Chimica Today | Imparare la chimica online

Tantalio: proprietà, reazioni, composti, usi

Fabrice Deseaux

-

23 Maggio 2017

Tantalio: proprietà, reazioni, composti, usi

Storia e scoperta del tantalio

Il tantalio è un metallo di transizione appartenente al Gruppo 5B e al 6° Periodo con configurazione elettronica [Xe] 4f¹⁴5d³6s². Fu scoperto per la prima volta nel 1802 dal chimico svedese Anders Gustaf Ekeberg, il quale gli diede il nome di Tantalo, figura della mitologia. Il tantalio è noto per la sua resistenza agli acidi, una caratteristica che ricorda il comportamento del personaggio mitologico.

Il chimico francese Jean Charles Galissard de Marignac, nel 1864, isolò il tantalio da rocce come la tantalite, la columbite e il coltan, riducendo il cloruro di tantalio in atmosfera di idrogeno.

Proprietà fisiche e chimiche del tantalio

Il tantalio è un metallo scuro con elevata densità, in grado di condurre calore ed elettricità. È particolarmente resistente agli acidi e non viene attaccato neanche dall’acqua regia a temperature inferiori a 150°C, sebbene possa reagire con acido fluoridrico e idrossido di potassio.

Il tantalio presenta vari numeri di ossidazione, il più stabile dei quali è +5.

Reazioni del tantalio

A caldo, il tantalio reagisce con gli alogenati producendo alogenuri di tantalio con un numero di ossidazione di +5. Ad esempio, si formano fluoruro di tantalio (TaF₅), cloruro di tantalio (TaCl₅), bromuro di tantalio (TaBr₅) e ioduro di tantalio (TaI₅), che presentano colorazioni diverse e numeri di ossidazione variabili.

Il pentafluoruro di tantalio viene impiegato come catalizzatore nell’alchilazione di alcani e alcheni, nonché nella protonazione di composti aromatici.

Composti del tantalio

Il pentossido di tantalio è un materiale di partenza essenziale per la produzione di altri composti di tantalio, ottenuti per dissoluzione dell’ossido in soluzioni basiche. I tantalati sono composti importanti derivanti dall’acido tantalico ipotetico. Uno dei tantalati più rilevanti è il tantalato di litio (LiTaO₃), utilizzato per le sue proprietà ottiche, piezoelettriche e piroelettriche, fondamentali per vari dispositivi tecnologici, inclusi sensori.

In conclusione, il tantalio è un elemento versatile con interessanti proprietà e applicazioni in vari settori della scienza e della tecnologia.Il carburo di tantalio, con la formula TaC_x (dove x varia tra 0,4 e 1), è un materiale appartenente alla famiglia delle ceramiche refrattarie che possiede una notevole conducibilità elettrica.

Applicazioni del Carburo di Tantalio

Il carburo di tantalio, con una durezza superiore persino a quella del diamante, è ampiamente impiegato come additivo nelle leghe di carburo di tungsteno, nonché nella produzione di utensili e attrezzi da taglio.

Utilizzi in Diversi Campi

Questo materiale trova impiego in numerose applicazioni moderne, tra cui computer portatili, cellulari, macchine fotografiche digitali, sistemi ABS per automobili, pacemaker, strumenti chirurgici e impianti chimici, grazie alla sua elevata resistenza alla corrosione e all’inerzia chimica.

Applicazioni Tecniche

I condensatori elettrolitici al tantalio, in cui il tantalio è utilizzato sotto forma di ossido, si distinguono per l’efficienza volumetrica elevata e per la stabilità nel tempo e alle variazioni di temperatura. Inoltre, l’ossido di tantalio è impiegato anche nella produzione di vetri ad alto indice di rifrazione.

Per ulteriori informazioni sulla chimica dei carburi, puoi visitare [questa pagina](https://chimica.today/chimica-generale/carburi). Per approfondire l’argomento delle ceramiche, ti consiglio di consultare il sito di [ChimicaMO](http://chimicamo.org//tutto-chimica/ceramiche/).

Diet Coke e Mentos

Fabrice Deseaux

-

21 Maggio 2017

0

La spettacolare reazione tra la Diet Coke e le Mentos ha conquistato il pubblico fin dagli anni ’90, diventando un vero e proprio fenomeno. Numerosi programmi televisivi si sono occupati di analizzare e spiegare questa incredibile esplosione che può raggiungere un’altezza di 10 metri, suscitando grande curiosità.

Cosa causa l’eruzione

#

Le teorie che cercano di spiegare questo fenomeno sono molteplici. Nel 2006, i ricercatori individuarono diverse sostanze chimiche presenti nelle Mentos (gomma arabica e gelatina) e nella Diet Coke (caffeina, aspartame e benzoato di potassio) come responsabili di questa reazione sorprendente.

Studio scientifico

#

Nel giugno 2008, i ricercatori dell’Appalachian State University hanno condotto uno studio approfondito su questa reazione e pubblicato i risultati sull’American Journal of Physics. Gli esperimenti hanno escluso la natura acido-base della reazione, poiché il pH non variava significativamente prima e dopo, e hanno dimostrato che la caffeina non era determinante, poiché l’effetto si verificava anche nella Diet Coke priva di caffeina.

Fattori che favoriscono l’eruzione

#

I ricercatori hanno individuato diversi fattori che favoriscono la rapida formazione di bolle di anidride carbonica durante la reazione. Le molecole d’acqua presenti nelle soluzioni legano tra loro, e eventuali disturbi provocati da oggetti aggiunti agiscono da siti di crescita delle bolle.

La superficie porosa e rugosa delle Mentos fornisce siti ideali per la nucleazione delle bolle, mentre la tensione superficiale è ridotta dalla presenza di aspartame nella Diet Coke e gomma arabica sulle Mentos, facilitando la fuoriuscita del gas.

Consigli e precauzioni

#

Data la potenza della reazione, è sconsigliato eseguirla in spazi chiusi e occorre proteggere gli occhi adeguatamente durante l’esperimento.

La reazione tra la Diet Coke e le Mentos continua a incuriosire e appassionare, offrendo uno spettacolo affascinante da studiare e comprendere.

Fluoro: sintesi, proprietà, reazioni, composti

Fabrice Deseaux

-

16 Maggio 2017

0

Fluoro: sintesi, proprietà, reazioni, composti

Il Fluoro: dalle sue proprietà alla sintesi e scoperta

Il fluoro è un alogeno appartenente al Gruppo 17 e al 2° Periodo con configurazione elettronica [He]2s^2,2p^5. È presente in diversi minerali come la fluoroapatite, la bararite e la fuorite, il minerale più comune contenente fluoro.

Riconosciuto per essere l’elemento più reattivo ed elettronegativo, il fluoro si presenta combinato con il numero di ossidazione -1. Solitamente si trova sotto forma di molecola biatomica F2, di colore giallo, altamente corrosivo e infiammabile.

Sintesi del fluoro

Nel 1809, Andre-Marie Ampere teorizzò che l’acido fluoridrico fosse composto da idrogeno e un elemento sconosciuto. Solo nel 1886, Henri Moissan riuscì a isolare il fluoro partendo dal fluoruro di calcio. Dopo aver trattato il fluoruro di calcio con acido solforico, ottenne acido fluoridrico secondo la reazione: CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2 HF.

Moissan, nonostante le gravi intossicazioni dovute alla ricerca del fluoro, riuscì a ottenere l’elemento. Utilizzando l’acido fluoridrico anidro, trattato con fluoruro di potassio, riuscì a ottenere il F2 grazie all’elettrolisi del bifluoruro di potassio.

Nel 1906, Moissan ottenne il Premio Nobel per questa scoperta. Solo nel 1986, Karl Otto Christe riuscì a ottenere il fluoro senza tecniche elettrochimiche, utilizzando una soluzione di acido fluoridrico, potassio esafluoromanganato (IV) e pentafluoruro di antimonio.

Proprietà del fluoro

La bassa energia di legame tra gli atomi rende la molecola di F2 poco stabile, conferendo al fluoro caratteristiche particolari nell’ambito della chimica.La reattività del fluoro è così elevata che può formare composti con quasi tutti gli elementi, inclusi i gas nobili come il xeno. Uno dei composti più noti è l’esafluoroplatinato di xeno, ottenuto per la prima volta nel 1962 da Neil Berlett. Questo composto si presenta come un solido color giallo arancio con formula XePtF6.

Reazioni violente e improvvisive caratterizzano il coinvolgimento del fluoro in varie situazioni. Ad esempio, il fluoro reagisce con l’idrogeno producendo HF e una grande quantità di calore, anche a basse temperature e in assenza di luce.

Il fluoro può reagire con l’acqua formando ossigeno molecolare e ozono, mentre con i metalli alcalini può dare luogo a reazioni esplosive, producendo fluoruri metallici. La sua alta reattività lo rende un potente agente ossidante, in grado di ossidare il clorato di potassio a perclorato.

I composti di fluoro includono una vasta gamma di fluoruri, come l’esafluoruro di uranio. Inoltre, il fluoro può reagire con soluzioni basiche diluite per formare il fluoruro di ossigeno.

In definitiva, il fluoro è noto per la sua reattività estrema e la capacità di formare una vasta gamma di composti con diversi elementi, confermando il suo ruolo significativo in ambito chimico.L’utilizzo del composto chimico esaidruro di uranio UF6 è diffuso nei processi di arricchimento dell’uranio necessari per la produzione di combustibili nucleari. Questo composto è essenziale per ottenere l’uranio arricchito utilizzato nell’industria nucleare.

Gli organofluoruri sono composti organici che contengono atomi di fluoro al posto di atomi di idrogeno, modificando le proprietà delle molecole e conferendo loro maggiore inerzia chimica. Questa caratteristica li rende utili in vari settori industriali.

Un esempio di composto fluorurato organico è il tetrafluoroetilene, impiegato nella produzione del politetrafluoroetilene, noto come teflon, rinomato per le sue proprietà antiaderenti e idrorepellenti.

I fluoroclorocarburi, tra cui il freon, erano ampiamente impiegati negli impianti di aria condizionata e refrigerazione. Tuttavia, a causa del loro impatto negativo sull’ambiente e sullo strato di ozono, sono stati vietati e sostituiti con alternative più sostenibili.

Altri composti contenenti fluoro, come il fluoruro di stagno (II), il fluoruro di sodio, il monofluorofosfato di sodio e il fluoro amminico, sono utilizzati nei dentifrici e nei collutori per la prevenzione della carie dentale. Questi ingredienti aiutano a rafforzare lo smalto e a proteggere i denti dalla carie.

In conclusione, il fluoro è un elemento chimico versatile che trova impiego in diversi settori industriali, dalla produzione di materiali speciali come il teflon alla prevenzione delle malattie dentali. Tuttavia, è fondamentale utilizzare queste sostanze in modo responsabile per minimizzare il loro impatto sull’ambiente e sulla salute umana.

Fosforene: materiali 2D, usi

Fabrice Deseaux

-

15 Maggio 2017

0

Materiali 2D: la scoperta del Fosforene e le sue applicazioni

Nel panorama della ricerca scientifica relativa ai materiali bidimensionali detti 2D, il fosforene è emerso come uno dei protagonisti principali. Contrariamente al grafene, ottenuto per la prima volta nel 2004, il fosforene è stato scoperto nel 2014 come derivato del fosforo nero.

Le potenzialità dei materiali 2D

Oltre al fosforene, altri materiali 2D di grande interesse sono il nitruro di boro, caratterizzato da proprietà isolanti, e i calcogenuri dei metalli di transizione come il disolfuro di molibdeno e il diseleniuro di tungsteno, che agiscono come semiconduttori. L’accostamento di diversi cristalli 2D per formare eterostrutture apre la strada alla creazione di nuovi materiali con proprietà ottiche, elettroniche e magnetiche innovative.

Dal fosforo nero al fosforene: una nuova prospettiva

Il fosforene, ottenuto dal fosforo nero, si presenta come un singolo strato di atomi di fosforo con una struttura ondulata a causa della sua ibridazione sp3. A differenza del grafene, il fosforene non forma fogli piatti. Il fosforo nero, uno degli stati alotropici del fosforo, è stato a lungo sottovalutato e viene prodotto riscaldando il fosforo bianco ad alte pressioni.

Simile alla grafite nella struttura e nelle proprietà conduttive, il fosforo nero può essere ottenuto in monostrati, mostrando eccellenti capacità di trasporto di cariche. Tuttavia, la sua tendenza all’ossidazione in presenza di acqua e ossigeno limita le sue possibilità di impiego.

Potenziali utilizzi del fosforene

Le straordinarie capacità di assorbimento ottico del fosforene lo rendono particolarmente interessante nell’ambito delle applicazioni optoelettroniche, che coinvolgono dispositivi elettronici interagenti con radiazioni elettromagnetiche. A differenza del grafene, con strutture piatte e ottime proprietà di conduzione elettrica, il fosforene presenta una superficie ondulata che lo rende un materiale dalle potenzialità uniche nell’ambito dell’elettronica e dell’ottica.

In conclusione, il fosforene si conferma come un materiale dalle proprietà degne di interesse per lo sviluppo di nuove tecnologie all’avanguardia, aprendo la strada a una nuova generazione di dispositivi di dimensioni ridotte e dalle elevate prestazioni.

Il Fosforene: un Materiale con Proprietà Uniche

Il fosforene è un materiale bidimensionale composto da atomi di fosforo disposti in creste e intercalati, che conferiscono al materiale un aspetto di saliscendi. Questa struttura dà al fosforene una banda energetica proibita determinata, consentendo la conducibilità elettrica solo quando gli elettroni assorbono energia specifica. Questa caratteristica permette un controllo preciso sul comportamento elettrico del materiale.

Anisotropia del Fosforene e le sue Implicazioni

A differenza del grafene e di altri materiali bidimensionali, il fosforene è anisotropo, il che significa che le sue proprietà variano in base alla direzione in cui vengono misurate. Questa particolarità influisce sulle proprietà ottiche, elettriche, termiche e meccaniche dei dispositivi in cui il fosforene è impiegato.

La Banda Proibita del Fosforene e le sue Applicazioni

Il fosforene presenta una banda proibita che varia da 0.3 a 2.0 eV, un intervallo unico rispetto ad altri materiali bidimensionali. Mentre il grafene ha una banda proibita pari a zero e i calcogenuri dei metalli di transizione presentano bande proibite comprese tra 1.5 e 2.5 eV. La banda proibita del fosforene corrisponde all’intervallo di lunghezze d’onda tra 0.6 e 4.0 μ, che include la luce visibile e l’infrarosso, rendendolo utile per sensori a infrarossi.

Modulazione della Banda Proibita del Fosforene

La banda proibita del fosforene può essere variata aumentando il numero di strati o attraverso il doping con arsenico, il che rende il materiale sensibile alla presenza di gas. Questa caratteristica lo rende promettente per applicazioni sensoriali e di rilevamento.

Sviluppi Futuri del Fosforene

La ricerca attuale si concentra sia sull’ottimizzazione dei metodi di produzione del fosforene che sulla ricerca di materiali che possano renderlo più stabile attraverso la passivazione. L’obiettivo è rendere il fosforene più affidabile e adatto per una vasta gamma di applicazioni.

Iodio: proprietà, reazioni, composti

Fabrice Deseaux

-

10 Maggio 2017

0

Iodio: un alogeno dal colore caratteristico

Lo iodio è uno degli elementi appartenenti al Gruppo 17 e al 5° Periodo della tavola periodica, con una configurazione elettronica di [Kr] 4d10, 5s2, 5p5. In condizioni standard, si presenta come un solido lucente dal colore nero-bluastro che sublima a temperature inferiori a quella di fusione, passando direttamente dallo stato solido a quello aeriforme, assumendo una colorazione viola scura.

Storia e scoperta

Bernard Courtois, chimico francese, isolò per la prima volta lo iodio nel 1811 dall’osservazione di vapori viola generati dal riscaldamento di alghe marine con acido solforico. Dopo la condensazione del vapore, ottenne una sostanza cristallina di colore nero, che chiamò inizialmente “sostanza X”. Solo due anni dopo, Sir Humphry Davy riconobbe lo iodio come un elemento simile al cloro e lo battezzò con il nome derivante dal greco ιωδης, che significa “viola”.

Proprietà chimiche

Lo iodio è l’elemento più pesante e meno reattivo degli alogeni, presentandosi in forma molecolare I2. A temperature elevate, la molecola di iodio si dissocia in due atomi di iodio. Essendo una molecola apolare, è scarsamente solubile in acqua ma solubile in esano e tetracloruro di carbonio. Non reagisce con ossigeno e azoto, ma reagisce con l’ozono formando un composto giallo instabile con formula I4O9.

Con numeri di ossidazione che variano da -1 a +7, lo iodio forma diversi composti, tra cui ioduro di idrogeno (HI), acido ipoiodoso (HIO), acido iodico (HIO3) e acido periodico (HIO4).

Reazioni chimiche

Lo iodio reagisce con l’acqua formando acido ipoiodoso:
I2 + H2O ⇌ HIO + HI

A causa della bassa costante di equilibrio di questa reazione (dell’ordine di 10^-13), l’equilibrio è spostato a sinistra, producendo una quantità ridotta di acido ipoiodoso. Quest’ultimo subisce una reazione di disproporzione producendo acido iodico e iodio.

Lo iodio reagisce anche con gli altri alogenidi generando differenti prodotti a seconda delle condizioni di reazione. Ad esempio, la reazione con il fluoro può portare a interazioni specifiche e interessanti.

In conclusione, lo iodio è un elemento affascinante con varie proprietà e reattività che lo rendono un elemento importante in diversi contesti chimici.

Reazioni del Iodio con Altri Elementi

Il Iodio (I₂) reagisce con diversi elementi a temperature e condizioni specifiche, producendo composti distinti. A temperatura ambiente, la reazione con il Fluoro (F₂) forma il pentafuoruro di iodio (IF₅):

$$
I₂ + 5 F₂ → 2 IF₅
$$

Ad una temperatura di 250°C, si ottiene l’eptafluoruro di iodio (IF₇):

$$
I₂ + 7 F₂ → 2 IF₇
$$

Composti del Iodio

Il Iodio può essere trovato in diversi composti, come gli ioduri alchilici usati come agenti alchilanti in reazioni organiche. Forma anche il nitruro di azoto (NI₃), un potente esplosivo.

Isotopi e Utilizzi

Lo iodio può essere presente nell’isotopo stabile ¹²⁷I, ma possono anche essere ottenuti isotopi radioattivi come ¹³¹I, usato nel trattamento medico dell’ipertiroidismo e di alcuni tipi di cancro alla tiroide.

Applicazioni Pratiche del Iodio

La tintura di iodio è un famoso preparato contenente iodio, utilizzato per le sue proprietà disinfettanti e sterilizzanti. Queste proprietà derivano sia dal suo potere ossidante sia dalla capacità di formare complessi con le proteine che provocano la loro denaturazione. Inoltre, lo iodio forma complessi colorati con gli amidi, utilizzati nelle titolazioni iodometriche come indicatore.

Ruolo come Micronutriente

Lo iodio è un micronutriente essenziale per il corpo umano, importante per la salute della tiroide e per molte altre funzioni vitali. È fondamentale garantire un adeguato apporto di iodio attraverso la dieta o integratori per mantenere la salute generale del corpo.Importanza degli Ormoni Tiroidei per il Corpo Umano

Gli ormoni tiroidei sono sostanze prodotte dalla ghiandola tiroide che svolgono un ruolo fondamentale nel regolare diversi processi nel corpo umano. Tra gli ormoni prodotti dalla tiroide ci sono la tiroxina (T4) e la triiodotironina (T3), le quali contengono iodio nella loro struttura molecolare. Questi ormoni sono responsabili di stimolare i processi anabolici che influenzano la crescita, lo sviluppo e il metabolismo dell’organismo.

Importanza dei Minerali e dell’Iodio per la Tiroide

L’iodio è essenziale per la produzione degli ormoni tiroidei ed è importante assicurarsi di assumere una quantità adeguata di questo minerale attraverso l’alimentazione. Gli alimenti ricchi di iodio includono i pesci di mare, i molluschi e il sale marino. Inoltre, l’iodio è presente in quantità variabili in cereali, carne, frutta, verdura, latte e uova.

Conseguenze della Carenza di Iodio per la Salute

Una carenza di iodio può portare a una ridotta produzione di ormoni tiroidei, causando una serie di disturbi legati alla carenza iodica. Tra i sintomi più comuni ci sono il gozzo, ovvero l’ingrossamento della tiroide, ma anche letargia, depressione, scarsa concentrazione, aumento di peso e intolleranza al freddo. Le conseguenze più gravi della carenza di iodio includono danni al sistema nervoso centrale e periferico.

In sintesi, gli ormoni tiroidei svolgono un ruolo cruciale nel regolare diversi processi nel corpo umano, dall’attività metabolica alla crescita e allo sviluppo. Assicurarsi di assumere una quantità sufficiente di iodio attraverso l’alimentazione è fondamentale per garantire il corretto funzionamento della tiroide e prevenire eventuali disturbi legati alla carenza di questo minerale essenziale.

Reazioni di isomerizzazione

Fabrice Deseaux

-

6 Maggio 2017

0

Reazioni di isomerizzazione: concetti base

Le reazioni di isomerizzazione sono processi chimici in cui un composto viene trasformato nel suo isomero, comportando la rottura e la formazione di legami molecolari. Questi processi modificano lo scheletro molecolare del composto coinvolto. Nei contesti biologici, le reazioni di isomerizzazione sono spesso catalizzate da enzimi appartenenti alla classe delle isomerasi.

Reazioni di isomerizzazione in ambito biologico

In ambito biologico, un esempio di reazione di isomerizzazione è la trasformazione del glucosio-6-fosfato in fruttosio-6-fosfato, che avviene nella glicolisi sotto l’azione della glucosio-6-fosfato isomerasi. Un’altra reazione si verifica nella seconda fase del ciclo di Krebs, in cui il citrato viene trasformato in isocitrato attraverso l’azione dell’enzima aconitasi.

Un terzo esempio di reazione di isomerizzazione in ambito biologico è la conversione del D-ribulosio-5-fosfato in xilulosio-5-fosfato, che avviene grazie all’enzima ribulosio-5-fosfato-epimerasi. Questa reazione è nota anche come reazione di epimerizzazione, dove si ottiene un diastereoisomero con una diversa configurazione rispetto al reagente in uno stereocentro.

Reazioni di isomerizzazione nell’industria

Le reazioni di isomerizzazione non sono limitate alla biologia ma trovano anche applicazioni nell’industria petrolchimica. Un esempio comune è il processo di reforming, in cui un alcano a catena lineare viene trasformato nel suo isomero a catena ramificata per aumentarne il numero di ottani, migliorandone le proprietà.

Questi processi industriali utilizzano catalizzatori come il cloruro di alluminio. Ad esempio, il n-butano può essere convertito nel suo isomero 2-metilpropano, che a sua volta è utilizzato per ottenere 2,2,4-trimetilpentano con un alto numero di ottani. Questi processi permettono di ottenere prodotti con caratteristiche specifiche per varie applicazioni industriali, incluso il settore dei carburanti.

Isomerizzazione degli Alcheni in Chimica Organica

Gli alcheni sono composti organici che possono subire reazioni di isomerizzazione. Ad esempio, lo Z-stilbene o cis-stilbene, può isomerizzare in presenza di luce e tracce di iodio a E-stilbene o trans-stilbene.

Isomerizzazione dell’Acido Maleico ad Acido Fumarico

Un altro esempio di reazione di isomerizzazione è la trasformazione dell’acido maleico ad acido fumarico. Questa reazione è catalizzata da acidi minerali o da tiourea. L’interconversione tra i due isomeri non avviene spontaneamente a causa della non favorevole rotazione intorno al doppio legame. Quindi, avviene in presenza di luce e tracce di bromo attraverso un meccanismo radicalico.

Conclusioni sull’Isomerizzazione degli Alcheni

In conclusione, le reazioni di isomerizzazione degli alcheni rappresentano un importante fenomeno in chimica organica, con diversi esempi di trasformazioni tra isomeri cis e trans. L’utilizzo di catalizzatori e di condizioni specifiche, come la presenza di luce e reagenti adatti, permette di favorire l’interconversione tra diversi isomeri. Tale processo è di fondamentale importanza nello studio e nella sintesi di composti organici con diverse proprietà chimiche e fisiche.

Poliidrossialcanoati

Fabrice Deseaux

-

4 Maggio 2017

0

I poliidrossialcanoati (PHAs) e le loro caratteristiche biodegradabili

I poliidrossialcanoati (PHAs) sono polimeri naturali prodotti da batteri come riserva energetica e presenti sotto forma di granuli nel citoplasma cellulare. Questi poliesteri biologici sono sintetizzati in condizioni specifiche, come l’assenza di azoto, fosforo e zolfo, e in presenza di un eccesso di carbonio.

La loro notevole biodegradabilità li rende potenziali sostituti dei polimeri termoplastici di origine sintetica, con il vantaggio di essere ottenuti da fonti rinnovabili, a differenza dei polimeri sintetici derivati dal petrolio che non sono biodegradabili.

La struttura dei PHAs

I PHAs si presentano in varie forme lineari con differenti ramificazioni, che influenzano le loro caratteristiche fisiche. La composizione dei poliidrossialcanoati dipende dal tipo di batterio e dalle condizioni di coltura, producendo poliidrossialcanoati a catena corta, media o lunga.

Le caratteristiche peculiari dei PHAs

Nonostante le differenze strutturali, i poliidrossialcanoati condividono alcune caratteristiche comuni, come l’insolubilità in acqua e la solubilità in cloroformio e altri solventi alogenati. Mostrano resistenza alle radiazioni UV ma scarsa resistenza agli acidi e alle basi, e sono biocompatibili, potendo essere impiegati in ambito medico.

Produzione e utilizzo dei PHAs

Attualmente, la produzione industriale dei PHAs avviene tramite la fermentazione di colture microbiche su substrati come zuccheri o carboidrati. Tuttavia, per ridurre i costi di produzione, si stanno studiando colture miste che permettono l’utilizzo di materie prime economiche come scarti dell’industria agroalimentare, melassa, oli vegetali, metanolo e sottoprodotti dell’industria casearia.

Sfruttare queste materie prime non solo riduce i costi di produzione ma contribuisce anche alla gestione dei rifiuti industriali, con un impatto positivo sull’ambiente e sull’economia. Puntare su substrati a basso costo e rinnovabili per la produzione di PHAs rappresenta una via sostenibile per lo sviluppo di materiali biodegradabili e rispettosi dell’ambiente.

Standardizzazione di una soluzione di AgNO3

Fabrice Deseaux

-

29 Aprile 2017

0

Standardizzazione di una soluzione di AgNO3

Standardizzazione delle soluzioni di nitrato di argento e il suo ruolo nelle analisi chimiche

La standardizzazione delle soluzioni di nitrato di argento è essenziale poiché non è un standard primario, delicato alla luce e all’ossidazione. Queste soluzioni sono cruciali nell’ambito delle titolazioni argentometriche per la determinazione dei cloruri mediante metodi come il Mohr e il Volhard.

Standardizzazione di una soluzione di AgNO3

Per standardizzare una soluzione di AgNO3, è necessario preparare una soluzione a titolo approssimato. Ad esempio, per una soluzione desiderata di 0.1 M in un volume di 0.500 L, occorrerà pesare circa 8.5 g di nitrato di argento e solubilizzarlo in acqua distillata.

Utilizzo del NaCl come standard

Il cloruro di sodio (NaCl) è comunemente usato come standard per la standardizzazione. Dopo aver preparato una soluzione a titolo noto di NaCl, si esegue una titolazione con il nitrato di argento fino al cambiamento di colore, utilizzando un indicatore come il cromato di potassio.

Calcoli durante la standardizzazione

Calcolando la concentrazione della soluzione di NaCl e la molarità di AgNO3, si determina il titolo medio mediante almeno tre titolazioni. È importante seguire le procedure di sicurezza poiché il nitrato di argento può lasciare macchie permanenti sui vestiti ma scomparirà naturalmente dalla pelle.

In conclusione, la standardizzazione delle soluzioni di nitrato di argento è una pratica fondamentale per l’accuratezza delle analisi chimiche quantitative e richiede attenzione nei dettagli e nell’esecuzione delle procedure stabilite.

Olio al tartufo

Fabrice Deseaux

-

27 Aprile 2017

0

L’uso dell’olio al tartufo sta diventando sempre più diffuso come condimento per una varietà di ricette per conferire un sapore unico ai piatti.

I tartufi sono funghi sotterranei appartenenti alla famiglia Ascomycota, che crescono vicino alle radici degli alberi in simbiosi con essi. Conosciuti per il loro aroma distintivo, i tartufi sono stati a lungo considerati un lusso gastronomico riservato ai più facoltosi.

L’Italia è uno dei principali produttori mondiali di tartufi, offrendo sia il pregiato e costoso tartufo bianco che il più accessibile tartufo nero. I tartufi emettono un odore intenso quando maturi, attirando animali selvatici per favorire la dispersione delle spore e garantire la riproduzione della specie. Per la ricerca dei tartufi vengono impiegati cani addestrati, il cui costo può raggiungere i 2500 euro.

L’aroma caratteristico dell’olio al tartufo

Il tartufo bianco, tipico della regione di Alba, contiene oltre cento molecole diverse che contribuiscono al suo aroma distintivo. L’odore predominante è dato dal 2,4-ditiopentano, una sostanza liquida appartenente alla famiglia degli organosolfuri, che conferisce il caratteristico profumo al tartufo.

L’olio al tartufo, disponibile in molte varianti sul mercato, spesso non contiene effettivamente il tartufo, ma utilizza il 2,4-ditiopentano sintetico per replicarne l’aroma. Alcuni produttori specificano il contenuto del vero tartufo nei loro prodotti, ma la maggior parte indica semplicemente un olio aromatizzato al tartufo, con olio extra vergine d’oliva dal sapore di tartufo.

Sintesi dell’aroma nel tartufo

La sintesi del 2,4-ditiopentano avviene sinteticamente tramite la reazione del metantiolo con la formaldeide. Questa reazione chimica produce il composto che conferisce l’aroma tipico al tartufo, anche se le sostanze di partenza sono note per i loro odori sgradevoli.

La chimica permette di creare molecole aromatiche senza utilizzare i tartufi stessi, offrendo un’alternativa sintetica all’aroma pregiato e costoso. Tuttavia, per chi desidera gustare veramente il tartufo, è importante leggere attentamente le etichette e assicurarsi che il prodotto contenga effettivamente il tartufo e non solo il suo aroma.

Palladio: proprietà, composti, usi

Fabrice Deseaux

-

26 Aprile 2017

0

Il palladio è un importante metallo di transizione appartenente al Gruppo 10 e al 5° Periodo della tavola periodica, con configurazione elettronica [Kr] 4d10.

Scoperta

Il chimico e fisico britannico William Hyde Wollaston nel 1803 scoprì il palladio durante i suoi studi sul platino. Dopo varie manipolazioni chimiche sul minerale, riuscì a isolare il palladio. Originariamente, lo mise in commercio come “nuovo argento”, ma successivamente rivelò la sua vera natura.

Proprietà

Il palladio fa parte dei metalli del gruppo del platino, insieme al platino, rutenio, rodio, iridio e osmio. Ha proprietà fisiche e chimiche simili ai metalli del gruppo, con la particolarità di avere la minore densità e il punto di fusione più basso. È un metallo tenero, di colore bianco-argenteo, che non reagisce con l’ossigeno a temperatura ambiente. Tuttavia, a 800°C può formare ossido di palladio (II).

Il palladio si scioglie in acido nitrico concentrato, in acido solforico caldo e in acqua regia. Presenta un numero di ossidazione 0 quando è combinato e può assumere numeri di ossidazione da +1 a +6, sebbene nei composti più comuni abbia numero di ossidazione +2.

Composti

Il palladio forma diversi composti, tra cui complessi con formula PdL2, PdL3 e PdL4. Si possono trovare anche composti con numeri di ossidazione diversi, ma il più comune è +2.

Scopriamo le potenzialità del cloruro e dell’ossido di palladio

Il cloruro di palladio (II) è un composto comune del palladio che si ottiene solubilizzando il palladio in acqua regia o acido cloridrico in presenza di cloro. Una delle sue applicazioni principali è nei rivelatori di monossido di carbonio, reagendo con esso per formare biossido di carbonio e acido cloridrico.

Trattando il cloruro di palladio con nitrato di potassio, si può ottenere l’ossido di palladio (II), che trova largo impiego come catalizzatore in molte sintesi organiche, tra cui l’idrogenazione catalitica.

Utilizzi del palladio

Il palladio è un metallo prezioso utilizzato nei convertitori catalitici, specialmente in veicoli diesel. Trova impiego anche come catalizzatore in diverse reazioni chimiche, come idrogenazione, deidrogenazione, ossidazione e idrolisi, nonché nella produzione di acetato di vinile, un monomero essenziale per la produzione di polivinilacetato.

Diverse applicazioni del palladio

Oltre alle applicazioni sopra menzionate, il palladio è impiegato in vari settori, come nelle candele per motori aeronautici, nelle leghe utilizzate in odontoiatria e nella gioielleria, per la fabbricazione di orologi di alta qualità, strumenti chirurgici e contatti elettrici.

Inoltre, l’elettrodo di palladio è utilizzato nei misuratori di glucosio presenti nel sangue, dove la sua presenza consente la misurazione della concentrazione di glucosio grazie alla reazione di ossidazione dell’esacianoferrato (III) di potassio.

Applicazioni mediche del palladio

Negli ambiti più recenti della ricerca scientifica, si sta esplorando l’utilizzo dei complessi del palladio in terapie adiuvanti contro il cancro. Questo metallo sembra offrire alcuni vantaggi rispetto a composti come il cisplatino, tra cui una potenziale maggiore efficacia e minori effetti collaterali.

In conclusione, il palladio si conferma come un elemento versatile con diverse applicazioni industriali e medicinali, continuando ad attirare l’interesse della comunità scientifica per le sue possibili applicazioni future.

Acido malonico

Fabrice Deseaux

-

25 Aprile 2017

0

Sintesi dell’acido malonico

L’acido malonico, noto come acido propandioco, è un acido bicarbossilico con formula HOOC-CH2-COOH. Si presenta come un solido bianco cristallino facilmente solubile in acqua, alcol ed etere. Fu preparato per la prima volta nel 1858 dal chimico francese Victor Dessaignes attraverso l’ossidazione dell’acido malico.

Attualmente, viene sintetizzato a partire dall’acido cloroacetico, che viene neutralizzato con carbonato di sodio per produrre il cloroacetato. Successivamente, il cloroacetato reagisce con il cianuro di sodio, formando il sale dell’acido cianoacetico tramite una reazione di sostituzione nucleofila. In ambiente basico, il gruppo nitrile viene idrolizzato per formare il malonato di sodio, che, tramite acidificazione, si trasforma in acido acetico.

Sintesi dell’acido malonico

Per ottenere l’acido malonico si può procedere con l’ossidazione dell’1,3-propandiolo mediante acido nitrico secondo la seguente reazione:

3 HO-CH2-CH2-CH2-OH + 8 HNO3 → 3 HOOC-CH2-COOH + 8 NO + 10 H2O

Sintesi malonica

L’acido malonico è il precursore della sintesi malonica. Il primo passo consiste nell’esterificare l’acido malonico con un alcol, come ad esempio l’etanolo, per ottenere il dietilmalonato, noto anche come estere malonico. Questa reazione avviene attraverso gli idrogeni α-metilenici del dietilmalonato che partecipano a reazioni di sostituzione nucleofila o addizione nucleofila.

Tramite l’uso di una base forte come il NaOH, si sfrutta l’acidità degli α-idrogeni nel gruppo carbonilico per generare un carbanione. Questo carbanione, stabilizzato attraverso la formazione di un enolato che si stabilizza per risonanza, può attaccare un’altra molecola per dar luogo a reazioni di sintesi malonica.Utilizzi dell’Acido Malonico in Chimica Organica e Industria

L’acido malonico, un alogenuro alchilico, può essere impiegato per ottenere un estere malonico monoalchilato, che a sua volta può subire decarbossilazione trasformandosi in un acido acetico alchilato.

Reazioni Chimiche

L’acido malonico, riscaldato, subisce una reazione di decomposizione producendo acido acetico e biossido di carbonio secondo la seguente equazione:

HOOC-CH2-COOH → CH3-COOH + CO2

Inoltre, può reagire con l’urea dando vita all’acido barbiturico. Quest’ultimo rappresenta un importante composto utilizzato in vari settori.

L’acido malonico ha applicazioni industriali diverse, come ad esempio la produzione di resine alchidiche, l’utilizzo come reticolante per rivestimenti, il controllo dell’acidità degli alimenti, l’utilizzo come eccipiente nelle preparazioni farmaceutiche, la creazione di aromi e fragranze e come adesivo chirurgico.

Utilizzo in Industria e Green Chemistry

Negli ultimi anni, l’acido malonico è stato oggetto di attenti studi poiché permette di ottenere l’1,3-propandiolo. Questa sostanza è impiegata insieme all’acido tereftalico per produrre il poliestere politrimetilentereftalato, molto utilizzato nell’industria tessile.

In ambito di Green Chemistry, l’acido malonico viene ottenuto da processi di fermentazione di zuccheri derivanti da biomasse, scarti agricoli o trucioli di legno. Queste metodologie sostenibili contribuiscono a ridurre l’impatto ambientale delle produzioni chimiche.

Bronzo: composizione, corrosione

Fabrice Deseaux

-

23 Aprile 2017

0

La storia del bronzo, la prima lega metallica conosciuta dall’umanità, risale a circa 7000 anni fa, quando veniva utilizzato per la fabbricazione di armi e utensili. In Europa, l’età del bronzo iniziò nel 3500 a.C., sostituendo il rame per la sua maggiore resistenza e durabilità. Il bronzo è stato ampiamente impiegato anche per la realizzazione di opere d’arte preziose, come i bronzi di Riace, la statua di Zeus e l’auriga di Delfi, che hanno resistito all’usura del tempo.

La maestosità del bronzo nell’arte e nella storia

Il bronzo è stato un simbolo di maestosità, regalità e durevolezza nel corso dei secoli. Citato dal poeta Orazio, che lo definì un monumento più duraturo del bronzo, questo metallo è stato utilizzato per adornare mobili di lusso a partire dal 1700. La doratura in bronzo, ottenuta mediante l’applicazione di una soluzione di oro e mercurio, conferiva un’eleganza senza tempo agli oggetti realizzati con questa lega.

Composizione e caratteristiche del bronzo

Il bronzo è una lega di rame e stagno, ma può contenere anche altri elementi come manganese, alluminio, nichel, fosforo, silicio, arsenico e zinco. Attualmente, la sua composizione standard prevede circa l’88% di rame e il 12% di stagno, anche se a seconda degli utilizzi possono essere aggiunti altri elementi per ottenere determinate caratteristiche fisiche.

Utilizzi e proprietà del bronzo

Grazie alla sua resistenza e durezza, il bronzo è impiegato in vari settori industriali per la produzione di boccole, cuscinetti, ingranaggi, ruote dentate e componenti per l’arredamento. La presenza di stagno conferisce al bronzo una maggiore durezza, ma riduce la sua malleabilità, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono resistenza e durabilità.

La lega di bronzo è una lega di sostituzione, in cui gli atomi di rame e stagno presentano dimensioni atomiche simili. Questa caratteristica fa sì che il bronzo sia un materiale resistente e affidabile, adatto a sfide meccaniche e strutturali.

Insomma, il bronzo rappresenta una parte importante della storia dell’umanità e continua a essere un materiale prezioso per molteplici applicazioni industriali e artistiche.

Impatto della Struttura del Bronzo sulla sua Resistenza

La struttura cristallina del bronzo ha un impatto significativo sulle sue proprietà meccaniche. La presenza di impurezze e inclusioni nel reticolo cristallino ostacola il flusso degli elettroni, rendendo più difficile lo scorrimento dei piani atomici. Questo porta a una maggiore durezza e resistenza del materiale, anche se a discapito della sua conduttività termica ed elettrica.

Da un punto di vista chimico, il bronzo è suscettibile alla corrosione, soprattutto in presenza di sostanze come ammoniaca e cianuri. Tuttavia, mostra una buona resistenza alle atmosfere industriali e marine, e può essere protetto da acidi deboli con opportuni rivestimenti. Al contrario, l’esposizione a agenti inquinanti come gli ossidi di azoto e i composti contenenti zolfo può accelerare il deterioramento del bronzo.

Corrosione del Bronzo: Fasi e Processi

Il processo di corrosione del bronzo avviene in diverse fasi, influenzate dalla composizione della lega e dalle condizioni ambientali. Nella prima fase, si ha l’ossidazione del rame con la formazione di un sottile film di ossido di rame, che può agire da barriera protettiva contro agenti esterni. Tuttavia, la presenza di solfuri può danneggiare questo film protettivo.

Nelle fasi successive, si forma il solfato di rame sulla superficie esposta, seguito dalla creazione di una crosta nera. L’azione dei cloruri accelera ulteriormente il processo corrosivo, portando infine alla formazione di una crosta bluastra porosa che favorisce la progressione della corrosione.

Un fenomeno degno di nota è la “malattia del bronzo” che colpisce antichi manufatti, principalmente a causa del cloruro di rame (I). Questo composto, a contatto con umidità e ossigeno, genera acido cloridrico che attacca il bronzo, riniziando il ciclo di corrosione.

Nonostante le sue proprietà uniche, il bronzo non è immune ai danni causati dall’inquinamento ambientale e dalla corrosione. Le conoscenze chimiche moderne ci permettono di comprendere meglio i processi di deterioramento di questo materiale, evidenziando l’importanza di adeguate misure protettive per preservare le opere in bronzo nel tempo.