Gli alogeni

23 10 2011

VII GRUPPO     Sono detti così gli elementi del VII gruppo. Il nome alogeni deriva dal greco e  significa “generatori di sali”. Comprendono fluoro, cloro, bromo, iodio e astato. Nel Sistema periodico precedono immediatamente il gruppo dei gas nobili e hanno tutti la configurazione elettronica esterna s2p5 . Perciò, avendo già sette elettroni nel livello energetico più esterno, hanno una forte tendenza a catturarne un altro per raggiungere la stabilità del gas nobile che occupa la casella successiva. Reagiscono con l’idrogeno per formare gli idracidi (acido fluoridrico HF, acido cloridrico HCl, ecc.) di formula generale HX. Reagendo con l’ossigeno formano vari tipi di anidridi (ossidi acidi), ad esempio il cloro forma l’anidride ipoclorosa Cl2O, l’anidride clorosa  Cl2O3 , l’anidride clorica Cl2O5  e l’anidride perclorica Cl2O7 .

Allo stato elementare, tranne l’astato, gli alogeni formano molecole diatomiche (F2, Cl2, Br2, I2) perché a causa dell’elevata reattività, nessuno di essi è presente in natura allo stato atomico. Hanno numero di ossidazione –1 e per questo tendono a formare sia composti molecolari con legami covalenti, sia composti ionici in qualità di ioni monovalenti negativi F-, Cl-, Br-, I-. L’astato è l’elemento meno conosciuto del gruppo e ne sono state isolate solo piccole quantità. Il fluoro è l’elemento con elettronegatività più alta ed è in grado di reagire con quasi tutti gli altri elementi. I comuni dentifrici contengono fluoruri aggiunti che coadiuvano la protezione dei denti dalla carie. Negli ultimi due o tre decenni ha avuto un forte sviluppo commerciale il teflon, un polimero a base di fluoro, ricavato dal tetrafluoruro di etilene (F2C=CF2)  e utilizzato in pentole e padelle antiaderenti (vedi post del 19-12-2010). Molti fluoruri formano minerali, soprattutto la fluorite (CaF2), quarto nella scala di Mohs sulla durezza e la criolite Na3AlF6 . Ma fra gli elementi di questo gruppo, senza dubbio il più abbondante in natura nella formazione di composti è il cloro. Presente soprattutto nell’acqua marina come cloruro sodico (NaCl) disciolto, in percentuale del 3,5% circa, oppure come salgemma nelle rocce di diverse zone del pianeta. Essendo il cloro molto solubile in acqua, viene anche utilizzato negli acquedotti come disinfettante delle acque potabili, quando la loro purezza batteriologica non è soddisfacente, e regolarmente nelle piscine, sempre come disinfettante. Infatti avviene la reazione Cl2 + H2O à HClO + HCl e l’azione disinfettante è svolta sia dall’acido ipocloroso (HClO) sia dall’acido cloridrico. Un prodotto diffuso in tutte le case, a base di cloro, è la candeggina: una soluzione acquosa di ipoclorito di sodio con funzione sbiancante e disinfettante.

Quantità di HCl inferiori all’1% compongono il succo gastrico umano, insieme ad acqua, muco e vari enzimi, svolgendo sia azione disinfettante sia di facilitazione della demolizione del cibo. La sua presenza fa scendere il pH dello stomaco a circa 2. Grazie ai processi chimici che avvengono in questo “sacco” del tubo digerente, il cibo si trasforma in chimo, un liquido ricco di sostanze alimentari parzialmente demolite.

Anche il cloro entra nella composizione di un polimero che ha avuto un notevole successo commerciale: il polivinilcloruro o PVC. Si tratta di un polimero ottenuto dal cloruro di vinile CH2= CHCl. Viene utilizzato nella costruzione di infissi e vari oggetti di plastica. In passato un altro composto a base di cloro e fluoro, il freon (Cl2C=CF2) o dicloro-difluoroetilene era utilizzato come trasportatore di calore nei sitemi refrigeranti. È stato sostituito da altri gas perché, avendo una bassa densità, sale nell’atmosfera interagendo con la formazione e la stabilità dello strato d’ozono che si concentra tra i 20 e i35 km d’altezza, nella stratosfera.

T3-T4Il bromo è uno dei due elementi liquidi a temperatura ambiente, del Sistema periodico. L’altro è il mercurio. Viene utilizzato nella produzione di medicinali e pellicole fotografiche (bromuro di argento, AgBr).

Lo iodio è un elemento presente solo in tracce nel nostro organismo, ma è indispensabile per la vita perché entra nella composizione degli ormoni tiroidei: tiroxina (T4) con quattro atomi di iodio e triiodotironina (T3) con tre atomi di iodio. Un’insufficiente quantità di T3 e T4 nel sangue, determina l’ipotiroidismo, una quantità eccessiva provoca l’ipertiroidismo. Per prevenire queste patologie un tempo più diffuse nelle aree interne della nostra penisola e nelle vallate alpine, può essere utile usare in cucina il sale iodato (cloruro sodico con l’aggiunta di ioduro di sodio NaI, in quantità di una parte ogni 100.000 circa).




Conferenze divulgative per le scuole della Provincia di Torino

16 10 2011

conferenze PLS-uniTO

Un menu di proposte di conferenze divulgative che docenti e collaboratori dell’Università di Torino propongono per le Scuole in occasione dell’Anno Internazionale della Chimica. Le attività saranno svolte presso le scuole richiedenti, anche dopo la fine del 2011.

Le richieste vanno sottoposte direttamente ai relatori, scrivendo agli indirizzi così composti: nome.cognome@unito.it, specificando anche la data, o le date, desiderate.

Paolo Venturello: Strutture molecolari, aromi e profumi. Si parlerà della struttura delle molecole organiche, evidenziando come alcune variazioni dell’impianto tridimensionale modifichino non solo la disposizione spaziale degli atomi, ma anche, e soprattutto, alcune proprietà macroscopiche delle molecole stesse, quali aroma e gusto. (Scuola Secondaria di II grado)

Angelo Agostino: La verità dietro la bellezza. La diagnostica non invasiva su beni culturali come strumento di studio e conoscenza. Casi studio su opere d’arte, ove si sono realizzate analisi non distruttive in grado di determinare la composizione chimica dei materiali, mostrando come siano stati risolti dibattiti in corso fra gli storici dell’arte e problemi di autenticazione. (Scuola Secondaria)

Gloria Berlier: Gas solido liquido, le forme della materia. Vengono descritte le principali caratteristiche dei diversi stati della materia e delle loro trasformazioni, con cenni ai diagrammi di fase, alcune animazioni ed una piccola dimostrazione con il ghiaccio secco. (Scuola Secondaria di II grado)

Patrizia Davit e Marco Pazzi: Chemistry & CSI: l’uso del Luminol sulla scena del reato (massimo 30 spettatori). Sarà ricreata una scena del crimine per mostrare l’utilizzo del Luminol nella verifica della presenza e disposizione di tracce ematiche. Si procederà poi alla spiegazione del concetto di luminescenza, con particolare riferimento alla chemiluminescenza e al meccanismo di reazione del Luminol. (Richiede un locale facilmente oscurabile. (Scuola Secondaria di II grado; massimo 30 spettatori)

Monica Gulmini: I vetri antichi. La chimica alla scoperta delle tecnologie vetrarie. Durante l’incontro ci soffermeremo sulle particolari caratteristiche di questo materiale collegandole alla sua struttura. Successivamente, guidati dalle conoscenze chimiche attuali, esploreremo la storia millenaria del vetro e le tecniche usate dai vetrai per produrre svariati effetti decorativi e cromatici. (Scuola Secondaria di II grado)

Enzo Laurenti: Chimica ed Evoluzione: come, quando e perché le proprietà della materia hanno influenzato la struttura degli organismi viventi e la loro evoluzione. L’analisi, da un punto di vista chimico, della storia evolutiva della Terra e di alcuni casi esemplari di adattamento offre un nuovo punto di vista con il quale comprendere questi processi e permette, almeno in parte, di spiegarne l’origine e i meccanismi. (Scuola Secondaria)

Elena Ghibaudi: La fluorescente storia di una proteina da Nobel. La storia della scoperta della Proteina Verde Fluorescente ed il racconto della rivoluzione metodologica e concettuale innescata dall’introduzione dei marker fluorescenti nello studio dei processi biochimici nei sistemi viventi. (Scuola Secondaria di II grado)

Ezio Roletto e Alberto Regis: Dagli elementi dei filosofi agli elementi dei chimici. La materia si presenta sotto svariati aspetti e tutte le cose del mondo cambiano. Per ricondurre la molteplicità del mondo e garantire la continuità tra il prima e il dopo, gli esseri umani cercarono di individuare l’invariante di ogni cambiamento. L’idea di invariante fu prima oggetto filosofico, poi oggetto chimico. (Scuola Secondaria di II grado e docenti di ogni ordine)

Ezio Roletto e Alberto Regis: Ma cosa è questa cosa chiamata scienza? La nostra epoca è profondamente influenzata dalla scienza e dalle sue applicazioni. Essa gode di alta considerazione, ma è anche ritenuta responsabile di molti problemi che affliggono l’umanità. Tale atteggiamento è spesso frutto di scarsa conoscenza della natura della scienza e della sua confusione con la tecnologia. (Scuola Secondaria di II grado e docenti di ogni ordine)

Ezio Roletto e Alberto Regis: Trasformazioni fisiche vs trasformazioni chimiche. Quali invarianti caratterizzano le trasformazioni fisiche e quelle chimiche? Ha senso distinguerle? La singolarità del “modo di pensare del chimico” offre l’opportunità di affrontare il problema operando un continuo va-e-vieni tra i livelli di descrizione macroscopico (sostanze) e microscopico (particelle). (Scuola Secondaria di II grado e docenti di ogni ordine)

Ermanno Barni: Le molecole schizofreniche. Le molecole anfifiliche (saponi e tensioattivi) hanno una porzione idrofila (che fa il filo all’acqua) ed una oleofila (che fa il filo all’olio, quindi idrofoba). Sono pertanto assimilabili alle sirene: metà donne (idrofobe) e metà pesce (idrofile), dunque condannate a stare sul pelo dell’acqua: se ne escono muore il pesce, se si immergono muore la donna. Quanto basta per soffrire di schizofrenia. (Scuola Secondaria)

Ermanno Barni: L’occhio… organo meraviglioso che presenta difetti e gioca scherzi. Uno spaccato dell’occhio: cornea, pupilla, cristallino, muscoli ciliari, sclera, retina, fovea. Si passa quindi all’esame della struttura più intima: coni e bastoncelli con le rispettive caratteristiche visive. Tra i difetti dell’occhio si rimarca l’incapacità a distinguere la composizione delle luci e la mancanza di memoria del colore. Infine alcuni “scherzi”. (Scuola Secondaria)

Centro Interdipartimentale G. Scansetti (ref: Ivana Fenoglio): Fibre, micro polveri e nano polveri. Dalla storia di polveri notoriamente tossiche quali amianti e silice cristallina, alle nanotecnologie e le polveri nanometriche. Potenziali effetti tossici e contributo delle scienze chimiche alla produzione di materiali sicuri e alla messa a punto di strategie di inattivazione. (Scuola Secondaria di II grado).

Patrizia Davit e Francesca Turco: Tutti in acqua! “Piccoli” esperimenti sui cambiamenti di stato, la solubilità e gli splendidi colori degli indicatori acido-base, corredati da spiegazioni semplici ma corrette. Per mostrare agli scienziati in erba semplici contenuti e  procedure della scienza, e – soprattutto – per stimolare la curiosità e la voglia di soddisfarla con gli occhi e con le mani. (Scuola dell’Infanzia, Primaria e Secondaria di I grado)

Adriano Zecchina: Il ruolo della chimica dei materiali nella pittura occidentale. La storia dei materiali nella pittura è tanto affascinante quanto antica, pigmenti, leganti, smalti, racchiudono un contenuto tecnologico e scientifico sconosciuto ai più, ma di grandissimo fascino, storico e applicativo. (Scuola Secondaria di II grado)

Adriano Zecchina: La storia della catalisi vista attraverso le opere di 16 premi Nobel. Durante la conferenza verranno ripercorsa la storia dello sviluppo della catalisi attraverso la presentazione di alcuni eventi salienti, seguendo le scoperte che hanno portato all’assegnazione di ben 16 premi Nobel. (Scuola Secondaria di II grado)

 

Enrico Prenesti: Stressor, stress, biomolecole e salute. Come siamo fatti e come rispondiamo agli stimoli dell’ambiente naturale e sociale: le cause e la reazione psicofisica di stress, esaminate dal punto di vista biochimico e sociale. Se ne potranno trarre spunti di lavoro per  la propria salute e per i propri comportamenti, in classe come al di fuori. (Docenti di ogni ordine) 

Maggiori dettagli su www.annodellachimica.unito.it

Organizzazione: Francesca Turco - francesca.turco@unito.it




Chimica e fisica: i Nobel del 2011

9 10 2011

supernova-2002   Era il 1985 quando Herbert A. Hauptman e Jerome Karle ricevettero il premio Nobel per la chimica per aver sviluppato metodi per la determinazione delle strutture dei cristalli. Eppure già tre anni prima, nel 1982, Daniel Shechtman dell’Istituto Israeliano di Haifa aveva individuato nella materia strutture denominate “quasi-cristalli”. Si tratta di una sorta di strutture “a mosaico” a livello atomico, con schemi regolari ma non ripetitivi. Ma in quegli anni gli altri studiosi appresero con scetticismo la scoperta. Anzi molti di loro, compresi i colleghi del gruppo di lavoro di Shechtman, la contestarono apertamente: non ritenevano che la materia solida potesse assumere quelle forme. Shechtman dovette abbandonare il suo gruppo di ricerca. Nei decenni successivi la presenza dei quasi-cristalli nella materia è stata confermata dai centri di ricerca di varie parti del mondo e tra le future possibili applicazioni si intravedono già quelle rivolte al risparmio energetico e alla capacità di convertire il calore in elettricità. Per quella scoperta effettuata a quarant’anni e sempre difesa dalle innumerevoli contestazioni, in queste settimane l’Accademia di Stoccolma ha assegnato al settantenne Shechtman il Nobel per la chimica con un valore anche economico di circa un milione e centomila euro, a dispetto di quanti negli ambienti scientifici osservano le cose solo in relazione alle conoscenze scientifiche già accertate.

Il premio per la fisica è stato assegnato per una scoperta altrettanto sorprendente ma ormai acclarata. È stato assegnato a tre astrofisici: Saul Perlmutter dell’Università di Berkley, Brian Shmidt di un’Università australiana e Adam Riess dell’Università di Baltimora. Nella seconda metà degli anni ’90 del secolo scorso, osservando le esplosioni di una cinquantina di supernovae distanti, quelle di tipo Ia, che esplodono in modo molto appariscente generando una luminosità miliardi di volte superiore a quella delle comuni stelle, notarono che l’universo nel suo moto di espansione è in una fase di accelerazione. Una scoperta non cercata perché le ricerche erano volte a dimostrare che l’universo si espandeva con una velocità costante nel tempo oppure decelerando per un progressivo esaurimento della forza propulsiva iniziale, quella del Big Bang. A questo punto, come sempre capita dopo una scoperta, rimangono molti interrogativi, soprattutto: perché l’espansione continua ad accelerare? Qual è la forza che determina l’accelerazione? Scrivendo delle quattro forze fondamentali dell’universo, due  anni fa, abbiamo già accennato con le parole di Margherita Hack, tratte da un suo libro del 2007, alla possibilità di una quinta forza oscura, ancora da individuare. La stessa Hack allora faceva  riferimento all’accelerazione dell’espansione dell’universo. Al “Supernova Cosmology Project”, costituito negli anni ’90 hanno collaborato anche alcuni studiosi italiani dell’Osservatorio napoletano di Capodimonte dell’Istituto Nazionale di Astrofisica.

Per approfondimenti: http://it.wikipedia.org/wiki/Quasicristallo

http://www.media.inaf.it/ 

La sequenza di quattro immagini sull’esplosione di una supernova, riprese nel 2002, è tratta da: rst.gsfc.nasa.gov/Sect20/A6.html