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Costante di equilibrio: unità di misura, esempi

Redazione

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19 Giugno 2017

Costante di equilibrio: unità di misura, esempi

L’importanza della costante di equilibrio in una reazione chimica reversibile

La costante di equilibrio è una grandezza fondamentale nelle reazioni chimiche reversibili a una determinata temperatura. Questa costante, indicata con il simbolo K, è determinata dai coefficienti stechiometrici delle specie chimiche coinvolte nella reazione. Essa è descritta dall’equazione:

K = [C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b

Dove a, b, c e d sono i coefficienti stechiometrici delle specie A, B, C e D rispettivamente.

Espressione della costante di equilibrio

Ad esempio, consideriamo la sintesi dell’ammoniaca rappresentata dalla seguente equazione:

3 H2(g) + N2(g) ⇌ 2 NH3(g)

Se la costante viene espressa in termini di Kc, considerando le concentrazioni molari, si ottiene:

Kc= [NH3]^2/[N2][H2]^3

La costante Kc avrà unità di misura M^-2, dove M rappresenta la concentrazione molare (mol/L).

Nel caso in cui le specie siano espresse in termini di pressioni parziali, la costante di equilibrio viene indicata con Kp:

Kp = (pNH3)^2/(pN2)(pH2)^3

e avrà unità di misura atm^-2, dove atm rappresenta l’atmosfera come unità di misura della pressione.

Costanti di equilibrio adimensionali

Esistono casi in cui la costante di equilibrio risulta adimensionale, come per esempio nella reazione:

H2(g)+ I2(g) ⇌ 2 HI(g)

In questo caso, poiché il numero di moli non varia (coefficienti stechiometrici: 1+1 = 2 per i reagenti e 2 per il prodotto), la costante di equilibrio diventa un numero adimensionale.

Quando le concentrazioni sono espresse in molarità, il valore di Kc sarà adimensionale, come mostrato da Kc = M^2/M^2.

Analogamente, se le pressioni parziali vengono considerate, il valore di Kp sarà adimensionale.

In queste reazioni dove il numero di moli rimane costante, i volumi si semplificano e il calcolo delle specie in equilibrio può essere eseguito anche senza conoscere il volume.

Epigallocatechina gallato: proprietà, benefici

Fabrice Deseaux

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12 Giugno 2017

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Epigallocatechina gallato: proprietà, benefici

Epigallocatechina Gallato: Benefici e Proprietà

L’Epigallocatechina Gallato, conosciuto anche come EGCG, è un flavan-3-olo presente in numerosi vegetali ed è considerato un importante fitonutriente. Queste sostanze, presenti nelle piante, hanno la funzione di proteggerle da germi, funghi, parassiti e predatori, contribuendo così alla prevenzione di malattie e al mantenimento della salute.

Proprietà dell’Epigallocatechina Gallato

Questo polifenolo è la principale catechina del tè verde e fa parte della famiglia dei flavan-3-oli. Scoperto e isolato in Giappone nel 1929 da Michiyo Tsujimura, l’EGCG è noto per le sue proprietà antiossidanti. È solubile in solventi organici come etanolo, dimetilsolfossido e N,N-dimetilformammide. La sua struttura è quella di un estere dell’epigallocatechina e dell’acido gallico.

L’EGCG agisce come un potente antiossidante, contrastando l’azione dei radicali liberi e delle specie reattive dell’ossigeno grazie a diversi meccanismi, tra cui la delocalizzazione di elettroni e la formazione di legami a idrogeno intramolecolari.

Benefici per la Salute

Oltre alla sua azione antiossidante, l’Epigallocatechina Gallato è associato a diversi benefici per la salute. Tra questi, si annoverano le proprietà antimutagene, chemiopreventive e la capacità di proteggere la pelle dai danni causati dalle radiazioni ionizzanti. Inoltre, è stato dimostrato che ha effetti antinfiammatori, antivirali, e può contribuire al controllo della glicemia.

Questo prezioso composto non è presente solo nel tè verde, ma si trova anche nella farina di carruba, nocciole, tè nero, mele Fuji, noci pecan, more, mirtilli, lamponi e pistacchi.

In conclusione, l’Epigallocatechina Gallato rappresenta un importante alleato per la salute grazie alle sue proprietà antiossidanti e ai molteplici benefici che può portare al nostro organismo. Incorporare alimenti ricchi di EGCG nella nostra dieta quotidiana può contribuire al benessere generale e alla prevenzione di varie patologie.

Reazione di Old Nassau o di Halloween: metodica, reazioni

Fabrice Deseaux

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11 Giugno 2017

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Reazione di Old Nassau o di Halloween: metodica, reazioni

La reazione di Old Nassau, nota anche come reazione di Halloween, è stata scoperta da alcuni studenti dell’Università di Princeton.

La reazione ha preso il nome dall’Università di Princeton, popolarmente conosciuta come Old Nassau, e dal periodo in cui si svolge, Halloween, a causa delle sue caratteristiche colorazioni arancio e nero.

Metodica

Per eseguire la reazione di Old Nassau, è necessario disporre di tre beker di diverse capacità: 250, 400 e 600 mL rispettivamente.

– Nel primo beker si mescolano 65 mL di una soluzione di solfito acido di sodio NaHSO3 0.25 M e 85 mL di una soluzione di salda d’amido.
– Nel secondo beker vengono inseriti 150 mL di una soluzione 0.01 M di HgCl2.
– Nel terzo beker vengono aggiunti 110 mL di una soluzione di KIO3 0.10 M e 40 mL di acqua deionizzata.

Il contenuto dei primi due beker viene mescolato e rapidamente versato nel terzo beker.

Stadi della reazione di Old Nassau

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Primo stadio:

In questo stadio, gli ioni iodato vengono ridotti dall’idrogenosolfito secondo la reazione di ossidoriduzione: IO3- + 3 HSO3- → I- + 3 SO42- + 3 H+.

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Secondo stadio:

Si ha la reazione tra lo ioduro formatosi e l’ione Hg2+ che porta alla formazione di un precipitato di ioduro di mercurio (II) di colore arancione: Hg2+ + 2 I- → HgI2↓.

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Terzo stadio:

Dopo la precipitazione dell’ione Hg2+, l’eccesso di ioduro reagisce con lo iodato in una reazione di comproporzione con formazione di iodio: IO3- + 5 I- + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O.

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Quarto stadio:

Lo iodio formatosi reagisce con la salda d’amido, dando origine a una caratteristica colorazione blu scuro.

Per approfondimenti sulla reazione di Old Nassau, puoi visitare il sito dell’Università di Princeton [qui](https://it.wikipedia.org/wiki/Universit%C3%A0_di_Princeton).

Propoli: composizione, usi

Fabrice Deseaux

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4 Giugno 2017

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Benefici e Utilizzi della Propoli: Un Rimedio Naturale Multifunzionale

La propoli è un prodotto di origine vegetale, raccolto dalle api dalle gemme e dalle cortecce delle piante e successivamente elaborato con l’aggiunta di cera, polline ed enzimi dal loro organismo. Questa sostanza viene utilizzata dalle api per sigillare gli intervalli dell’arnia, per collegare i favi tra di loro e per proteggerli da funghi e batteri.

Composizione Poliedrica della Propoli

La composizione chimica della propoli varia notevolmente in base alle diverse condizioni climatiche e geografiche. Può presentare diverse colorazioni, dal giallo al nero, a seconda della sua provenienza. La propoli è costituita principalmente da resine terpenoidi, cere, oli essenziali, pollini e impurità. Tra i composti presenti vi sono acidi alifatici, acidi aromatici, esteri, flavonoidi, aldeidi, alcoli e sali minerali come potassio, sodio, calcio, magnesio, rame, zinco, manganese e ferro, oltre a vitamine del gruppo B, C, E e P.

Benefici e Usi della Propoli

La propoli è nota per le sue proprietà antibatteriche e antinfiammatorie, che la rendono efficace nel combattere varie patologie ed è considerata un booster del sistema immunitario. Può essere impiegata come alternativa alle terapie antibiotiche e antinfiammatorie. Nella medicina alternativa, la propoli viene consigliata per trattare malattie della pelle, intossicazioni alimentari, mal di denti, ulcere e persino il cancro.

Tuttavia, va tenuto presente che la propoli può causare reazioni allergiche a causa della presenza di polline nel prodotto commerciale. È importante prestare attenzione alla qualità del prodotto, evitando quelli provenienti da paesi come Cina, India e Sud America, che possono contenere sostanze estranee come antibiotici e idrocarburi policiclici aromatici.

È consigliabile preferire la propoli biologica italiana, proveniente da regioni incontaminate e prodotta da piccoli apicoltori. Infine, è essenziale ricordare che la medicina alternativa non può sostituire completamente la medicina convenzionale, specialmente in determinate patologie. Pertanto, è fondamentale consultare un professionista sanitario qualificato prima di utilizzare la propoli come trattamento.

Polifenoli: proprietà, acidi fenolici, flavonoidi, stilbenoidi, lignani

Fabrice Deseaux

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2 Giugno 2017

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Polifenoli: proprietà, acidi fenolici, flavonoidi, stilbenoidi, lignani

I benefici dei polifenoli nella dieta quotidiana: tutto ciò che c’è da sapere

I polifenoli costituiscono una classe di composti organici presenti in natura in varie piante e frutti. Caratterizzati dalla presenza di gruppi fenolici, i polifenoli sono metaboliti secondari delle piante con la funzione di proteggerle dai raggi UV e dagli agenti patogeni. Essi sono considerati molto importanti per la loro elevata capacità antiossidante, che potrebbe contribuire alla prevenzione di diverse patologie, come il cancro, il diabete, l’osteoporosi, le malattie cardiovascolari e neurovegetative.

Ruolo e proprietà dei polifenoli

Attualmente, sono stati identificati circa 8000 polifenoli di origine vegetale, suddivisi in base all’origine, alla funzione biologica e alla struttura chimica. Da un punto di vista chimico, i polifenoli sono classificati in base agli anelli fenolici presenti e agli elementi strutturali che li collegano. Le quattro classi principali di polifenoli sono gli acidi fenolici, i flavonoidi, gli stilbenoidi e i lignani.

Classificazione dei polifenoli

Acidi fenolici:

Questi composti contengono un gruppo ossidrilico fenolico e un gruppo carbossilico. Gli acidi fenolici naturali sono suddivisi in acidi idrossibenzoici e acidi idrossicinnamici. Gli acidi idrossibenzoici includono l’acido salicilico, l’acido m-idrossibenzoico e l’acido p-idrossibenzoico, mentre gli acidi idrossicinnamici sono derivati idrossi dell’acido cinnamico, come l’acido caffeico, l’acido cumarico e altri presenti negli alimenti.

Flavonoidi:

Questi sono i polifenoli più diffusi nella dieta e presentano una struttura con due anelli aromatici collegati da tre atomi di carbonio che formano un eterociclo ossigenato. Sono conosciuti per il loro potenziale impatto positivo sulla salute.

In conclusione, l’inclusione di alimenti ricchi di polifenoli nella dieta quotidiana potrebbe contribuire a migliorare il benessere generale e a prevenire diverse malattie. Ecco perché è importante conoscere e apprezzare i benefici di questi composti naturali.

Benefici per la salute dei polifenoli presenti nei flavonoidi, stilbenoidi e lignani

I flavonoidi sono composti organici che si distinguono in base alla struttura dell’anello C e all’insaturazione dell’anello B. All’interno di questa classe di composti fitochimici si trovano i flavoni, flavonoli, flavononi, flavanonoli, flavanoli e antociani.

Stilbenoidi

Gli stilbenoidi sono derivati ossidrilati dello stilbene, che è costituito da un’unità etenica sostituita su entrambi i lati da un gruppo fenilico. Questi composti agiscono come fitoalessine nelle piante, ossia come risposta alla presenza di agenti patogeni. Esempi di stilbenoidi includono la pinosilvina, il pterostilbene presente nei mirtilli, nelle mandorle e nel vino, e il rinomato resveratrolo, che si trova nel vino.

Lignani

I lignani fanno parte della classe dei fenilpropanoidi e presentano una struttura chimica costituita da due unità di fenilpropano collegate da un legame carbonio-carbonio. Tra i lignani più conosciuti ci sono il pinoresinolo dell’olio d’oliva e dei semi di sesamo, il lariceresinolo e il matairesinolo che si trovano nei semi oleosi, nei cereali integrali e nella frutta e verdura.

I polifenoli, grazie ai loro benefici per la salute, dovrebbero essere introdotti nella dieta attraverso alimenti come frutti di bosco, agrumi, pomodori, frutta secca, cioccolato, birra, olio d’oliva, tè verde e vino. Questi composti hanno dimostrato proprietà antiossidanti e antinfiammatorie, contribuendo al mantenimento di una buona salute generale.

Niobio: reazioni, composti, usi

Fabrice Deseaux

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31 Maggio 2017

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Il niobio è un metallo di transizione appartenente al Gruppo 5B e al 5° Periodo con configurazione elettronica [Kr] 4d⁴ 5s¹. La sua scoperta è strettamente collegata a quella del tantalio, poiché entrambi i metalli sono spesso presenti negli stessi minerali e la loro separazione è complicata data la somiglianza dei loro comportamenti.

La ricerca condotta da Charles Hatchett nel 1802 su un campione proveniente dal Connecticut portò alla scoperta di un nuovo elemento, chiamato inizialmente columbio per la sua origine americana. Successivamente, Anders Gustaf Ekeberg identificò il tantalio, le cui proprietà risultarono simili a quelle dell’elemento scoperto da Hatchett. Solo nel 1846, Heinrich Rose comprendeva che nelle rocce analizzate c’era un altro elemento, chiamato niobio in onore di Niobe, figlia di Tantalo della mitologia.

Il niobio è un metallo grigio, tenero e duttile, con numerose ossidazioni tra le quali la più stabile è +5.

Reazioni del niobio

Il niobio, come il tantalio, forma alogenuri di niobio reagendo con gli alogenidi a caldo, mostrando un numero di ossidazione +5. Ad esempio, il NbF₅ è bianco, NbCl₅ è giallo, NbBr₅ è arancione e NbI₅ è dorato. Al contrario di quanto mi ci si potrebbe aspettare, il niobio non reagisce con l’aria né con l’acqua nelle condizioni normali, in quanto si forma un sottile strato di ossido di niobio (Nb₂O₅) sulla superficie.

Composti

Il pentossido di niobio è il precursore di molti composti del metallo. Tra gli ossidi, oltre al pentossido, c’è il biossido NbO₂ con numero di ossidazione +4, ottenuto mediante idrogenazione del pentossido a temperature elevate. Il biossido funge da agente riducente, trasformando biossido di carbonio in carbonio e biossido di zolfo in zolfo.

Oltre al triossido Nb₂O₃, in cui il niobio ha numero di ossidazione +3, vi è il monossido di niobio NbO, in cui il niobio mostra un inusuale numero di ossidazione +2. Quest’ultimo viene prodotto da una reazione di comproporzione tra pentossido di niobio e niobio.

Per esempio: Nb₂O₅ + 3 Nb → 5 NbO

Infine, la reazione del pentossido di niobio con NaOH a 200°C produce il niobiato di sodio NaNbO₃. Un esempio di ossido di niobio che trova largo impiego in diversi settori.Le interessanti proprietà del niobio nell’ambito delle telecomunicazioni emergono dalla sua capacità di generare onde acustiche di superficie quando reagisce con il carbonato di litio.

Seleniuri e loro Applicazioni

I seleniuri di niobio trovano impiego come lubrificanti ad alta temperatura e mostrano una conduttività elettrica superiore alla grafite. In particolare, il seleniuro di niobio NbSe₃ mostra superconduttività a 2 K, rendendolo ideale per batterie al litio.

Carburo di Niobio e Altri Composti

Il carburo di niobio NbC è un materiale refrattario estremamente duro e resistente alla corrosione, utilizzato principalmente negli utensili da taglio. Un altro composto di interesse è il nitruro NbN, che diventa superconduttore a basse temperature ed è impiegato nei rivelatori a luce infrarossa. Il fosfuro NbF, invece, trova impiego come semiconduttore nei diodi laser.

Utilizzi Principali

Il niobio viene utilizzato nella produzione di acciai inossidabili speciali, comunemente impiegati nell’industria automobilistica. Circa il 75% del niobio viene destinato alla produzione di acciai microlegati, caratterizzati da elevate prestazioni meccaniche. Le leghe a base di niobio con nichel, cobalto e ferro vengono impiegate per la realizzazione di componenti resistenti per motori a reazione e turbine a gas, in quanto capaci di sopportare elevate temperature.

Applicazioni Avanzate

Particolare interesse suscitano le leghe di niobio con titanio, dalle proprietà superconduttive, utilizzate nella realizzazione di magneti superconduttori. Gli ossidi di niobio, inoltre, vengono aggiunti ai catalizzatori per migliorarne l’attività catalitica, la selettività e la durata nel tempo.

Coltan: il costo dei cellulari

Fabrice Deseaux

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27 Maggio 2017

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La triste realtà dietro il coltan e i diritti umani

Il coltan è una miscela di columbite e tantalite, minerali contenenti niobio e tantalio. Questi elementi sono essenziali per la produzione di condensatori al tantalio, utilizzati nell’elettronica, soprattutto negli smartphone per la loro capacità di miniaturizzazione.

Sfruttamento dei bambini e violazione dei diritti umani

Purtroppo, i paesi con giacimenti di coltan, tra cui la Repubblica Democratica del Congo, soffrono di gravi violazioni dei diritti umani legate all’estrazione di questi minerali. In queste miniere, donne e bambini vengono sfruttati in condizioni disumane, con salari irrisori e senza protezione. I bambini, a volte di soli 5 anni, sono costretti a lavorare in condizioni estreme, spesso perdendo la vita a causa degli stenti.

Impatto sulla salute e l’ambiente

Il lavoro nelle miniere di coltan esposte a radiazioni di uranio senza alcuna protezione ha conseguenze devastanti sulla salute degli adulti, con numerosi casi di tumori. Inoltre, la lotta per il controllo delle miniere ha alimentato conflitti armati tra fazioni che si contendono i profitti, causando la morte di milioni di persone nel corso degli anni.

Divieti internazionali e responsabilità sociale

Alcuni paesi come gli Stati Uniti hanno vietato l’acquisto di coltan proveniente da zone di conflitto, mentre l’Europa ha imposto limiti simili. Tuttavia, la Cina continua a importare il minerale dal Congo a prezzi più bassi. Alcune aziende hanno scelto di produrre smartphone in modo etico, ma finché ci sarà domanda per il coltan estratto in condizioni disumane, il problema persiste.

Un appello alla sensibilizzazione e responsabilità

È importante sensibilizzare il pubblico su questa problematica e incoraggiare la produzione etica di smartphone. Le aziende dovrebbero indicare chiaramente l’origine dei materiali utilizzati nei loro prodotti, dando ai consumatori la possibilità di fare scelte consapevoli. Ognuno di noi ha un ruolo da svolgere nel cercare di porre fine a questa ingiustizia, condividendo informazioni e sostenendo pratiche commerciali etiche.

Schermo dello smartphone che si autoripara: nuovi materiali

Fabrice Deseaux

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24 Maggio 2017

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Schermo dello smartphone che si autoripara: nuovi materiali

Un nuovo materiale che potrebbe rivoluzionare il settore della tecnologia è stato sviluppato da un team di ricercatori provenienti dall’Università della California e dall’Università del Colorado. Questo materiale, presentato alla American Chemical Society, potrebbe essere utilizzato per la riparazione degli schermi dei cellulari grazie alle sue proprietà uniche.

Il Materiale Innovativo per gli Schermi dei Cellulari

Il materiale creato dal team di ricerca è trasparente, altamente elastico e in grado di condurre l’elettricità. Ciò che lo rende veramente straordinario, però, è la sua capacità di autoripararsi una volta danneggiato. Questa caratteristica potrebbe essere sfruttata per sviluppare schermi di smartphone più resistenti e duraturi.

Questo materiale innovativo è costituito da un polimero estensibile e da un sale ionico che contiene un legame ione-dipolo, il quale è in grado di “ricucirsi” in meno di 24 ore sfruttando l’attrazione tra ioni e molecole polari.

Il Fluoruro di Polivinilidiene-Esafluoropropilene

Il polimero utilizzato è il fluoruro di polivinilidiene-esafluoropropilene, noto per le sue proprietà polari. Combinato con il sale ionico, forma un materiale conduttore di elettricità che può estendersi fino a 50 volte la sua dimensione originale e autoripararsi entro un giorno dalla rottura.

Questo approccio innovativo si differenzia dai tradizionali materiali autoparanti che si basano su legami come il legame a idrogeno, poiché utilizza un’interazione ione-dipolo per riparare le rotture.

Conclusioni

La ricerca si concentra ora sull’ottimizzazione del materiale, sperimentando diverse condizioni come l’umidità per garantirne la massima efficacia. La possibilità di creare schermi per smartphone che si riparano da soli potrebbe rivoluzionare il settore della tecnologia, riducendo i costi di riparazione e migliorando l’esperienza degli utenti.

Questo nuovo materiale rappresenta un passo avanti significativo nella scienza dei materiali e potrebbe aprire la strada a nuove innovazioni nel campo della tecnologia degli schermi.

Tantalio: proprietà, reazioni, composti, usi

Fabrice Deseaux

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23 Maggio 2017

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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

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21 Maggio 2017

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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

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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

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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

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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

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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

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16 Maggio 2017

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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

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15 Maggio 2017

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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.