:

Inoltre, può partecipare a una reazione di dimerizzazione attraverso una reazione fotochimica, formando una dianidride.

Applicazioni dell’Anidride Maleica

L’anidride maleica viene impiegata come monomero nella produzione di resine poliestere insature utilizzate per creare polimeri termoindurenti e resine alchidiche modificate, ampiamente impiegate come leganti nel settore delle vernici.

Oltre a queste applicazioni principali, l’anidride maleica trova impiego in diversi settori, quali:

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Rivestimenti

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Prodotti farmaceutici

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Resine poliestere insature costituite da un diacido aromatico o alifatico e un glicole

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Resine alchidiche

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Additivi lubrificanti

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Prodotti agricoli

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Pesticidi

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Erbicidi selettivi

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Tensioattivi

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Esteri

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Additivi per materie plastiche

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Dolcificanti artificiali

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Esaltatori di sapidità

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Spray per capelli

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Copolimeri

In sintesi, l’anidride maleica rappresenta un componente chimico versatile con un’ampia gamma di applicazioni che variano dai settori industriali a quelli farmaceutici e alimentari. La sua versatilità e la sua reattività la rendono un ingrediente di rilievo in numerosi processi chimici e prodotti di consumo.

Acido maleico: sintesi, reazioni, usi

Fabrice Deseaux

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24 Settembre 2019

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Applicazioni e Caratteristiche dell’Acido Maleico

L’acido maleico (MA) è un’importante materia prima utilizzata in varie industrie, come quella dei lubrificanti, delle resine poliestere insature, dei rivestimenti superficiali, dei plastificanti, dei copolimeri e dei prodotti chimici per l’agricoltura.

Acido Maleico: Struttura e Proprietà

L’acido maleico è un acido bicarbossilico insaturo composto da quattro atomi di carbonio con un doppio legame tra il secondo e il terzo atomo di carbonio. Presenta i gruppi carbossilici sullo stesso lato, rendendolo l’isomero cis dell’acido butendioico.

L’acido maleico si distingue dall’isomero trans, l’acido fumarico, ed è meno stabile di quest’ultimo. Entrambi contengono due gruppi carbonilici acidi e un doppio legame in posizione α e β. È un solido cristallino solubile in acqua che forma una soluzione acida a causa delle sue costanti di dissociazione.

Sintesi dell’Acido Maleico

L’acido maleico può essere ottenuto per idrolisi dell’anidride maleica e per reazione con acido cloridrico in presenza di zinco si ottiene l’acido succinico.

Reazioni dell’Acido Maleico

Riscaldando l’acido maleico si può ottenere l’acido fumarico per isomerizzazione, catalizzata da tiourea o acidi minerali. Mostra reazioni tipiche degli alcheni e degli acidi carbossilici.

L’acido maleico ha una vasta gamma di applicazioni e proprietà uniche che lo rendono un componente essenziale in svariati settori industriali.

Applicazioni dell’Acido Maleico e dei suoi Derivati

L’acido maleico è un composto chimico che trova numerose applicazioni e può essere sfruttato per la sintesi di diversi prodotti. È utilizzato nella produzione di esteri tramite esterificazione con i glicoli, dando vita ai poliesteri. Inoltre, può essere convertito in anidride maleica tramite disidratazione, in acido malico per idratazione, e in acido succinico tramite idrogenazione catalitica.

Reazioni Chimiche dell’Acido Maleico

Questo acido, essendo elettrofilo, è un componente-chiave in molte reazioni di Diels-Alder. Inoltre, reagendo con il cloruro di tionile o il pentacloruro di fosforo, è in grado di formare il cloruro acilico.

Usi dell’Acido Maleico

L’acido maleico viene impiegato non solo per la sintesi dell’acido fumarico, ma anche per la produzione dell’acido gliossilico mediante ozonolisi. Trova inoltre impiego nella produzione di vari altri composti chimici e nella tintura e finissaggio delle fibre naturali. Questo acido è inoltre il precursore dell’acido fumarico, ottenuto mediante una reazione di isomerizzazione catalizzata da tiourea, e dell’anidride maleica.

In definitiva, le potenzialità dell’acido maleico e dei suoi derivati sono ampie e diversificate, offrendo un’ampia gamma di applicazioni nell’ambito della chimica organica e industriale.

Misura della conduttività: conduttimetri

Fabrice Deseaux

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22 Settembre 2019

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Misura della conduttività: conduttimetri

La conduttività: un concetto fondamentale della fisica e della chimica

La conduttività è un’importante proprietà di un corpo che influisce sulla sua capacità di consentire il passaggio di corrente elettrica quando è soggetto a un campo elettrico. I conduttori, come i metalli, offrono poca resistenza al flusso di corrente, mentre gli isolanti, come ceramica, legno e plastica, sono i meno conduttivi.

La conduzione elettrica: un aspetto chiave da comprendere

La corrente elettrica viene trasportata da cationi, anioni e elettroni a seconda del materiale considerato. Studi pionieristici condotti da scienziati come Stephen Gray hanno contribuito a differenziare la conduzione dall’isolamento e a comprendere meglio tali fenomeni.

Conduttività termica e i materiali solidi

La conduttività termica è un’altra caratteristica importante che riguarda il trasferimento di energia termica attraverso un materiale. Questo fenomeno è legato alla struttura cristallina dei solidi non metallici e metallici.

I fattori che influenzano la conduttività

Diversi fattori incidono sulla conduttività di una soluzione, tra cui la concentrazione, la mobilità ionica, la valenza degli ioni e la temperatura. La misurazione della conduttività avviene tramite un conduttimetro, che può essere di diversi tipi a seconda delle esigenze di utilizzo.

Conduttimetri e il loro funzionamento

I conduttimetri sono strumenti dotati di una sonda che viene immersa nella soluzione da analizzare. Essi contengono elettrodi che consentono il passaggio della corrente elettrica, misurata in μS∙cm-1, attraverso la soluzione. Il valore della conduttività dipende dalla conduttanza e dalla costante della cella.

Applicazioni pratiche della conduttività

Le misure di conduttività elettrica trovano impiego nell’analisi della qualità dell’acqua e nel controllo delle acque reflue per garantire il rispetto delle normative ambientali. Misurare la conduttività è utile anche per determinare la concentrazione di vari acidi, come acido cloridrico, fosfato, ammoniaca e altri composti chimici.

In conclusione, la conduttività è un concetto essenziale che trova applicazioni in diversi settori e il suo studio continuo è fondamentale per comprendere i processi chimico-fisici che ci circondano.