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Titano: la chimica di un mondo alieno

Chimica

Fabrice Deseaux

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16 Luglio 2016

Titano: una prospettiva aliena sulle origini della vita

In un sistema solare lontano, Saturno brilla nel cielo con un compagno insolito: Titano, il più grande satellite del pianeta degli anelli. Scoperto nel lontano 1665 da Christiaan Huygens, questo mondo è un’enigma avvolto in una densa nube misteriosa. Fino a quando nel 2005 la sonda Cassini-Huygens si posò sulla sua superficie, Titano restava un mistero.

Alla scoperta di Titano

Titano è un posto straordinario con una superficie ricoperta da fiumi, laghi e oceani di metano, dove le piogge di idrocarburi liquidi si susseguono in un ciclo simile a quello dell’acqua sulla Terra. Questo ambiente freddo e alieno ha catturato l’attenzione dei ricercatori, che tramite modelli computazionali hanno indagato su come una sostanza chimica sulla sua superficie potrebbe fungere da catalizzatore per reazioni che potrebbero sostenere la vita.

Titano: un mondo alieno quasi familiare

La mancanza di acqua liquida e il ciclo del metano creano un paesaggio alieno, ma al contempo familiare. Questa diversità offre spunti interessanti su come potrebbe evolversi la vita in condizioni così diverse da quelle terrestri. I ricercatori, guidati da Jonathan Lunine, hanno esaminato come reazioni chimiche simili a quelle alla base della vita sulla Terra potrebbero aver avuto luogo su Titano.

Il potenziale della chimica prebiotica

Al centro di questa ricerca c’è il cianuro di idrogeno, composto da idrogeno, carbonio e azoto, che potrebbe essere il precursore degli amminoacidi e degli acidi nucleici, le fondamenta delle biomolecole vitali per la vita. I polimeri derivati dal cianuro di idrogeno potrebbero agire come catalizzatori per reazioni chimiche prebiotiche, aprendo la strada a strutture biologicamente complesse.

Prospettive future per la ricerca su Titano

Sebbene i modelli computazionali offrano un’idea affascinante di come potrebbe essere la chimica prebiotica su Titano, solo ulteriori missioni di esplorazione potranno confermare queste ipotesi. L’atmosfera densa del satellite ha finora limitato le indagini, ma il potenziale per nuove scoperte è enorme.

In un universo vasto e inesplorato, Titano rappresenta un laboratorio unico per comprendere le origini della vita e le possibilità della chimica in condizioni estreme. Solo il tempo e ulteriori ricerche potranno svelare i segreti celati da questo mondo alieno così simile eppure così diverso dal nostro. La scienza continua a spingersi verso nuove frontiere, guidata dalla curiosità e dalla sete di conoscenza.

Steroli: struttura, colesterolo, biosintesi

Biochimica

Fabrice Deseaux

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13 Luglio 2016

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Steroli: struttura, colesterolo, biosintesi

Gli Steroli: Composti Organici Presenti in Natura

Steroli è una classe di composti organici che rientra nel gruppo degli steroidi e si trova in natura nelle piante sotto forma di fitosteroli, negli animali come zoosteroli e nei funghi dove è presente l’ergosterolo.

Struttura degli Steroli

La struttura degli steroidi, anche chiamata ciclopentanoperidrofenantrene, è costituita da quattro anelli condensati contenenti complessivamente 17 atomi di carbonio. Gli steroli presentano una funzione alcolica in posizione 3, una catena ramificata in posizione 17 e doppi legami in posizioni differenti. Solitamente, gli steroli presenti negli organismi viventi contengono 27 atomi di carbonio nei vertebrati come ad esempio il colesterolo e 28 o 29 atomi di carbonio nelle piante come avviene per il fitosterolo.

Colesterolo: Componente Chiave della Membrana Cellulare

Il colesterolo, alcol policiclico alifatico con formula C27H45OH, è composto da una catena carboniosa, un gruppo contenente 4 anelli fusi e un gruppo –OH. Quest’ultimo è solubile in acqua, mentre la catena carboniosa e il gruppo con i 4 anelli sono apolari e quindi insolubili in acqua.

Essendo una molecola anfipatica che contiene sia gruppi idrofili che idrofobi, il colesterolo ha la capacità di formare un doppio strato in un liquido acquoso: le teste idrofile sono orientate verso l’esterno mentre le code idrofobe verso l’interno. Inoltre, il colesterolo è un costituente fondamentale della membrana cellulare delle cellule animali, regolando la fluidità della membrana per aumentare la stabilità meccanica.

Funzione e Biosintesi del Colesterolo

Il colesterolo svolge un ruolo cruciale come componente strutturale della membrana cellulare, agendo tra gli strati lipidici di fosfolipidi. Inoltre, il colesterolo funge da precursore per la produzione di ormoni steroidei, sintetizzati principalmente nel reticolo endoplasmatico liscio delle cellule epatiche e ghiandole endocrine.

In conclusione, gli steroli come il colesterolo rappresentano elementi chiave per il corretto funzionamento delle cellule e svolgono diverse funzioni vitali all’interno degli organismi viventi.La biosintesi del colesterolo può essere suddivisa in quattro stadi distinti, ognuno caratterizzato da reazioni specifiche:

Condensazione dell’acetil-CoA per formare il mevalonato

Tre unità acetiliche dell’acetil-CoA si condensano per formare il mevalonato, un importante intermedio nella via di sintesi del colesterolo.

Conversione del mevalonato in unità isopreniche

Il mevalonato viene convertito in unità isopreniche, che sono essenziali per la successiva sintesi del colesterolo.

Polimerizzazione delle unità isopreniche per formare lo squalene

Sei unità isopreniche, composte da 5 atomi di carbonio ciascuna, vengono polimerizzate per formare lo squalene, una molecola lineare insatura costituita da 30 atomi di carbonio.

Ciclizzazione dello squalene per formare il colesterolo

Lo squalene subisce una ciclizzazione che porta alla formazione dei 4 anelli del nucleo steroideo, da cui derivano il colesterolo e i suoi esteri.

Il colesterolo, insieme ai suoi esteri come trigliceridi e fosfolipidi, viene trasportato dai tessuti di origine a quelli di destinazione attraverso il plasma sanguigno. Questo avviene grazie alle lipoproteine plasmatiche, aggregati molecolari costituiti da specifiche proteine trasportatrici chiamate apolipoproteine. Questo meccanismo garantisce il corretto trasporto e utilizzo dei lipidi essenziali per l’organismo.

Polietilene: classificazione

Fabrice Deseaux

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11 Luglio 2016

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Il polietilene è uno dei polimeri termoplastici più diffusi al mondo, noto per la sua versatilità e numerosi utilizzi. Fu scoperto per la prima volta nel 1898 dal chimico tedesco Hans von Pechmann mentre studiava il diazometano.

Questo materiale è composto da lunghe catene di atomi di carbonio legati a due atomi di idrogeno ciascuno. Il monomero base per la produzione di polietilene è l’etene, il più semplice degli alcheni, ottenuto principalmente dalla pirolisi degli idrocarburi.

Esistono diverse tipologie di polietilene in base al metodo di polimerizzazione utilizzato, che influisce sul peso molecolare e sulle proprietà del polimero risultante.

Classificazione del polietilene

1) UHMWPE (polietilene ad altissimo peso molecolare): con struttura cristallina e molecole ben impaccate, ottenuto tramite polimerizzazione per coordinazione di metalloceni.

2) HDPE (polietilene ad alta densità): poco ramificato, prodotto con catalizzatori Ziegler-Natta.

3) LDPE (polietilene a bassa densità): più ramificato rispetto all’HDPE, ottenuto tramite polimerizzazione radicalica.

4) LLDPE (polietilene lineare a bassa densità): prodotto dalla polimerizzazione di etene e α-olefine con catalizzatori Ziegler-Natta.

5) MDPE (polietilene a media densità): con meno ramificazioni rispetto al LDPE.

6) PEX (polietilene reticolato): derivato dall’HDPE in presenza di perossidi.

Utilizzi e caratteristiche del polietilene

L’UHMWPE viene impiegato per le superfici di scorrimento delle protesi articolari grazie alla sua resistenza all’usura e all’abrasione, alla biocompatibilità e alle ottime proprietà antiattrito. Tuttavia, per evitare la degradazione del materiale dovuta all’usura abrasiva e ossidativa, si preferisce utilizzare il PEX stabilizzato con vitamina E.

Polietilene ad alta densità

L’HDPE è ottenuto a pressioni comprese tra 10 e 80 atm e temperature tra 80 e 150°C, utilizzando catalizzatori Ziegler-Natta o Phillips.

I catalizzatori Ziegler-Natta sono composti organometallici che contribuiscono alla produzione di polietilene ad alta densità, un materiale ampiamente impiegato in diversi settori industriali per le sue eccellenti proprietà meccaniche e chimiche.

La Rivoluzione del Polietilene e del Polipropilene

Nel mondo della chimica, gli alogenuri di titanio e trialchilallumino sono protagonisti fondamentali per la sintesi del polietilene e del polipropilene. Questi composti, insieme al promotore, hanno portato a una rivoluzione nel campo delle materie plastiche. Tale impatto è stato così significativo che nel 1963 l’Accademia Reale Svedese delle Scienze ha conferito il Premio Nobel per la Chimica ai pionieri Karl Ziegler e Giulio Natta.

Il Catalizzatore Phillips e il Polietilene ad Alta Densità

Il catalizzatore Phillips è un catalizzatore eterogeneo che consiste in ossido di cromo supportato da gel di silice. Questo particolare catalizzatore ha consentito la produzione di oltre il 50% del polietilene del mondo.

Il polietilene ad alta densità è un materiale dalle caratteristiche interessanti: è flessibile, resistente agli agenti atmosferici e alle sostanze chimiche, facilmente lavorabile e ideale per processi di stampaggio e iniezione. Viene utilizzato per produrre bottiglie per alimenti e una vasta gamma di oggetti, tra cui mobili da giardino.

Polietilene a Bassa Densità

Il polietilene a bassa densità (LDPE) si ottiene a pressioni comprese tra 1000 e 3000 atm e a temperature relativamente basse (130-300 °C). La reazione di polimerizzazione è esotermica e richiede l’uso di iniziatori come perossidi organici.

Questo tipo di polietilene ha molteplici utilizzi: viene impiegato nella produzione di fili, cavi isolanti, tubi, bottiglie, utensili, buste per la spesa, giocattoli e persino come film plastico. Ha un basso peso specifico e una buona resistenza agli urti e all’umidità, ma mostra una limitata resistenza al calore e una dilatazione termica elevata.

In conclusione, il contributo di scienziati come Ziegler e Natta ha aperto la strada a importanti sviluppi nel settore delle materie plastiche, migliorando la vita quotidiana delle persone e creando nuove opportunità nell’industria.

Idrogeno metallico: metallizzazione dell’idrogeno, caratterizzazione

Fabrice Deseaux

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9 Luglio 2016

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Idrogeno metallico: metallizzazione dell’idrogeno, caratterizzazione

Il misterioso idrogeno metallico: una scoperta sorprendente che ha sfidato le convinzioni dei chimici del XIX secolo, ma supportata da decenni di ricerca scientifica.

La diversità delle proprietà degli elementi nell’Universo

Gli elementi chimici sulla Terra mostrano determinate proprietà in base al loro stato di aggregazione, come la capacità di condurre calore ed elettricità. Tuttavia, in condizioni estreme di pressione e temperatura, come quelle presenti in altri pianeti o stelle, le proprietà degli elementi possono essere radicalmente diverse da quelle osservate nel nostro pianeta.

Una scoperta rivoluzionaria: l’idrogeno metallico

Da circa ottant’anni, eminenti scienziati come Wigner e Huntington hanno teorizzato l’esistenza dell’idrogeno metallico a pressioni estreme. Questa ipotesi, inizialmente priva di evidenze sperimentali, è stata definita il “Santo Graal della fisica ad alta pressione”.

L’idrogeno: un elemento straordinario

L’idrogeno, l’elemento più semplice, è composto da un protone e un elettrone nella sua forma più comune, il Protio. Nel 2011, i ricercatori della NASA hanno ipotizzato che l’idrogeno metallico potesse essere un potenziale combustibile per i razzi, suggerendo di trasformare l’idrogeno solido in forma metallica iniettando elettroni.

La metallizzazione dell’idrogeno

La metallizzazione dell’idrogeno rappresenta un caso unico di materia degenerata, con un cambiamento di fase che porta alla formazione di un reticolo cristallino con nuclei atomici di idrogeno e elettroni delocalizzati.

Un esempio di successo scientifico

Nel gennaio 2016, una ricerca dell’Università di Edimburgo ha dimostrato che sottoponendo idrogeno a elevate pressioni tra due incudini di diamante, si può ottenere idrogeno solido con una struttura cristallina a temperatura ambiente, confermando così l’esistenza dell’idrogeno metallico.

Questa scoperta rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione della materia e potrebbe avere importanti implicazioni per futuri sviluppi tecnologici e spaziali.La Fase V della materia non ha permesso di effettuare una misurazione della conducibilità del materiale a causa della stretta fenditura tra i due incudini di diamante. In condizioni normali, l’idrogeno si trova sotto forma molecolare, con un legame che coinvolge due atomi che condividono due elettroni in un orbitale molecolare di tipo σ. Questo legame influenza varie proprietà della molecola, inclusa la lunghezza d’onda della luce assorbita quando gli elettroni vengono eccitati. L’idrogeno molecolare, essendo trasparente alla luce visibile, non assorbe radiazione nell’intervallo visibile.

Recenti studi hanno dimostrato che quando l’idrogeno è in fase solida, o metallica, il legame si rompe, generando elettroni di conduzione che si manifestano con una colorazione scura del materiale. Questo cambiamento è visibile tramite la trasmissione e la riflessione della luce visibile.

Caratterizzazione

I ricercatori hanno impiegato la spettroscopia Raman per studiare il fenomeno. Questa tecnica si basa sulla diffusione di radiazione elettromagnetica monocromatica proveniente da un laser da parte del campione, fornendo informazioni sulla struttura dei livelli energetici vibrazionali molecolari. Durante l’esperimento, i due modi di vibrazione presenti nella molecola di H2 cominciano a scomparire a una determinata pressione, mentre le intensità dei restanti modi decrescono rapidamente.

Nonostante evidenze di un legame residuale, i ricercatori ipotizzano che questa fase rappresenti una nuova forma di idrogeno. Si suppone che a pressioni più elevate possa formarsi idrogeno metallico. Per ulteriori approfondimenti su orbitali molecolari e diffusione Raman, clicca [qui](http://chimicamo.org//chimica-generale/orbitali-molecolari/) e [qui](http://chimicamo.org//chimica-fisica/diffusione-rayleigh-e-diffusione-raman/).

Equazione di Mark–Houwink–Sakurada: viscosità intrinseca e peso molecolare

Fabrice Deseaux

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8 Luglio 2016

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Equazione di Mark–Houwink–Sakurada: viscosità intrinseca e peso molecolare

Viscosità intrinseca e sua relazione con il peso molecolare dei polimeri

Le catene polimeriche costituite durante una reazione di polimerizzazione presentano una lunghezza variabile, rendendo difficile la determinazione precisa del peso molecolare rispetto alle normali molecole. Per stimare il peso molecolare medio dei polimeri, viene impiegato il metodo viscosimetrico, considerato fondamentale poiché il peso molecolare influisce su diverse proprietà del materiale, come la viscosità.

Viscosità e viscosità relativa

Uno degli effetti distintivi dei polimeri è l’aumento significativo della viscosità dei liquidi in cui sono disciolti. La viscosità relativa è definita come il rapporto tra la viscosità della soluzione e la viscosità del solvente. Dall’altra parte, la viscosità intrinseca, indicata con [η], è un parametro adimensionale che quantifica il contributo del soluto alla viscosità della soluzione. Quest’ultimo è espresso come il rapporto tra la differenza tra la viscosità della soluzione e quella del solvente e la viscosità del solvente moltiplicato per la frazione di volume del soluto in soluzione, dove la concentrazione è solitamente misurata in g/dL.

Relazione tra viscosità intrinseca e peso molecolare

L’equazione di Mark-Houwink-Sakurada fornisce una correlazione empirica che lega la viscosità intrinseca e il peso molecolare dei polimeri. In particolare, tale relazione è espressa dall’equazione [η] = KM^a, dove K e a sono costanti empiriche specifiche per ogni polimero e solvente a una determinata temperatura. Un’ulteriore rappresentazione di questa relazione è data da ln [η] = ln K + a ln M, dove M rappresenta il peso molecolare.

Determinazione dei pesi molecolari

Per valutare le costanti K e a, è essenziale misurare le viscosità intrinseche e i pesi molecolari di diversi polimeri in un ampio intervallo di pesi molecolari al fine di ottenere un andamento lineare che riflette l’equazione sopra descritta. I pesi molecolari possono essere determinati tramite metodi assoluti come la pressione osmotica.

In conclusione, l’equazione di Mark-Houwink-Sakurada rappresenta uno strumento fondamentale per comprendere la relazione tra viscosità intrinseca e peso molecolare dei polimeri, consentendo agli scienziati di studiare e manipolare le proprietà di questi materiali in modo accurato.

Alginato di sodio: proprietà, usi

Redazione

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7 Luglio 2016

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Alginato di Sodio: Un Polisaccaride con Diverse Applicazioni

L’alginato di sodio è un polisaccaride naturale estratto dalle alghe brune che crescono nei mari freddi. Questo composto, costituito dall’unità monomerica C8H8O6, offre resistenza e flessibilità alle pareti cellulari delle alghe, svolgendo una funzione simile alla cellulosa nelle piante.

Proprietà dell’alginato di sodio

Questo polimero è scarsamente solubile in acqua, formando una soluzione viscosa. In presenza di ioni Ca2+, si trasforma in alginato di calcio, un composto insolubile che viene impiegato nel processo di sferificazione per la creazione di cocktail molecolari.

Le fibre di alginato di calcio vengono utilizzate in medicazioni sterili per mantenere un ambiente umido che favorisca la cicatrizzazione delle ferite e delle piaghe da decubito.

La viscosità dell’alginato di sodio aumenta con la concentrazione e diminuisce con l’aumentare della temperatura. Tuttavia, il composto degrada naturalmente in presenza di ossigeno, ioni metallici e calore.

Le soluzioni di alginato di sodio sono stabili in un intervallo di pH compreso tra 5,5 e 10, formando un gel a valori inferiori e precipitando a pH 3,8 come acido alginico.

Usi Industriali

L’alginato di sodio è ampiamente impiegato nell’industria alimentare come gelificante e stabilizzante per la produzione di budini, panna cotta, formaggi freschi, yogurt, carne in scatola e altri alimenti.

Questo polimero è utilizzato anche nel settore tessile per lo stampaggio di tessuti, facilitando la reazione tra fibre e coloranti senza comprometterne la resistenza.

Nell’industria cosmetica, l’alginato di sodio è presente nelle maschere facciali e nelle emulsioni come stabilizzante.

Grazie alla sua biocompatibilità, capacità di gelificazione e interazione con sistemi biologici, l’alginato di sodio trova applicazioni nel settore medico e farmaceutico.

Applicazioni Mediche

Nel trattamento sintomatico del reflusso gastroesofageo, il bruciore di stomaco e l’ernia iatale, l’alginato di sodio viene somministrato per formare uno strato protettivo sulle mucose gastriche, riducendo l’acidità.

Le sospensioni orali di alginato di sodio, unite a sostanze emollienti come il miele, sono impiegate nel trattamento di laringiti, faringiti, tosse raucedine e afte, grazie alle proprietà lenitive del composto.

In conclusione, l’alginato di sodio è un polimero versatile con molteplici utilizzi in diversi settori, dalla produzione alimentare all’industria tessile e cosmetica, fino alle applicazioni mediche per il trattamento di disturbi gastrointestinali e delle vie respiratorie.

Biosensore: biorecettore specifico, transduttore, usi

Fabrice Deseaux

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5 Luglio 2016

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Biosensore: biorecettore specifico, transduttore, usi

Il concetto di biosensore si riferisce a un dispositivo che combina un sistema di riconoscimento biologico con un trasduttore per analizzare specifici analiti. La caratteristica fondamentale di un biosensore è la sua elevata specificità, garantita dall’utilizzo di recettori biologici che presentano una particolare affinità verso un determinato analita.

Caratteristiche e funzionamento dei biosensori

Un biosensore è composto da un biorecettore specifico per l’analita in questione, come ad esempio un enzima, un anticorpo o un acido nucleico. Il segnale generato dall’interazione tra il biorecettore e l’analita viene convertito da un trasduttore in un segnale elettrico, il quale viene amplificato e letto da un detector. Questo dato viene quindi convertito nella concentrazione desiderata e visualizzato su un display.

Il biorecettore deve essere in grado di interagire in modo preciso e specifico con l’analita, garantendo sensibilità, velocità e costo contenuto. I trasduttori possono essere di diversi tipi, come elettrochimici, ottici, termici o acustici.

Tipologie di trasduttori e applicazioni

I trasduttori elettrochimici si distinguono in potenziometrici, dove la variazione di potenziale è legata alla concentrazione di ioni, e amperometrici, dove il potenziale dell’elettrodo è costante e consente l’ossidazione o la riduzione dell’analita.

I trasduttori ottici vengono impiegati quando la reazione catalizzata dall’enzima produce prodotti colorati, fluorescenti o luminosi e sono composti da fibre ottiche. Quelli di tipo acustico sono costituiti da cristalli piezoelettrici di quarzo soggetti a deformazione meccanica che genera risonanza a una frequenza specifica correlata alla massa del cristallo.

Applicazioni pratiche dei biosensori

I biosensori sono utilizzati per sostituire le analisi di laboratorio tradizionali in quanto devono essere rapidi, convenienti e facili da utilizzare. Un esempio noto è il glucometro, che consente alle persone diabetiche di monitorare il livello di glucosio grazie all’utilizzo dell’enzima glucosio-ossidasi per convertire il glucosio in acido gluconico.

Attraverso la rilevazione elettrochimica della variazione di pH causata dalla formazione dell’acido gluconico, i biosensori forniscono un’analisi rapida e precisa del tasso glicemico.

In conclusione, i biosensori sono strumenti fondamentali per una varietà di applicazioni analitiche e di monitoraggio, offrendo un’alternativa efficiente ai metodi tradizionali di analisi biochimica.L’importanza dei biosensori nell’ambito medico e ambientale

I biosensori sono strumenti diagnostici che vengono utilizzati in diverse applicazioni, soprattutto nel campo medico per la determinazione di sostanze come il glucosio, la creatinina, le proteine, il lattato e il piruvato. Questi strumenti sono essenziali per monitorare lo stato di salute dei pazienti e per fornire dati importanti per trattamenti personalizzati.

I biosensori trovano ampio impiego anche nell’analisi ambientale, dove vengono impiegati per la rilevazione di pesticidi, contaminanti e erbicidi. Grazie alla loro sensibilità, i biosensori sono strumenti preziosi per monitorare la qualità dell’ambiente e per garantire la sicurezza delle risorse naturali.

Altro campo in cui i biosensori sono indispensabili è quello dell’analisi alimentare. Essi consentono di determinare nutrienti, coloranti, dolcificanti e conservanti presenti negli alimenti, contribuendo così a garantire la sicurezza e la qualità dei prodotti alimentari che consumiamo quotidianamente.

Negli ultimi anni, l’uso dei biosensori si è esteso anche alla rilevazione di sostanze come droghe, sostanze proibite ed esplosivi, rendendoli strumenti fondamentali per garantire la sicurezza pubblica e prevenire il traffico illegale di sostanze pericolose.

Inoltre, sono attualmente in fase di sviluppo nano-biosensori, dotati di caratteristiche che permettono di rilevare concentrazioni estremamente basse di analiti, aprendo così nuove prospettive per l’applicazione di queste tecnologie in ambiti sempre più specializzati e avanzati.

Resine composite in odontoiatria: composizione

Fabrice Deseaux

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4 Luglio 2016

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Le resine composite utilizzate in odontoiatria sono composte da una matrice oligomerica a base di resina e un riempitivo inorganico come il biossido di silicio.

Resine Composite in Odontoiatria

Nonostante i dibattiti degli ultimi anni, l’amalgama dentale rimane il materiale più diffuso per il restauro di molari e premolari, composto da mercurio, argento, stagno, rame e zinco. Tuttavia, oltre alle preoccupazioni sulla potenziale tossicità del mercurio, l’amalgama presenta limitazioni estetiche e richiede preparazioni dentali invasive.

Le resine composite sono state introdotte come alternativa a queste limitazioni dell’amalgama. In passato, le resine composite avevano problemi di usura e fragilità, ma progressi significativi sono stati fatti per migliorarne la qualità.

Composizione delle Resine Composite

Per creare le resine composite, sono state considerate le resine epossidiche industriali, che presentavano caratteristiche interessanti ma non erano abbastanza dure. Un approccio ibrido è stato adottato combinando il Bisfenolo A con il glicidil metacrilato per ottenere un monomero ibrido.

Il Bisfenolo A è un composto con due gruppi fenolici vicini, mentre il glicidil metacrilato è un estere dell’acido metacrilico contenente un gruppo epossidico. Questo monomero ibrido dà origine alla resina di base, chiamata resina di Bowen, che forma un polimero reticolato tridimensionale con proprietà diverse dalle resine acriliche non modificate.

Diluenti e Resine Composite

Per migliorare la viscosità della resina, vengono aggiunti diluenti come il trietilenglicoldimetacrilato (TEGDMA) al monomero Bis-GMA. Questi aggiornamenti nella composizione delle resine composite hanno contribuito a migliorarne le prestazioni e la durata nel settore dell’odontoiatria.Materiali compositi in odontoiatria: innovazione e ricerca costante

Rinforzanti inorganici per una maggiore resistenza

Nel campo dell’odontoiatria, l’utilizzo di materiali compositi ha rivoluzionato le pratiche di restauro dentale. Uno degli elementi chiave di questi materiali è la presenza di pigmenti come il biossido di titanio e ossidi di ferro, che conferiscono al composito il colore più adatto all’applicazione.

Per aumentare la resistenza meccanica del materiale composito, viene incorporato un rinforzante inorganico costituito da vetro di bario o quarzo nella matrice resinosa. La riduzione delle dimensioni delle particelle ha portato a materiali con proprietà meccaniche migliorate, garantendo prestazioni durature nel tempo.

Leganti e agenti accoppianti per una maggiore adesione

Per garantire una perfetta adesione tra la matrice e il riempitivo, viene utilizzato un legante, noto anche come agente accoppiante, che è spesso costituito da silano. Questo agente favorisce l’adesione tra le diverse componenti del materiale composito, assicurando una maggiore coesione e resistenza strutturale.

Polimerizzazione radicale per una struttura reticolata tridimensionale

Il monomero Bis-GMA, presente nei materiali compositi, è caratterizzato da doppi legami che polimerizzano secondo un meccanismo di tipo radicale. Questo processo richiede la presenza di radicali liberi che innescano una reazione a catena, portando alla formazione di un polimero ad alto peso molecolare con struttura reticolata tridimensionale, essenziale per la resistenza e la durabilità del materiale.

Innovazione e ricerca per migliorare la longevità dei materiali compositi

Nonostante i progressi compiuti nell’ambito dei materiali compositi in odontoiatria, la ricerca continua a essere fondamentale per migliorarne la longevità e le prestazioni nel tempo. L’identificazione di nuove tecnologie e l’ottimizzazione delle formulazioni sono cruciali per sviluppare materiali sempre più efficaci e duraturi, garantendo ai pazienti soluzioni di elevata qualità e durabilità nel trattamento odontoiatrico.

Gas lacrimogeni: gas CS, gas CN, gas OC

Fabrice Deseaux

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3 Luglio 2016

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L’utilizzo dei gas lacrimogeni ha una lunga storia che parte dall’uomo preistorico che impiegava frecce avvelenate per la caccia e che in tempi moderni si è evoluto verso l’uso bellico. Durante la Prima Guerra Mondiale, i Francesi furono i primi a utilizzare gas lacrimogeni, ma furono successivamente attaccati con gas più devastanti come l’iprite, conosciuto anche come gas mostarda.

La composizione e la tossicità dei gas lacrimogeni variano e possono causare reazioni avverse oltre alla semplice lacrimazione. Questi gas vengono spesso utilizzati dalle forze dell’ordine per disperdere manifestanti e scoraggiarli dai comportamenti aggressivi. Tuttavia, Amnesty International sottolinea i gravi danni che possono causare, tra cui laringospasmo, sindrome da stress respiratorio fino alla morte.

Effetti dei gas lacrimogeni

I gas lacrimogeni dovrebbero provocare sintomi temporanei come lacrimazione, difficoltà ad aprire gli occhi e difficoltà respiratorie lievi, ma possono avere conseguenze più gravi se utilizzati in modo indiscriminato.

Tipi di gas lacrimogeni

Il termine “gas lacrimogeno” non si riferisce a un singolo gas, ma a diverse sostanze utilizzate per questo scopo. Uno dei gas più diffusi è il gas CS, che prende il nome dagli statunitensi Corson e Staughton. Il gas CS è una polvere bianca unita a un agente dispersivo come il diclorometano e inserita in un candelotto con una carica termica. Una volta attivato, il gas si disperde nell’ambiente sotto forma di fumo biancastro.

La storia dell’utilizzo delle armi chimiche mostra come la scienza abbia portato allo sviluppo di armi sempre più sofisticate e pericolose, alcune delle quali sono state impiegate in violazione dei trattati internazionali. È fondamentale rivedere l’impiego di tali armi e garantire il rispetto dei diritti umani e delle normative internazionali in materia di armi chimiche.

L’effetto dei gas lacrimogeni sulle mucose

I gas lacrimogeni sono sostanze utilizzate per scopi militari e civili, ma che possono rappresentare un rischio per la salute delle persone esposte. Queste sostanze reagiscono con le mucose dell’organismo, causando bruciore, lacrimazione, tosse e irritazione. Tra i gas lacrimogeni più comuni troviamo il CS, il CN e il CR.

Gas CN: una sostanza tossica

Il gas CN è stato utilizzato prima del CS ed è noto per la sua tossicità. Viene sintetizzato mediante un processo di acilazione di Friedel-Craft. Questo gas è stato impiegato durante la guerra in Vietnam. Nonostante la sua pericolosità, è stato utilizzato in molte parti del mondo per sedare rivolte e disperdere manifestazioni.

Gas CR: un altro gas lacrimogeno potente

Il gas CR, noto come Dibenzo[b,f][1,4]ossazepina, è un gas lacrimogeno dieci volte più potente del CS. Esso causa irritazione cutanea, blefarospasmo, cecità temporanea, tosse e respiro affannoso. L’esposizione prolungata a questo gas può portare alla morte.

Gas OC: basato sulla capsaicina

Il gas OC, noto come gas al peperoncino, è basato sulla capsaicina, un alcaloide presente nei peperoncini responsabile della loro piccantezza. Questo gas viene spesso utilizzato per l’autodifesa ed è ottenuto dalla macinazione dei frutti dei peperoncini. Può provocare irritazione, bruciore, tosse e lacrimazione sulle mucose.

In conclusione, l’esposizione ai gas lacrimogeni può avere effetti nocivi sulla salute umana, pertanto è importante regolare l’uso di queste sostanze attraverso adeguata legislazione e normative.

Cerere: macchie misteriose, missione Dawn, possibili ipotesi

Fabrice Deseaux

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2 Luglio 2016

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Cerere: macchie misteriose, missione Dawn, possibili ipotesi

L’incredibile asteroide Cerere: una scoperta rivoluzionaria

L’astrofilo italiano Giuseppe Piazzi scoprì Cerere nel 1801, rivelando al mondo un protopianeta che oggi affascina gli scienziati per la sua origine e evoluzione. Questo gigante asteroide, il più grande del nostro sistema solare, gioca un ruolo fondamentale nello studio della formazione planetaria.

La missione Dawn, avviata il 27 settembre 2007, ha inviato una sonda senza equipaggio per esaminare da vicino Cerere. I dati raccolti hanno rivelato la presenza di acqua, principalmente sotto forma di ghiaccio sottoterra, e tracce di argilla contenenti ammoniaca. Queste scoperte sono cruciali per comprendere la storia evolutiva del pianeta nano.

Uno dei momenti più significativi della missione è stata l’osservazione di misteriosi punti luminosi all’interno dei crateri Occator e Oxo. La loro origine e comportamento inaspettato hanno affascinato gli studiosi.

La presenza di macchie luminose su Cerere

Gli scienziati hanno scoperto che le macchie luminose sono il risultato di una sorta di foschia composta da sale, roccia e acqua ghiacciata. Durante le ore del mattino, quando la luce solare colpisce questa miscela, il ghiaccio sublima creando una nebbia che svanisce nel pomeriggio.

Il carbonato di sodio, insieme ai silicati e ad altri sali come il carbonato e cloruro di ammonio, sarebbero fuoriusciti dall’interno del pianeta. La scoperta di queste sostanze suggerisce che la temperatura all’interno di Cerere potrebbe essere più elevata di quanto precedentemente ipotizzato.

Possibili ipotesi sul passato di Cerere

L’analisi dei dati suggerisce che potrebbe esserci stata acqua liquida sotto la superficie di Cerere in epoche geologiche passate. I sali presenti potrebbero essere residui di antichi oceani o di accumuli d’acqua solidificatisi milioni di anni fa.

Il legame tra sale, ghiaccio e foschia rimane ancora un mistero, e ulteriori ricerche sono necessarie per svelare i meccanismi dietro a questo fenomeno. Le nuove scoperte su Cerere potrebbero aprire nuove prospettive nello studio dell’evoluzione della vita, offrendo agli scienziati la possibilità di approfondire la conoscenza di questo straordinario asteroide e del sistema solare nel suo complesso.

Nichel: proprietà, composti

Fabrice Deseaux

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27 Giugno 2016

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Le caratteristiche del nichel, un metallo di transizione del quarto periodo della tavola periodica, lo rendono un elemento di grande importanza e versatilità. Scoperto nel 1751 da Axel Fredrik Cronstedt, il nichel si distingue per la sua durezza e resistenza alla corrosione, tanto da essere impiegato nel rivestimento di altri metalli per preservarli dall’azione degli agenti atmosferici.

Utilizzi e Proprietà

Il nichel presenta un elevato punto di fusione, resistenza all’ossidazione e proprietà magnetiche, risultando inoltre duttile e dotato di proprietà catalitiche. Grazie a queste caratteristiche, il nichel trova impiego in settori come l’aerospaziale, militare, navale e architettonico, sebbene la sua principale applicazione sia nella produzione di acciaio inossidabile in lega con il cromo. Inoltre, combinato con l’alluminio, il nichel può essere trattato per ottenere il Nichel Raney, con eccellenti proprietà catalitiche, particolarmente utili nelle reazioni di idrogenazione.

Il nichel è presente nella lega della moneta statunitense da 5 cents, comunemente chiamata nichelino, e svolge un ruolo importante come micronutriente per le piante, supportando l’attivazione dell’ureasi, un enzima che catalizza la decomposizione dell’urea in ammoniaca e carbammato.

Composti di Nichel

Tra i composti più significativi del nichel, spicca il nicheltetracarbonile (Ni(CO)4), un complesso con numero di ossidazione zero. Conosciuto anche come “morte liquida”, questo composto altamente tossico e volatile è stato sintetizzato alla fine del XIX secolo a partire da nichel e monossido di carbonio ed è impiegato nella produzione degli acrilati utilizzati in vari settori industriali.

Il nichel presenta un numero di ossidazione predominante di +2, ma può presentarsi con altri numeri di ossidazione a seconda del composto in cui è coinvolto, ampliando così le sue potenzialità applicative in diversi campi chimici e industriali.Descrizione generica sul nichel e i suoi composti

Il nichel è un elemento chimico che presenta numerose proprietà e reazioni interessanti. Ad esempio, l’etanolo può essere utilizzato per rilasciare monossido di carbonio in una reazione chimica. In soluzione acquosa, l’ione Ni²⁺ forma un complesso con sei molecole di acqua, dando luogo all’esaaquonichel (II), di colore verde. Generalmente, i sali di nichel sono solubili in acqua tranne per alcune eccezioni come il solfuro di nichel (NiS), il carbonato di nichel (NiCO₃), il fosfato di nichel (Ni₃(PO₄)₂), il cianuro di nichel (Ni(CN)₂) e l’idrossido di nichel (Ni(OH)₂).

Utilizzi e proprietà dei composti di nichel

Il nichel forma diversi ossidi con numeri di ossidazione +2, +3 e +4. Ad esempio, il monossido di nichel (NiO) è impiegato per la produzione di ceramiche e porcellane, mentre l’ossido sinterizzato è utilizzato per la produzione di leghe. L’ossido di nichel (III) (Ni₂O₃) trova impiego come catodo nelle batterie ricaricabili.

Applicazioni industriali dei composti di nichel

I composti di nichel con numero di ossidazione +2 sono ampiamente utilizzati nell’industria. Ad esempio, il cloruro di nichel (NiCl₂) e il nitrato di nichel (Ni(NO₃)₂) vengono impiegati nei processi di elettrodeposizione, mentre il solfato di nichel (NiSO₄) è utilizzato per la preparazione di catalizzatori, etanolo, smalti e mordenti per tessuti.

Allergie al nichel e possibili sintomi

Il nichel è presente in vari alimenti come asparagi, funghi, nocciole, mandorle, legumi, ostriche, lattuga e carote, e può causare allergie in alcuni individui. I sintomi possono includere prurito, dermatiti, afte, gonfiore addominale, nausea e mal di testa. L’allergia al nichel è una delle dermatiti da contatto più comuni, che colpisce soprattutto le donne.

Presenza del nichel nei cosmetici e nei tatuaggi

È importante notare che l’ione di nichel può essere presente non solo negli alimenti, ma anche in alcuni cosmetici come il rimmel e l’ombretto, oltre ad essere contenuto negli inchiostri utilizzati per tatuaggi. Pertanto, è fondamentale prestare attenzione alla possibile presenza di nichel in prodotti di uso comune e, in caso di sospetta allergia, consultare un medico per una corretta diagnosi e gestione del problema.

Cocktail molecolari: formazione delle sfere flottanti, condizioni dipH

Fabrice Deseaux

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26 Giugno 2016

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Cocktail molecolari: formazione delle sfere flottanti, condizioni dipH

Cocktail Molecolari: L’arte della Mixology Moderna

I cocktail molecolari rappresentano una innovativa forma di mixology, che si distingue per l’utilizzo di tecniche di manipolazione della struttura molecolare degli ingredienti senza ricorrere a sostanze chimiche dannose. Questa tendenza, nata dall’evoluzione tecnologica e dalla ricerca della creatività gastronomica, ha visto chef, barmen e gastronomi impegnarsi nell’esplorare nuove frontiere culinarie sfruttando processi chimici e ingredienti innovativi.

Creazione delle Sfere Flottanti

Uno degli elementi distintivi dei cocktail molecolari sono le sfere di varie dimensioni che galleggiano nel liquido, contenenti uno degli ingredienti del cocktail. Queste sfere vengono create attraverso una tecnica chiamata sferificazione, che coinvolge l’utilizzo di alginato di sodio e ioni calcio. Per realizzare questo processo, l’alginato di sodio viene combinato con il liquido desiderato e fatto cadere in una soluzione di ioni calcio, causando la formazione di sottili pellicole che si solidificano, creando le sfere caratteristiche.

Regolazione del pH

Un aspetto fondamentale per il successo della sferificazione è il controllo del pH del composto. L’acidità eccessiva può compromettere il processo, impedendo la formazione delle sfere desiderate. Ad esempio, l’uso di succhi troppo acidi come il succo di limone richiede l’aggiunta di citrato di sodio per regolare il pH e consentire la sferificazione. Questo equilibrio è essenziale per garantire la corretta interazione tra l’alginato di sodio e gli ioni calcio.

Il mondo dei cocktail molecolari rappresenta una fusione affascinante tra scienza e arte culinaria, offrendo esperienze sensoriali uniche e sorprendenti. Attraverso l’applicazione di principi chimici e l’utilizzo di ingredienti innovativi, si apre uno spazio creativo in continua evoluzione che stimola la curiosità e l’apprezzamento per la chimica applicata alla gastronomia. Se vuoi saperne di più sui cocktail molecolari, dai un’occhiata a questo (https://www.youtube.com/watch?v=F3LNM6tHS9Q) che illustra magistralmente le tecniche e i segreti di questa rivoluzionaria forma di mixology.