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Cromo (III): reazioni

Fabrice Deseaux
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Cromo (III): reazioni

Il (III), scoperto nel 1797 da Louis Nicolas Vauquelin, è un metallo di transizione con numero di +3 che partecipa a diverse reazioni, tra cui ossidazione e .

La Chimica del Cromo (III)

Il cromo è un metallo di transizione con configurazione elettronica [Ar] 3d^5 4s^1, e può presentare numeri di ossidazione che vanno da +6 a -4.

del Cromo (III) in Soluzione

Il cromo (III) in soluzione acquosa forma un complesso esacoordinato [Cr(H2O)6]^3+ che agisce come acido, rilasciando un idrogeno all’acqua. Questo complesso conferisce alla soluzione una colorazione verde ed è conosciuto come esaacquocromo (III).

Reazioni del Cromo (III) con le Basi

In presenza di una base, il Cromo (III) reagisce formando un complesso neutro poco solubile in acqua. Se c’è un eccesso di base, il complesso neutro reagisce ulteriormente producendo un complesso meno stabile.

Ossidazione e Riduzione

Il complesso esaidrossocromato (III) può essere ossidato a cromo (VI) in presenza di perossido di idrogeno, dando origine a cromato di colore giallo. Al contrario, il complesso può essere ridotto, ad esempio in presenza di zinco, formando un complesso meno stabile di colore blu.

Altre Reazioni del Cromo (III)

Trattando il complesso esaidrossocromato (III) con un acido si può formare l’esaacquocromo (III). Inoltre, in presenza di si possono formare complessi triacquotriamminocromo o esaamminocromo (III). Infine, la presenza di ione carbonato può portare alla formazione di un complesso poco solubile in acqua.

Il cromo (III) è coinvolto in una varietà di reazioni complesse che sono di interesse nella chimica di coordinazione e nell’analisi chimica.

Acido di Lewis: calcolo del pH

Fabrice Deseaux
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Acido di Lewis: calcolo del pH

Il ruolo degli acidi di e delle basi in chimica

Acido di Lewis e Base: una breve introduzione

Un acido di Lewis è una sostanza in grado di accettare un doppietto elettronico da una base, mentre una base è una sostanza capace di donare un doppietto elettronico a un acido. Questa definizione è stata introdotta successivamente alla teoria di Arrhenius sugli acidi e le basi, la quale sosteneva che gli acidi sono sostanze che rilasciano ioni H+ e le basi sono sostanze che rilasciano ioni OH- in soluzione.

L’evoluzione delle teorie sugli acidi e le basi

La teoria di Arrhenius, però, non spiegava completamente il comportamento di specie come l’ammoniaca. È stato solo nel 1923 che la teoria di Brønsted–Lowry ha ampliato il concetto di acidi e basi, cercando di spiegare l’acidità e la basicità di varie sostanze. Successivamente, altre teorie come quella di Pearson sono state sviluppate per spiegare il comportamento di composti particolari.

Comportamento degli acidi di Lewis in acqua

Quando un sale contenente un metallo di transizione viene disciolto in acqua, si formano colorati in cui l’acqua agisce da legante. Gli ioni dei possono presentarsi come M2+ (ad esempio Fe2+, Co2+ e Cu2+) o come M3+ (ad esempio Al3+, V3+, Cr3+ e Fe3+), formando complessi come [M(H2O)6]2+ e [M(H2O)6]3+ rispettivamente.

L’acquoione si idrolizza in acqua, rilasciando un ione H+ da una delle molecole di acqua a cui il metallo è coordinato, formando [M(H2O)5OH]2+ e [M(H2O)5OH]3+ rispettivamente, insieme all’ione H3O+.

Impatto degli acidi di Lewis sul pH di una soluzione

Per comprendere l’influenza degli acidi di Lewis sul pH di una soluzione, possiamo considerare il cloruro di ferro (III) come esempio. Quando il cloruro di ferro (III) si dissolve in acqua, si forma Fe3+ e 3 Cl-. I cationi metallici degli elementi di transizione tendono ad idratarsi, formando complessi come [Fe(H2O)6]3+, in cui le molecole di acqua sono legate al ferro tramite un utilizzando il doppietto elettronico solitario.Il legame di coordinazione tra l’ossigeno e l’idrogeno influenza gli elettroni di legame, facendo sì che gli atomi di idrogeno acquisiscano una parziale carica positiva maggiore. Questo porta gli atomi di idrogeno a comportarsi come acidi, donando un protone all’acqua secondo l’equilibrio:
[Fe(H2O)6]3+ + H2O ⇌ [Fe(H2O)5 OH]2+ + H3O+,

dove la costante di equilibrio Ka è dell’ordine di 10^-4. Il complesso esaacquoferro (III) agisce da acido e determina il pH della soluzione in base alla sua concentrazione.

pH di un acido di Lewis

Per calcolare il pH di una soluzione contenente 24,0 g di FeCl3 disciolti in 230 mL di acqua, con Ka di [Fe(H2O)6]3+ = 8.9 × 10^-4:

– Moli di FeCl3 = moli di Fe3+ = 24,0 g / 162,2 g/mol = 0,148
– [Fe3+] = [Fe(H2O)6]3+ = 0,148 / 0,230 L = 0,643 M

All’equilibrio: [Fe(H2O)6]3+ = 0,643 – x
[Fe(H2O)5 OH]2+ = [H3O+] = x

Calcolando Ka = 8,9 × 10^-4 come [(x)(x)] / 0,643 – x, si ottiene x = [H3O+] = 0,024 M. Di conseguenza, il pH della soluzione risulta essere ,6.

Saccarosio: struttura, reazioni, usi

Fabrice Deseaux
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Saccarosio: struttura, reazioni, usi

Il Saccarosio: Struttura e Proprietà

Il saccarosio, comunemente noto come zucchero da tavola, è un disaccaride con formula C12H22O11, appartenente alla famiglia dei carboidrati. Si presenta sotto forma di cristalli solidi altamente solubili in acqua, con una solubilità di circa 2000 g/L a 25°C, grazie ai legami polari presenti nella molecola.

Composizione del Saccarosio

Essenzialmente composto da una molecola di α-D- e una molecola di β-D-fruttosio, il saccarosio è legato da un legame glicosidico tra il carbonio 1 anomerico del glucosio e il carbonio 2 anomerico del fruttosio.

La condensazione delle due unità monomeriche, con l’eliminazione di una molecola d’acqua, forma il legame 1,2-glicosidico che costituisce il disaccaride.

Proprietà e Reattività

Il saccarosio è un incavo zucchero non riducente, poiché non possiede anomeri liberi capaci di convertirsi in gruppi carbonilici e quindi non reagisce con il liquido di Tollens né subisce mutarotazioni.

A temperature elevate, intorno ai 160°C, il saccarosio subisce la , con la formazione di tre principali prodotti: caramellana, caramellene e caramellino, che risultano da processi di disidratazione e polimerizzazione.

Potere Ottico

Grazie alla presenza di atomi di carbonio asimmetrici, il saccarosio mostra attività ottica con un potere rotatorio di +66.5°, indicando una rotazione destrorsa della luce polarizzata. Dalla rottura del legame glicosidico, si ottiene una miscela di glucosio e fruttosio, detta , con potere rotatorio di -19.5°.

Applicazioni del Saccarosio

Il saccarosio trova impiego nei razzi a propellente solido, dove viene utilizzato come componente nell’ossidante. In questi contesti, il saccarosio contribuisce alle fasi di combustione e propulsione.

In conclusione, il saccarosio, con la sua struttura e proprietà uniche, gioca un ruolo significativo in diverse applicazioni industriali, oltre al suo comune utilizzo come dolcificante.Il nitrato di , noto anche come salnitro, partecipa a una reazione con il saccarosio secondo la seguente equazione chimica:

C12H22O11 + 6 KNO3 → 9 CO + 3 N2 + 11 H2O + 3 K2CO3

Quando viene introdotto acido solforico, un potente disidratante, il saccarosio subisce un processo di disidratazione con formazione di carbonio secondo la reazione:

2 C12H22O11 + 2 H2SO4 + O2 → 22 C + 2 CO2 + 24 H2O + 2 SO2

Il saccarosio è un alimento ad alto contenuto energetico, apportando circa 4 kcal/g fornire elementi nutritivi essenziali.

Origini del Saccarosio

Il saccarosio è prodotto dalla canna da zucchero e dalla barbabietola da zucchero. È presente in frutta come il mango, l’ananas e le albicocche, così come in verdure come il mais e alcuni tipi di fagioli. I dolci tradizionali contengono spesso saccarosio, mentre quelli industriali possono avere una maggiore quantità di fruttosio per migliorare la consistenza del prodotto.

Sebbene i cereali siano ricchi di amido, alcuni come il riso integrale contengono anche saccarosio. Quest’ultimo è inoltre presente in molti prodotti da forno e viene aggiunto durante la fase di lavorazione a alimenti come i datteri e la frutta secca.

Il saccarosio viene metabolizzato nell’organismo grazie all’enzima invertasi, che idrolizza il saccarosio in glucosio e fruttosio. Tuttavia, in alcuni soggetti la carenza di invertasi può portare a intolleranza al saccarosio, nonostante l’intolleranza ai carboidrati più comune sia quella al lattosio.

Il consumo eccessivo di saccarosio può contribuire al sovrappeso, all’obesità, all’incremento della glicemia e all’insorgenza di problemi cardiovascolari e diabete.

Elettrodi iono-selettivi: a vetro, a membrana solida, a membrana liquida, gas-selettivi

Fabrice Deseaux
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Elettrodi iono-selettivi: a vetro, a membrana solida, a membrana liquida, gas-selettivi

Elettrodi iono-selettivi: come funzionano e le loro proprietà

Gli elettrodi iono-selettivi sono sensori che trasformano l’attività di uno ione presente in soluzione in un potenziale correlato all’attività dello ione seguendo l’. Questi elettrodi sono utilizzati nelle misurazioni potenziometriche per determinare le concentrazioni delle specie ioniche in soluzione all’interno di una .

Cosa sono gli elettrodi iono-selettivi

La cella è composta da un elettrodo indicatore e un elettrodo di riferimento. Mentre il potenziale dell’elettrodo di riferimento rimane costante, il potenziale dell’elettrodo indicatore fornisce informazioni quantitative sull’analita in studio.

Proprietà degli elettrodi iono-selettivi

Gli elettrodi iono-selettivi sono altamente selettivi nei confronti di specifici ioni, anche in presenza di altre specie. Questa selettività è determinata dalla membrana che costituisce la parte caratterizzante dell’elettrodo. All’interno della membrana, vi è una soluzione di riferimento con una concentrazione nota dello ione target.

Il passaggio di ioni attraverso la membrana da soluzioni ad attività diverse porta a una differenza di potenziale secondo il principio dell’ libera. Questa variazione è legata al lavoro elettrico all’interno della cella, e il potenziale generato fornisce informazioni sulle concentrazioni degli ioni in soluzione.

Tipologie di elettrodi iono-selettivi

Tra le varie tipologie di elettrodi iono-selettivi, l’ è uno dei più diffusi ed è utilizzato per misurare il pH delle soluzioni acquose. Grazie alla variazione della composizione del , è possibile ottenere elettrodi selettivi per specifici ioni, come ad esempio l’ione sodio.

Un’altra tipologia comune sono gli elettrodi a membrana solida, costituiti da sali inorganici poco solubili. Questi elettrodi offrono una elevata selettività verso particolari ioni, come nel caso dell’elettrodo selettivo per il fluoro, in cui la membrana è composta da fluoruro di lantanio drogato.

In conclusione, gli elettrodi iono-selettivi svolgono un ruolo cruciale nelle analisi potenziometriche, consentendo la determinazione precisa delle concentrazioni ioniche in soluzione.

Approfondimento sugli Elettrodi nella Chimica Analitica

Elettrodi a membrana liquida

Un tipo di elettrodi peculiare sono gli elettrodi a membrana liquida, in cui la membrana, anche se denominata liquida, è in realtà solida e porosa. Questa è saturata con un solvente viscoso insolubile in acqua, all’interno del quale è disciolto un agente ionoforo in grado di trasportare ioni. Un esempio di elettrodo a membrana liquida è quello sensibile allo ione calcio, con il di-(n-decil) fosfato di calcio (CH₃(CH₂)₈CH₂)₂PO₂ ²⁻Ca²⁺ sciolto in di-(n-ottil)fenilfosfonato (CH₃(CH₂)₆CH₂O)₂POC₆H₅.

Elettrodi gas-selettivi

Gli elettrodi gas-selettivi, come quello sensibile al biossido di carbonio, presentano una membrana permeabile ai gas ma impermeabile agli ioni. La membrana è estremamente sottile per favorire la diffusione del gas, mentre la soluzione interna ha uno spessore ridotto per limitare i tempi di risposta.

Elettrodi a membrana biocatalitica

Gli elettrodi a membrana biocatalitica, invece, sono caratterizzati da una membrana costituita da una matrice inerte che intrappola un biocatalizzatore, come ad esempio un enzima in grado di reagire selettivamente con un particolare analita presente in soluzione. Il catalizzatore converte l’analita in un prodotto che passa all’interno dell’elettrodo, il quale viene successivamente misurato da un elettrodo sensibile a tale prodotto. Un esempio di questo tipo di elettrodo è quello selettivo per l’urea, che contiene come biocatalizzatore l’ureasi immobilizzata su gel di poliacrilammide.

Questi diversi tipi di elettrodi sono essenziali nella chimica analitica per la loro capacità di rilevare e quantificare specifiche sostanze, fornendo informazioni importanti per numerosi settori, dall’ambiente alla medicina.

I catalizzatori: meccanismo di azione, esempi

Fabrice Deseaux
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I catalizzatori: meccanismo di azione, esempi

L’importanza dei catalizzatori nelle reazioni chimiche

I catalizzatori sono sostanze che accelerano le reazioni chimiche riducendo l’energia di attivazione, però essere consumati nel processo. Questo permette di ottenere i prodotti desiderati in tempi più brevi, anche in presenza di alte energie di attivazione che rallenterebbero significativamente la reazione.

Il ruolo dei catalizzatori

I catalizzatori forniscono un percorso alternativo per la reazione, rompendo i legami tra i reagenti in modo temporaneo. Non comparendo tra i reagenti né tra i prodotti, mantengono la loro integrità chimica alla fine della reazione.

Meccanismo di azione del V2O5

Un esempio notevole di catalizzatore è il (V) che favorisce la reazione tra e ossigeno. Il vanadio, in particolare con numero di ossidazione +4, agisce tramite una serie di trasformazioni che riportano il catalizzatore allo stato iniziale, facilitando la formazione dei prodotti desiderati.

di catalizzatori in azione

Un altro esempio è il palladio che agisce come catalizzatore nella reazione tra monossido di carbonio e ossigeno, producendo biossido di carbonio. Qui, il palladio permette l’adsorbimento e la dissociazione delle molecole coinvolte, facilitando la reazione chimica.

Specificità e diversità nell’attività dei catalizzatori

I catalizzatori sono specifici per ogni reazione e possono agire in modi differenti. Possono essere costituiti da e dai loro composti, come anche da ioni come H+ o OH–, che svolgono un ruolo catalitico in varie reazioni organiche.

L’importanza dei catalizzatori risiede nella loro capacità di accelerare le reazioni chimiche, rendendole più efficienti e rapide, senza essere consumati nel processo. Questi composti svolgono un ruolo cruciale nel campo della chimica, influenzando numerosi processi chimici e industriali.

Legge dell’equivalenza fotochimica: reazioni fotochimiche, resa della reazione

Fabrice Deseaux
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Legge dell’equivalenza fotochimica: reazioni fotochimiche, resa della reazione

Legge dell’Equivalenza Fotochimica: Tutto quello che c’è da sapere

La legge dell’equivalenza fotochimica afferma che ogni fotone assorbito causa una reazione elementare che può portare a una trasformazione chimica delle molecole o alla loro eccitazione con successiva emissione di energia assorbita.

Reazioni Fotochimiche e Legge dell’Equivalenza Fotochimica

Quando furono studiate per la prima volta le [reazioni fotochimiche](http://chimicamo.org//chimica-generale/reazioni-fotochimiche/), si cercò di stabilire una correlazione tra la quantità di sostanza che reagiva e l’energia assorbita dai reagenti. Nel 1908-1913, i fisici tedeschi Johannes Stark e Albert Einstein elaborarono indipendentemente la legge dell’equivalenza fotochimica, che afferma che ogni molecola che reagisce alla luce assorbe un certo quantitativo di energia.

Resa della Reazione

Il rapporto tra il numero di molecole trasformate e il numero di quanti assorbiti corrisponde alla

resa della reazione

φ. In una reazione che segue la legge dell’equivalenza fotochimica, questo rapporto è di 1. Tuttavia, se due o più molecole si decompongono per ogni fotone assorbito, φ sarà maggiore di 1. Questo avviene quando un fotone assorbito in una reazione primaria dissocia una molecola di reagente, dando origine a reazioni successive.

Esempio di Decomposizione di HBr

Ad esempio, la decomposizione di HBr avviene con il seguente meccanismo:
– HBr + hν → H + Br (reazione primaria)
– HBr + H → H2 + Br (reazione secondaria)
– Br + Br → Br2 (reazione secondaria)
La reazione complessiva sarà quindi:
2 HBr + hν → H2 + Br2

È evidente che solo la prima reazione, cioè quella primaria, segue la legge dell’equivalenza fotochimica. In questo caso, due molecole di HBr si decompongono per ogni fotone assorbito.

In conclusione, la legge dell’equivalenza fotochimica gioca un ruolo fondamentale nel comprendere le reazioni fotochimiche e la relazione tra l’energia assorbita e le trasformazioni molecolari.

Reazioni a Catena e Rendimento Quantico

Le reazioni a catena coinvolgono due o più reagenti che generano molte molecole per ogni fotone assorbito, aumentando il rendimento quantico (φ) sopra 1. Ad esempio, la reazione primaria A2 + hν → 2 A produce due molecole di A per fotone assorbito, che vengono poi coinvolte in reazioni secondarie come A + B2 → AB + B e B + A2 → AB + A. In questi casi, φ diventa molto alto a causa del rigenerarsi del reagente A nelle reazioni secondarie.

Valore di φ Inferiore a

In situazioni in cui φ è inferiore a 1, si verifica la disattivazione del reagente prima che possa reagire, a causa di collisioni con altre molecole inerti o per . Ad esempio, A + hν → A* (attivazione) seguito da A* → A +  hν’ (fluorescenza) mostra un φ 2, o la ricombinazione di frammenti dissociati che producono il reagente di partenza, come AB + hν → A + B seguito da A + B → AB, possono portare a rendimenti di reazione inferiori all’unità.

Esempio di Reazione con φ 14H10 + hν → C28H20. Nonostante dovrebbe avere un valore di φ di 2, sperimentalmente è stato misurato un φ di 0.5 a causa della fluorescenza che porta alla disattivazione delle molecole di antracene eccitate, rendendo la reazione reversibile.

Indicatore universale: componenti

Fabrice Deseaux
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Indicatore universale: componenti

L’Utilizzo e la Composizione dell’Indicatore Universale per il

L’indicatore universale è una preziosa soluzione di colore scuro che contiene una miscela di , ideale per determinare il pH di una soluzione chimica. Gli indicatori sono sostanze capaci di cambiare colore in base all’ambiente chimico in cui si trovano, offrendo una rapida indicazione del pH presente.

Caratteristiche e Componenti dell’Indicatore Universale

I solventi impiegati per creare l’indicatore universale sono l’acqua e il propan-1-olo, entrambi polari e in grado di solubilizzare sostanze ioniche e polari. In aggiunta, vi è la presenza di idrossido di sodio che neutralizza la soluzione in presenza di indicatori acidi.

Il : pH e Colorazioni

Il rosso metile è un acido carbossilico con un pKa di 5.1, che assume una colorazione rossa a valori di pH inferiori a 4.4 e gialla a valori superiori a 6.2. Il punto di viraggio del rosso metile avviene intorno al suo pKa, fornendo una rapida indicazione del livello di pH.

Il Blu di Bromotimolo e il : Colorazioni in Base al pH

Il blu di bromotimolo, acido debole, varia la propria colorazione in base al pH dell’ambiente: giallo in condizioni acide, blu verdastro a pH neutro e blu intenso in condizioni alcaline. Il blu di timolo, con variazioni di colore da rosso a blu in funzione del pH, conferisce alla miscela un’ampia gamma di indicazioni.

La Presenza della nell’Indicatore

La fenolftaleina, anch’essa presente nella miscela, è scarsamente solubile in acqua ma si dissolve agevolmente in soluzioni alcoliche. Essa si presenta incolore in ambienti acidi e rosa in quelli alcalini, arricchendo l’indicatore con una maggiore diversità di colorazioni e indicazioni.

Sintesi dell’Indicatore Universale

La miscela di tutti questi indicatori, ognuno con le proprie peculiarità di colorazione in base al pH, consente di creare un indicatore universale efficace per una vasta gamma di valori di pH, specialmente quando utilizzato con soluzioni trasparenti e incolore. Questo strumento risulta particolarmente utile nelle titolazioni acido-base, offrendo una rapida e comoda valutazione del pH delle soluzioni analizzate.

Glifosato negli alimenti: sintesi, funzioni, rischi

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Glifosato negli alimenti: sintesi, funzioni, rischi

Il Glifosato: Caratteristiche e Utilizzo

Il glifosato, un noto erbicida, ha acquisito una certa rilevanza negli ultimi anni per la sua diffusa applicazione. Con un’azione non selettiva ad ampio spettro, va impiegato con attenzione al fine di evitare danni alle piante presenti nell’ambiente circostante.

Origini e Utilizzo del Glifosato

Il glifosato, conosciuto anche come N-(fosfonometil), è stato sintetizzato per la prima volta nel 1970 dalla multinazionale Monsanto Company, dopo essere stato scoperto nel 1950. Una volta scaduto il brevetto nel 2001, il glifosato è diventato l’erbicida più comunemente utilizzato in tutto il mondo.

Composizione e Sintesi

Il glifosato è un analogo aminofosforico dell’amminoacido glicina. A seconda del pH, può assumere diverse forme zwitterioniche grazie alla presenza di gruppi ionici. La sua sintesi avviene mediante una complessa reazione che coinvolge acido fosforoso e cloridrico, seguiti da un’ del prodotto ottenuto.

Ruolo e Azione del Glifosato

Il glifosato svolge un’importante funzione nella sintesi degli amminoacidi aromatici fenilalanina, triptofano e . Inibisce l’enzima 3-fosfoshikimato -carbossiviniltransferarasi nel cloroplasto, bloccando la sintesi di importanti componenti per le piante. Inoltre, può formare composti di coordinazione che influenzano i sistemi enzimatici delle piante.

Biodegradabilità e Persistenza

Il glifosato è solubile in acqua, non volatile e principalmente degradato nel terreno attraverso il metabolismo microbico. Tuttavia, la sua persistenza può variare a seconda del pH del terreno e del contenuto di . Non è facilmente idrolizzato o ossidato, motivo per cui può permanere nel terreno per periodi più o meno lunghi.

Possibili Rischi e Controversie

Come molte sostanze chimiche, l’ampio utilizzo di glifosato solleva preoccupazioni e controversie a livello globale. La valutazione dei potenziali rischi per l’ambiente e la salute umana è oggetto di attenta analisi e dibattiti tra esperti del settore.Il dibattito sul glifosato coinvolge diverse figure, tra produttori, utilizzatori e consumatori.

Le opinioni dei produttori sul glifosato

Secondo i produttori, il glifosato rappresenta un basso rischio per la salute umana e per l’ambiente, poiché si decompone rapidamente nel suolo e nelle acque.

Le controversie sulla classificazione del glifosato

Nel 2015, l’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro ha classificato il glifosato come possibile cancerogeno per gli esseri umani. Questa classificazione ha portato a divise opinioni su come gestire il suo utilizzo, con alcuni paesi che ne vietano l’uso. In Italia, è stata revocata l’autorizzazione all’immissione in commercio a partire dal febbraio di quest’anno.

La questione della pasta alimentare

Tra le polemiche che circondano il glifosato, c’è anche il dibattito sul suo impatto sulla produzione di pasta alimentare. Secondo la Coldiretti, i produttori di pasta importano farine da paesi in cui il glifosato è permesso per motivi economici. I produttori di pasta assicurano ai consumatori che le quantità di glifosato nella pasta sono basse e sottolineano la necessità di importare grano duro per soddisfare la domanda di mercato.

Conclusioni

Il glifosato continua a suscitare dibattiti e preoccupazioni in diverse parti del mondo, con pareri contrastanti tra le varie parti coinvolte. È essenziale monitorare da vicino lo sviluppo degli studi e delle normative sul glifosato per garantire la sicurezza alimentare e la tutela dell’ambiente.

Fertilizzanti: diretti e complessi

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Fertilizzanti: diretti e complessi

L’importanza dei fertilizzanti per la crescita delle piante

I fertilizzanti rappresentano una risorsa fondamentale per garantire alle piante i nutrienti di cui necessitano per crescere in modo sano e vigoroso. Mentre carbonio, idrogeno e ossigeno sono generalmente abbondanti, altri elementi come azoto, , potassio, zolfo, , magnesio, boro, cobalto, rame, ferro, manganese, molibdeno e zinco sono essenziali per la crescita delle piante.

e micronutrienti

I macronutrienti come l’azoto, il fosforo e il potassio sono cruciali per lo sviluppo delle piante, mentre i nutrienti secondari come zolfo, calcio e magnesio svolgono un ruolo importante nel garantire una crescita ottimale. I micronutrienti, che includono boro, cobalto, rame, ferro, manganese, molibdeno e zinco, sono necessari in quantità minori ma non per questo meno importanti.

Importanza della corretta alimentazione delle piante

La mancanza di uno di questi nutrienti può causare problemi significativi nella crescita e nello sviluppo delle piante. Secondo la legge di Liebig, la crescita delle piante è limitata dalla disponibilità dell’elemento nutritivo più carente. Pertanto, è fondamentale garantire un’adeguata alimentazione alle piante per favorirne lo sviluppo ottimale.

Fertilizzanti e elementi nutritivi

I fertilizzanti possono essere classificati come diretti se contengono un singolo elemento nutriente o se forniscono più nutrienti contemporaneamente. Ad esempio, l’azoto viene assorbito dalle piante sotto forma di nitrato NO3- o ione ammonio NH4+, essenziali per la crescita e lo sviluppo sano delle piante.

Conclusioni

In conclusione, i fertilizzanti svolgono un ruolo cruciale nell’assicurare alle piante gli elementi nutritivi di cui necessitano per crescere in modo ottimale. Garantire una corretta alimentazione alle piante è fondamentale per favorirne la crescita, la resistenza alle malattie e la produzione di frutti salutari.

Fertilizzanti a base di nitrato di sodio, potassio e

I fertilizzanti costituiti da nitrato di sodio, calcio o potassio, solfato, cloruro, carbonato acido di ammonio, nitrato di ammonio, urea e calciocianammide sono comuni nell’agricoltura. Essi forniscono nutrienti essenziali per favorire la crescita delle piante.

Fertilizzanti contenenti fosforo

Il diidrogenofosfato di calcio Ca(H₂PO₄)₂, un fertilizzante ricco di fosforo, viene ottenuto dal fosfato di calcio presente nei minerali tramite trattamento con acido solforico concentrato. Questo processo chimico permette di trasformare il fosfato di calcio in una forma più facilmente assorbibile dalle piante.

Fertilizzanti potassici

I fertilizzanti potassici variano a seconda dell’anione presente al loro interno e vengono scelti in base al tipo di terreno e alle colture da nutrire. Tra i più comuni si trovano il cloruro, il solfato e il nitrato di potassio.

Fertilizzanti complessi

I fertilizzanti complessi contengono una combinazione di più nutrienti essenziali per le piante. Un esempio è il diammonio idrogenofosfato (NH₄)₂HPO₄, che fornisce azoto e fosforo. Questi fertilizzanti sono spesso ottenuti tramite processi chimici come il processo Odda, che coinvolge la reazione del fosfato di calcio con acido nitrico per produrre acido fosforico e nitrato di calcio.

Nel processo Odda, la reazione porta alla formazione di acido fosforico e nitrato di calcio, che vengono successivamente separati e lavorati per ottenere un fertilizzante complesso attraverso la neutralizzazione con ammoniaca. L’aggiunta di cloruro di potassio può dare origine a fertilizzanti NPK, che contengono azoto, fosforo e potassio in una sola soluzione per una nutrizione completa delle piante.

Riciclaggio della plastica: processi

Fabrice Deseaux
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Riciclaggio della plastica: processi

Il riciclaggio della plastica rappresenta un’importante opportunità per ridurre l’impatto ambientale e prevenire l’esaurimento delle risorse naturali, dato che la plastica è derivata dal petrolio. Fin dalla seconda metà del XIX secolo, la comunità scientifica ha lavorato per sviluppare nuove sostanze con caratteristiche specifiche e costi accessibili.

Solo negli anni ’30 del XX secolo sono state sintetizzate sostanze polimeriche come , e plexiglass. La vera rivoluzione nell’uso della plastica è avvenuta negli anni ’50 grazie agli studi di Giulio Natta, che ha sviluppato il isotattico. Da allora, sono stati creati numerosi polimeri e copolimeri per molteplici scopi, ma la problematica principale è la non biodegradabilità della plastica, che ha portato ad un accumulo nei nostri ecosistemi.

Materiali plastici biodegradabili

La ricerca si è concentrata sull’ottenimento di plastiche biodegradabili e sul riciclo della plastica per ridurne l’impatto ambientale. Attualmente, solo il 14% della plastica viene riciclato e occorre migliorare i sistemi di raccolta e le tecniche di separazione per incrementare questa percentuale.

Spesso il riciclaggio non avviene a causa delle dimensioni ridotte dei materiali o della difficoltà di separare la plastica da altri materiali. Le plastiche raccolte devono essere preventivamente separate per poter essere riciclate.

Processo di separazione

Il processo di separazione delle materie plastiche può essere effettuato manualmente o con tecniche spettroscopiche. La spettrometria IR viene utilizzata per distinguere tra plastica trasparente e translucida, mentre i sensori di colore riconoscono le plastiche colorate. La spettrometria a raggi X rileva la presenza di cloro in materiali come il , mentre lo spettrometro nel vicino infrarosso aiuta a separare tipi di polimeri come polietilene e poliestere.

Recentemente sono stati sviluppati metodi di separazione basati sulla densità per flottazione, che permettono di estrarre la plastica in punti diversi di un tubo. Dopo la separazione, la plastica viene ridotta in pezzi più piccoli, lavata per rimuovere eventuali corpi estranei e fusa per formare granuli per il riciclo.

Il vantaggio del riciclaggio è notevole, poiché riduce l’impatto ambientale e la necessità di smaltire rifiuti in discarica. Riciclare la plastica richiede meno rispetto alla produzione di nuovi polimeri.

Conclusione

Per evitare un sovraccarico di plastica nel nostro ambiente, è necessario adottare strategie efficaci e sostenibili per assicurare un futuro vivibile alle prossime generazioni. Il riciclaggio e lo sviluppo di nuove tecnologie per gestire la plastica in modo responsabile sono cruciali per preservare il nostro pianeta.

Inquinamento dell’aria: inquinanti primari

Fabrice Deseaux
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Inquinamento dell’aria: inquinanti primari

L’inquinamento atmosferico è determinato dalla presenza di sostanze in quantità che possono causare danni agli esseri umani, agli animali e alle piante, oltre a compromettere gli ecosistemi. Le fonti dell’inquinamento atmosferico possono essere sia di origine antropica, come le emissioni industriali, che naturali, come le eruzioni vulcaniche o gli incendi boschivi.

Inquinanti primari e secondari

Gli inquinanti atmosferici si dividono in inquinanti primari, rilasciati direttamente nell’atmosfera, e inquinanti secondari, che si formano dalla reazione degli inquinanti primari tra loro o con altri componenti presenti nell’aria.

Principali inquinanti primari

Tra gli inquinanti primari più comuni ci sono il , il , il , il biossido di zolfo, il , l’ e i composti organici volatili.

Monossido di carbonio

Il monossido di carbonio (CO) è un gas tossico incolore e inodore, prodotto da combustioni incomplete di materiali come legna, carbone e combustibili fossili. Quando inalato, il monossido di carbonio può legarsi all’emoglobina nel sangue, formando la carbossiemoglobina, impedendo il trasporto di ossigeno e causando ipossia.

Ossidi di azoto

Gli ossidi di azoto (NOx) sono sottoprodotti delle combustioni, soprattutto dei motori diesel. Vengono emessi anche da impianti industriali che producono acido nitrico e fertilizzanti azotati. Il monossido di azoto si forma dalla reazione tra l’azoto e l’ossigeno nell’aria ad alta temperatura, mentre il biossido di azoto deriva dalla reazione del monossido di azoto con l’ossigeno in eccesso.

Il biossido di azoto, che ha un odore pungente e può irritare occhi, naso e gola, è uno degli inquinanti più diffusi negli ambienti interni delle abitazioni con apparecchi a gas per il riscaldamento e la cottura di cibi.

L’inquinamento atmosferico rappresenta una minaccia per la salute pubblica, riducendo l’aspettativa di vita e aumentando il rischio di patologie respiratorie e cardiovascolari, soprattutto nei bambini e negli individui vulnerabili. Pertanto, è fondamentale adottare misure per ridurre le emissioni inquinanti e proteggere la qualità dell’aria che respiriamo.

Impatti a lungo termine del biossido di azoto

Il biossido di azoto ha effetti a lungo termine che possono influenzare il sistema respiratorio dell’uomo in modo significativo. Questi includono alterazioni polmonari a livello cellulare e tessutale, oltre a un aumento della suscettibilità alle infezioni polmonari batteriche e virali.

Ossidi di Zolfo

Gli ossidi di zolfo, indicati con la formula generica SOx, derivano dalla combustione di combustibili fossili che contengono zolfo come impurità. In particolare, il biossido di zolfo è il principale ossido di zolfo presente nell’atmosfera. A elevate concentrazioni, può essere particolarmente irritante per le vie respiratorie e contribuire al fenomeno delle piogge acide.

Particolato

Il particolato atmosferico è costituito da una varietà di materiali microscopici come polvere, fumo, sabbia, cenere e fuliggine, e può contenere anche sostanze silicee e particelle carboniose. Le fonti di queste particelle includono l’uso di combustibili fossili, le emissioni dei veicoli, l’usura degli pneumatici e processi industriali. Questo tipo di inquinamento rappresenta una minaccia per la salute umana, il clima e gli ecosistemi.

Ammoniaca

L’ammoniaca è un gas incolore dall’odore pungente che ha origine principalmente dalle attività agricole, come gli allevamenti zootecnici e l’uso di fertilizzanti. Questo composto può essere irritante per gli occhi e le vie respiratorie e, in concentrazioni elevate, può causare gravi problemi come l’edema polmonare.

Composti organici volatili

I composti organici volatili, che includono sostanze con diversi gruppi funzionali, sono caratterizzati da una certa volatilità simile a quella dei solventi organici come gli alcoli ed gli eteri. Questi composti derivano principalmente da processi industriali e possono includere alcani e alcheni legati all’industria petrolchimica.

In conclusione, l’inquinamento atmosferico causato da sostanze come il biossido di azoto, gli ossidi di zolfo, il particolato, l’ammoniaca e i composti organici volatili può avere gravi conseguenze sulla salute umana e sull’ambiente, sottolineando l’importanza di adottare misure per ridurne l’impatto.

Impatto degli Inquinanti Organici sulla Salute Umana

Gli inquinanti organici presenti nell’ambiente possono avere effetti significativi sulla salute umana, a seconda del tipo di composto, della concentrazione e del tempo di esposizione. Alcune delle sostanze organiche più comuni che possono essere dannose per la salute includono:

Idrocarburi Aromatici

Gli idrocarburi aromatici vengono utilizzati per la produzione di pitture, colle e smalti. L’esposizione prolungata a queste sostanze può causare irritazioni agli occhi, al naso e alla gola, oltre a mal di testa e nausea.

Composti Organici Alogenati

I composti organici alogenati, sia alifatici che aromatici, sono impiegati come pesticidi e fluidi refrigeranti. Il contatto con queste sostanze può portare a perdita di coordinamento e danni a fegato, reni e sistema nervoso centrale.

Aldeidi

Le aldeidi, diffuse nell’industria agraria, possono provocare irritazioni e problemi respiratori in caso di esposizione prolungata.

Composti Organici Solforati

I composti organici solforati, derivati dal trattamento dei rifiuti animali e dai processi di raffinazione del petrolio, possono avere effetti nocivi sulla salute umana se inalati o assorbiti attraverso la pelle.

Composti Organici Azotati

I composti organici azotati, utilizzati per la produzione di coloranti e polimeri, possono causare mal di testa, nausea e danni agli organi interni in caso di esposizione prolungata.

Effetti sulla Salute

L’esposizione a questi inquinanti organici può generare una serie di problemi per la salute umana, tra cui irritazioni agli occhi, al naso e alla gola, mal di testa, nausea, perdita di coordinamento e danni a fegato, reni e sistema nervoso centrale. Pertanto, è fondamentale adottare misure di prevenzione e controllo per ridurre al minimo l’esposizione a tali sostanze nocive.

Boro: preparazioni, reazioni, composti

Fabrice Deseaux
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Boro: preparazioni, reazioni, composti

Il boro è un semimetallo del blocco p che si trova nel Gruppo 13 e nel 2° Periodo della tavola periodica, con una configurazione elettronica 1s², 2s², 2p¹.

Storia

I composti del boro erano noti fin dall’antichità e denominati in arabo “buraq”, da cui deriva il nome boro. Il boro fu isolato dai chimici francesi Joseph-Louis Gay-Lussac e Louis-Jaques Thénard e, indipendentemente, dal chimico britannico Sir Humphry Davy nel 1808.

Preparazione del boro

Per ottenere il boro si possono utilizzare vari composti, come l’ossido di boro, i borati metallici, gli alogenuri e i tetrafluoroborati metallici. Un metodo comune per la produzione di boro coinvolge la del tricloruro di boro con idrogeno a elevate temperature.

Reazioni

Il boro, che può essere amorfo o cristallino, reagisce ad alte temperature con l’ossigeno per formare l’ossido di boro. Inoltre, reagisce con cloro, e bromo per formare i rispettivi alogenuri. In forma cristallina, il boro non reagisce con HCl o HF anche a caldo, ma si ossida lentamente quando è trattato con acido nitrico concentrato.

Composti

I borani sono composti costituiti da boro e idrogeno, con il borano BH₃ come capostipite. Un esempio noto è il diborano B₂H₆, utilizzato in diverse applicazioni industriali.

In aggiunta, il boro ha diversi numeri di e forma varie classi di composti tra cui borani, borati, e boroidruri, oltre ad essere presente in alcuni composti organici.Il ruolo del boro e dei suoi composti in chimica organica e inorganica

Il processo di idroborazione degli alcheni ha visto la luce grazie al lavoro del chimico tedesco Alfred Stock, noto per la sintesi e la caratterizzazione dei borani. Stock coniò il termine “borani” in analogia ai composti alcani costituiti da carbonio e idrogeno.

Borati e le loro caratteristiche

I borati sono ossoanioni contenenti boro, con l’anione più semplice BO33- . Oltre a questo, sono noti diborati (B2O54-), triborati (B3O75-), e tetraborati (B4O96-).

Ruolo dei boruri e dei boroidruri

I boruri sono composti in cui il boro è legato a elementi meno elettronegativi come SiB3. I boroidruri, invece, contengono l’anione BH4– e sono ampiamente utilizzati come agenti riducenti nelle sintesi organiche, con noti come il boroidruro di sodio NaBH4 e quello di potassio.

Applicazioni industriali del boro

Il boro e i suoi composti trovano applicazioni nell’industria degli isolanti in vetroresina, come sbiancanti, nella produzione di fibre di vetro e di vetri speciali. I filamenti di boro sono apprezzati nell’industria aerospaziale per la loro combinazione di resistenza e leggerezza.

Proprietà distintive del carburo e del nitruro di boro

Il carburo di boro è rinomato per la sua elevata resistenza ed è considerato uno dei materiali ceramici più duri al mondo, con una durezza paragonabile a quella del diamante e del nitruro di boro. Il nitruro di boro, noto per la sua durezza e resistenza alle alte temperature, viene impiegato come abrasivo in diversi settori.

Applicazioni in semiconduttori

Infine, il boro e i suoi composti sono utilizzati come dopanti nei semiconduttori di silicio e germanio, svolgendo un ruolo essenziale nella produzione di dispositivi elettronici avanzati.

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