Comunicazione finale IUPAC su nomi dei nuovi elementi.

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reedijkDa: “Reedijk, J.” <reedijk@chem.leidenuniv.nl>

Data: 30 November 2016 20:08:14 CET

Oggetto: Grazie per i vostri commenti sui nomi e i simboli dei nuovi elementi.

Cari signore e signori:

Grazie ancora per i vostri commenti sul documento con i nomi e i simboli dei 4 nuovi elementi. Avevo già accusato ricevuta del vostro messaggio precedentemente durante l’anno, dato già ad alcuni di voi una risposta immediata, e promesso di dare una risposta più dettagliata più avanti dopo che i nomi fossero diventati ufficiali.

In effetti sto rispondendo adesso, con una risposta generale a voi e a molti altri, dato che è tecnicamente impossibile per me rispondere individualmente a ciascuno di voi in dettaglio.

Questa settimana IUPAC ha deciso, dopo una approfondita considerazione di tutti i commenti, di accettare i nomi e i simboli proposti , che sono ora definitivi; verificate sul sito IUPAC https://iupac.org/iupac-announces-the-names-of-the-elements-113-115-117-and-118/

Noi abbiamo ricevuto molte risposte, specie nei primi due mesi dopo la pubblicazione delle raccomandazioni provvisorie.

In questo messaggio darò un breve sommario di tutte le risposte avute durante i 5 mesi dall’8 giugno. E’ stato con vero piacere che abbiamo visto così tanto interesse dal mondo esterno, non solo in senso positivo, ma anche in modo critico circa le possibili alternative di nomi e simboli.

Per illustrare questo interesse mondiale, ricorderò alcuni casi specifici.

In un caso abbiamo ricevuto una petizione con oltre 160.000 firme che faceva un appello per un elemento il cui nome fosse intitolato alla star musicale dell’heavy metal Lemmy Kilmister morto inaspettatmente alla fine del 2015.

kilmister

Abbiamo ricevuto anche molte altre proposte di nome per onorare non-scienziati e proporre altri nomi. Tutte queste proposte sono state rifiutate per due motivi principali: 1) I nomi non rispettavano i criteri validi per dare nomi e 2) Solo gli scopritori hanno il diritto di proporre nomi secondo il regolamento attuale.

Abbiamo anche ricevuto molti suggerimenti da scienziati e dal pubblico per dare agli elementi il nome di scienziati famosi, come Berzelius, Lavoisier, Levi, Liebig and Moseley. In un caso abbiamo ricevuto una petizione con oltre 3000 firme per dare il nome in onore di Primo Levi.

leviulterioreAncora una volta queste proposte sono state rifiutate per il motivo 2 indicato sopra e a tutti i proponenti sono state ricordate o sono ricordate ora le regole vigenti su come dare i nomi agli elementi. Confidiamo che i proponenti di “nomi alternativi” capiranno che il diritto di proporre il nome di un nuovo elemento è riservato agli scopritori prima di tutto per l’enorme sforzo necessario per produrre e verificare l’esistenza di un nuovo elemento. Dato che ci sono pochi vantaggi per gli scopritori in questo settore della scienza il meno che si possa pensare è di dargli i diritto di propore il nuovo nome. Questo approccio è coerente in molti settori scientifici come le nuove specie o i nuovi oggetti astronomici.

Un certo numero di suggerimenti sono venuti da persone che non conoscevano le nostre raccomandazioni per la scelta dei nomi, che prevedevano che gli elementi del gruppo 17 terminassero in –ine (in inglese) e quelli del gruppo 18 in –on (in inglese).

Alcuni commenti hanno messo in discussione che i nomi del 117 e del 118 terminassero rispettivamente in “ine” e in “on” dato che non è sicuro affatto che tali elementi si comportino come gli alogeni, rispettivamente o i gas nobili.

Le regole correnti, comunque, non si riferiscono alle proprietà chimiche, ma solo ai gruppi 17 e 18 nella Tavola Periodica.

Alcuni altri hanno suggerito altri simboli diversi da quelli raccomandati, senza sapere che i loro suggerimenti sono stati in uso per altri elementi in passato, e perciò non possono essere usati di nuovo (come Ms, Tn). Altri hanno posto il problema dell’uso di Ts, che è uno delle due abbreviazioni correnti consentite da IUPAC per il tosile; l’altra è Tos. Dato che quasi tutte le abbreviazioni di due lettere hanno significati multipli – anche in chimica come Ac e Pr – la conclusione tratta è che il contesto in cui il simbolo dell’elemento è usato renderà sempre chiaro quale sia il senso della abbreviazione usata.

Infine, abbiamo ricevuto un certo numero di commenti e domande riguardanti la pronuncia di tennesinio e oganessio, e circa la possibile traduzione in altre lingue dell’elemento 117, tennessinio, e anche su nome dei loro composti.

A differenza dei nomi terminanti in “ium”, il nome “tennessine” potrebbe non essere automaticamente trasferibile in alcune altre lingue, dal momento che la terminazione –ine non è usata in molti linguaggi per gli elementi del gruppo 17. Per cloro e bromo questo non è stato un problema in passato ma in alcuni linguaggi anche per iodio e astato sono state usate delle traduzioni non immediate

Nel caso del tennessinio sono stati posti alla nostra attenzione problemi e soluzioni di analogo tenore.

Le radici dei nomi degli alogeni precedenti sono fluere (latino) e cloro, bromo e astato (greco) che in inglese sono diventati fluorine, chlorine, bromine, iodine and astatine mentre in molti altri linguaggi hanno nomi più brevi, come cloro in spagnolo e italiano, Chlor in tedesco and chlore in francese.

tanasiIl Tanasi monument.

Così la terminazione degli alogeni in inglese non è una regola in tutti gli altri linguaggi. Il nome Tennessee, d’altra parte deriva dalla lingua Cherockee e dal nome del villaggio Tanasi, come spiegato in letteratura. Ciascun linguaggio è perciò indipendente nell’effettuare le conversioni e le traduzioni, ma si spera che questo breve excursus etimologico sia di aiuto per le Organizzazioni Nazionali Aderenti per tradurre Tennessine in altri linguaggi. Questi problemi sono stati analizzati nella nostra pubblicazione finale in Pure and Applied Chemistry, che apparirà nei primi mesi del 2017.

Noi apprezziamo profondamente il tempo e gli sforzi che avete impegnato per pensare a nomi e simboli e per mandarci i vostri commenti e suggerimenti. Tutti i commenti sono stati registrati in modo opportuno e rimarranno negli annali dello IUPAC.

I migliori saluti,

Jan Reedijk, Presidente della Divisione di Chimica Inorganica, IUPAC.

Nota del blog master.

Dizionario irockese inglese: http://www.cherokeedictionary.net/

https://it.glosbe.com/chr/it/Tenasi

la pronuncia italiana è Tenasi non Tanasi e il significato della parola in Irochese non è del tutto chiaro perchè il termine veniva usato anche per altri villaggi. Al momento il luogo storico denominato Tanasi o Tenasi è stato inondato con la costruzione di una diga che ha portato alla formazione di un lago.

Il cemento potrebbe diventare un utile sequestrante di CO2?

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Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo     

a cura di Rinaldo Cervellati

(*Fonte: c&en news: Cement could be a helpful carbon sink, 22/11/2012)

Per cemento s’intende una varietà di materiali da costruzione, noti come leganti idraulici, che, miscelati con acqua, mostrano proprietà adesive e sono, come noto, largamente impiegati in edilizia.

Dal punto di vista chimico si tratta in generale di una miscela di silicati e alluminati di calcio, ottenuti dalla cottura ad alta temperatura di opportune miscele di calcare e argilla, oppure di marna, una roccia sedimentaria composta di una frazione argillosa e da una frazione carbonatica costituita generalmente da calcite (carbonato di calcio, CaCO3), oppure da dolomite (carbonato doppio di magnesio e calcio, MgCa(CO3)2).

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Marna

fig-1-cemento-6 È quindi chiaro che la fabbricazione del cemento richiede grandi quantità di calore e rilascia grandi quantità di diossido di carbonio. Il calore infatti trasforma il calcare (carbonato di calcio) in ossido di calcio e la miscela che ne deriva viene denominata clinker[1]. Questo processo, chiamato calcinazione[2], è responsabile di circa il 5% delle emissioni di diossido di carbonio (CO2) dovute ad attività umane, che come noto possono alterare il clima del nostro Pianeta.

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Tuttavia un recente studio riporta che il cemento stesso può aiutare a ridurre queste emissioni. Un team internazionale di 19 ricercatori guidato dal Dott. Zhu Liu del Resnick Sustainability Institute al Caltech, ha stimato che il 43% di CO2 rilasciata da calcinazione di cemento tra il 1930 e il 2013 è stato riassorbito dallo stesso cemento fabbricato durante quel periodo [1].

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Dr. Zhu Liu

Non solo la riduzione delle emissioni di CO2 ma anche la rimozione di questo gas dall’atmosfera è una parte significativa di quello che molti scienziati del clima sostengono si debba fare per evitare le gravi conseguenze derivanti dal cambiamento climatico. “Non è la piccola quantità di CO2 che può essere rimosso dall’atmosfera”, dice Phil Renforth, che studia il sequestro del carbonio all’Università di Cardiff, “ciò che è interessante di questo studio è che parte della richiesta di rimozione di CO2 dall’atmosfera può già essere soddisfatta dalla carbonatazione naturale del cemento[3]. La sfida è la progettazione di opportune procedure che tengano conto dell’influenza di questo fenomeno nel ciclo di vita del cemento “.

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Dr. Phil Renforth

La carbonatazione è il processo mediante il quale il cemento sottrae CO2: i composti idrati nel cemento (principalmente idrossido di calcio e silicati di calcio e alluminio) reagiscono con il CO2 nell’aria per formare carbonati. Gli ingegneri conoscono da tempo questo processo perché può influenzare la stabilità del cemento. Il team guidato da Zhu Liu ha voluto quantificare il livello di carbonatazione del cemento.

I ricercatori hanno raccolto i dati sulla produzione globale di cemento dal 1930 al 2013, i tipi di prodotti cementizi, la durata e i destini di questi prodotti e dei loro scarti. Hanno quindi utilizzato un modello analitico computerizzato per stimare la carbonatazione per i diversi prodotti cementizi, basato sulle proprietà del cemento misurate sperimentalmente o riportate in letteratura. Il loro modello suggerisce che il cemento ha sequestrato circa 4,5 miliardi di tonnellate di carbonio dal 1930. E il tasso di sequestro annuale è stato sempre più elevato, raggiungendo 0,25 miliardi di tonnellate di carbonio nel 2013. Il tasso di carbonatazione nel 2013 è equivalente al 22,7% della media annua del carbonio globale assorbito dalle foreste e a circa il 2,5% delle emissioni globali di carbonio da attività umane nello stesso anno.

In base al modello, la Cina è diventata prima nella carbonatazione del cemento a causa del boom edilizio. Dal 1994, il cemento cinese ha sequestrato più CO2 rispetto al cemento di tutte le altre parti del mondo. Prima di allora, la maggioranza della carbonatazione avveniva negli Stati Uniti e in Europa. Liu sostiene che gli studi precedenti sui sottrattori di CO2 si sono concentrati su riserve naturali mentre il messaggio importante del lavoro del suo gruppo è che anche un sistema umano come il cemento può essere visto come un sottrattore di biossido di carbonio.

Ma il Dott. Thomas Gasser, che lavora su modelli climatici presso l’International Institute for Applied Systems Analysis (Laxenburg, Austria), sottolinea che il cemento non si può considerare esattamente come un sottrattore convenzionale perché la sua fabbricazione rilascia CO2. Il modo migliore per riassumere il nuovo studio, dice Gasser, “è quello di dire che la produzione di cemento in realtà ha un minore impatto sul clima di quanto si pensasse, dal momento che al netto emette meno CO2.

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Dr. Thomas Gasser

Aggiunge il Dott. Renforth: “Le stime di carbonatazione suggeriscono che la produzione di cemento potrebbe ipoteticamente diventare un processo al netto negativo per l’emissione di CO2 se i produttori utilizzassero una tecnologia di sequestro del biossido di carbonio dai gas di scarico dei loro impianti per rendere la produzione di cemento a emissioni zero.” Tuttavia, dice anche: “Ci vorrebbe una infernale mole di lavoro per ottenere questi risultati [e a un costo ragionevole] “.

[1] Fengming Xi et al. Substantial global carbon uptake by cement carbonation, Nature Geoscience, on-line 21 november 2016, DOI: 10.1038/ngeo2840.

[1] Al clinker vengono poi aggiunti altri materiali come gesso, sabbie, ecc. ottenendo vari tipi di cemento con diverse definite proprietà.

[2] Questa reazione, così esemplificata: CaCO3 ® CaO + CO2 alle alte temperature dei forni di fabbricazione del cemento, è molto veloce.

[3] La reazione di carbonatazione del cemento, così esemplificata: Ca(OH)2 + CO2 (dall’aria) ® CaCO3 + H2O a temperatura ambiente è un processo lento.

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Chimica e creatività. 2.

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Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Vincenzo Balzani, Professore emerito, Alma Mater

Prolusione in occasione dell’inaugurazione  dell’anno accademico 2017, tenuta in Bologna, venerdì 18 novembre 2016 nell’ Aula Magna di Santa Lucia

la prima parte di questo post è pubblicata qui.

Dendrimeri

Sono sistemi supramolecolari ramificati che possono svolgere due funzioni: antenne per la raccolta dell’energia solare e dispositivi per modificare la frequenza della luce; trovano applicazioni, rispettivamente, nella fotosintesi artificiale e come sensori luminescenti. Nello schema di Figura 14 (parte sinistra) sono evidenziate con colori diversi i tre tipi di componenti molecolari del sistema. L’energia luminosa assorbita dalle 32 molecole periferiche viene trasferita alle 8 molecole intermedie e successivamente alla molecola centrale, che emette luce di frequenza diversa.

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creativita14bFigura 14. A sinistra lo schema e il modo di funzionare di un dendrimero. A destra un dendrimero reale che si comporta nel modo schematizzato a sinistra.

 

Presa-spina

Presa-spina è un dispositivo molto usato nel mondo macroscopico. Per costruire un simile sistema a livello molecolare è necessario sintetizzare anzitutto due molecole di adatta struttura, poi è necessario trovare un modo reversibile per connetterle e separarle e, infine, disporre di un segnale che viene trasmesso dalla spina alla presa quando le due molecole sono connesse. I componenti utilizzati e lo schema di funzionamento sono illustrati nella Figura 15.

creativita15Figura 15. Sistema presa/spina molecolare per il trasferimento di un segnale luminoso.

Connessione e separazione di spina e presa sono ottenute mediante input acido/base. Quando presa e spina sono connesse, l’assorbimento di luce del componente presa causa emissione di luce dal componente spina. E’ stata fatta anche una versione del sistema presa/spina molecolare dove il trasferimento riguarda elettroni anziché segnali luminosi.

Basandosi sugli stessi concetti è stata costruita anche una prolunga molecolare.

 

Ascensore molecolare

L’ascensore molecolare è stato costruito a partire dai due componenti mostrati in Figura 16. Uno di essi è formato da tre fili molecolari uguali, congiunti. Su ogni filo ci sono due unità che hanno, in grado diverso, la stessa proprietà: sono elettron accettori. L’altro componente è costituito da tre anelli molecolari uguali, congiunti, ciascuno avente caratteristiche di elettron donatore. In soluzione, il tris-filo e la piattaforma formata dai tre anelli si assemblano spontaneamente e i tre anelli vanno a circondare le unità situate nella parte “alta” dei tre fili perché queste hanno carattere elettron accettore più spiccato delle tre unità nella parte “bassa”. Una volta che il sistema si è auto assemblato, mediante sintesi chimica si posizionano gruppi molto ingombranti nelle estremità dei tre fili per evitare che gli anelli possano sfilarsi.

 

creativita16Figura 16. Costruzione dell’ascensore molecolare.

La Figura 17 mostra un modello tipo lego del sistema supramolecolare così ottenuto e anche una sua rappresentazione schematica dalla quale appare chiaramente la localizzazione iniziale della piattaforma.

creativita17Figura 17. Dimensioni e modello della struttura dell’ascensore molecolare.

La Figura 18 nella parte alta mostra che per aggiunta di una base si possono togliere ioni H+ agli atomi di azoto (N) che si trovano nella parte “alta” dei tre fili, disattivando così l’interazione con i tre anelli elettron donatori che li circondano. In questa nuova situazione, i tre anelli preferiscono interagire con le unità nella parte “bassa” dei fili. La piattaforma quindi “scende”; poi può essere fatta “risalire” mediante aggiunta di acido, che ripristina la situazione iniziale. Studi dettagliati hanno mostrato che in realtà i tre anelli non scendono (e non salgono) simultaneamente, ma in successione, inclinando la piattaforma.

creativita18Figura 18. La parte alta mostra il funzionamento dell’ascensore molecolare in seguito all’aggiunta di base e di acido. In basso a sinistra è mostrato un fotogramma di uno schema animato.

Come è sottolineato nella Figura 18, l’energia per il movimento è fornita da reazioni chimiche (aggiunte di base/acido) che, ovviamente, generano “scorie”, come accade anche nelle macchine del mondo macroscopico alimentate da energia chimica (ad esempio, nei motori a combustione interna). Ci siamo chiesti, allora, se fosse possibile generare un movimento meccanico in un sistema supramolecolare senza formazione di scorie. La lunga esperienza nel campo della fotochimica ci ha suggerito di utilizzare un sistema alimentato dalla luce.

 

Nanomotore alimentato dalla luce solare

Siamo partiti dallo schema semplice mostrato in Figura 19. Poi, come diceva Edison, al lampo dell’ispirazione ha fatto seguito un lungo periodo di duro lavoro.

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Figura 19. Schema dell’idea di un nano motore a energia solare.

Quale tipo di reazione fotochimica usare? Quali componenti molecolari scegliere? In che ordine collegarli? Quali interazioni sfruttare? Dopo molte discussioni e ripensamenti abbiamo scelto il sistema illustrato nella Figura 20. Il “filo” del nano motore è formato da cinque componenti che, da destra a sinistra, sono: un gruppo ingombrante che impedisce all’anello di sflilarsi; due componenti (azzurro e rosso nella figura) che hanno, in grado diverso, la stessa proprietà: sono elettron accettori (il più forte è il componente azzurro e quindi l’anello, che è un elettron donatore, inizialmente sta attorno a questo componente); uno spaziatore rigido (arancione) e, all’estrema sinistra, un complesso Rutenio-tris-dipiridina (verde).

creativita20Figura 20. Nanomotore molecolare alimentato da energia solare. Parte alta: il sistema supramolecolare usato. In basso: un fotogramma di uno schema di animazione.

 

Il complesso di Rutenio è l’elemento più importante: quando assorbe un fotone di luce visibile espelle un elettrone che va sul componente più elettron accettore, quello azzurro, attorno al quale si trova l’anello. Con l’arrivo dell’elettrone questo componente perde le sue proprietà di elettron accettore, così che l’anello passa sul componente rosso. A questo punto, però, l’elettrone, che si era trasferito in seguito all’eccitazione fotonica dal complesso di Rutenio all’elettron accettore azzurro, torna indietro sul complesso di Rutenio così che si ripristinano le proprietà di elettron accettore del componente azzurro e, di conseguenza, l’anello torna alla sua posizione iniziale. Il complesso di Rutenio è ora in grado di assorbire un altro fotone iniziando così un nuovo ciclo. Il sistema supramolecolare sopra descritto è quindi in grado di convertire l’energia luminosa del sole in movimento meccanico a livello molecolare.

Come sopra descritto, tale sistema opera in quattro fasi che formalmente corrispondono alle quattro fasi di un motore a scoppio macroscopico, con il quale peraltro non c’è nessun’altra analogia: 1. Iniezione del carburante (fotone) e combustione (trasferimento di un elettrone); 2. Spostamento del pistone (anello); 3. Scarico (ritorno dell’elettrone sul complesso di rutenio); 4. Ritorno del pistone (anello) nella situazione iniziale.

Questa ricerca ha avuto molta risonanza nel mondo scientifico internazionale e anche sulla stampa italiana dove, con le solite esagerazioni, si è molto insistito sulle sue caratteristiche di motore a 4 tempi alimentato dalla luce (Figura 21)

 

creativita21Figura 21. Ritagli di commenti di stampa sul nano motore.

 

Riflessioni finali

Prima di chiudere vorrei fare un breve accenno ad un argomento molto importante. Prendo lo spunto dal libro sopra menzionato su dispositivi e macchine molecolari (Figura 13), nel quale abbiamo fatto una cosa del tutto inusuale: dopo aver descritto in 16 capitoli tutti gli aspetti scientifici e tecnologici di questa branca della scienza, abbiamo aggiunto un altro capitolo, il 17mo (Figura 22), come capitolo finale, nel quale abbiamo discusso il ruolo della scienza e degli scienziati nel nostro mondo così complesso e così fragile. Il perché di questa aggiunta l’abbiamo spiegato nell’introduzione del capitolo (Figura 22): “Questo è un libro scientifico, che tratta essenzialmente scienza di base. Quindi poteva (qualche lettore dirà: doveva) finire col capitolo precedente. Ma, oggi, può la scienza essere trattata come argomento separato, neutrale, asettico? Può uno scienziato ignorare i problemi della società e isolarsi in una torre d’avorio? Noi pensiamo di no. Noi pensiamo che ci sia molto bisogno di discutere il ruolo della scienza e degli scienziati nella società e crediamo che un libro scientifico offra un’opportunità, per farlo, che non deve andare perduta”.

creativita22Figura 22. Introduzione del cap. 17 del testo “Molecular Devices and Machines”.

In questo capitolo finale abbiamo così discusso la relazione fra scienza e società, con particolare riferimento alle limitate risorse del pianeta, al modello di sviluppo insostenibile, alle crescenti disuguaglianze, all’etica e alla solidarietà. Nei libri scientifici non si parla mai di questi argomenti. Noi l’abbiamo fatto per ricordare, anzitutto a noi stessi, poi a tutti i nostri colleghi, che la Scienza va usata per la pace e non per la guerra, per custodire il pianeta su cui viviamo e non per distruggerlo, per ridurre e non per aumentare le disuguaglianze fra paesi ricchi e paesi poveri e per fare patti e non per creare contrasti fra le generazioni. Tutte cose che sappiamo bene, ma delle quali forse non parliamo abbastanza ai nostri studenti e tanto meno alla gente che, dagli scienziati, vorrebbe sentire pareri autorevoli e ricevere messaggi chiari. Forse è ora di incominciare a farlo, con più forza.

 

Un grazie speciale

Infine, voglio mostrarvi questa bella immagine:

 

creativita23Il titolo è: lavoro di gruppo. Sotto c’è scritto: “I fiocchi di neve sono una delle cose più fragili della natura; ma guardate cosa possono fare quando si stringono insieme”. E’ un’immagine bellissima dei regali che ho ricevuto e per i quali voglio ringraziare la Divina Provvidenza e le tante persone che mi circondano col loro affetto, ad iniziare dalla mia famiglia. Un grazie particolare va poi ai colleghi e agli studenti del Gruppo di Fotochimica e Chimica Supramolecolare che hanno lavorato con me in tutti questi anni e che mi hanno spinto così in alto da permettermi di parlare qui, davanti a voi, questa sera.

Grazie per l’attenzione con cui mi avete ascoltato.

Chimica e creatività.1.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Vincenzo Balzani, Professore emerito, Alma Mater

Prolusione in occasione dell’inaugurazione  dell’anno accademico 2017, tenuta in Bologna, venerdì 18 novembre 2016 nell’ Aula Magna di Santa Lucia

Magnifico Rettore, autorità, gentili ospiti, colleghe, colleghi, studenti, signore e signori, buona sera.

Il titolo che ho dato al mio intervento può apparire un po’ audace: per molti, Chimica è quell’orribile materia scolastica di cui ci si vanta di non aver mai capito nulla; per altri, Chimica significa sofisticazioni, inquinamento ed incidenti. Quindi, accostare Chimica a Creatività può apparire una provocazione. Qualcuno potrebbe dire: la Chimica ha già fatto abbastanza danni, non ti provare a crearne altri. Se si facesse un referendum con una sola domanda: “Siete favorevoli ad abolire la Chimica?”, senza alcun dubbio vincerebbe il SI’. Ma, mi dispiace, la Chimica non si può abolire, per il semplice fatto che tutto quello che c’è al mondo, attorno a noi e anche in noi, è Chimica!

Nel mio breve intervento vorrei spiegare perché le ricerche sulle macchine molecolari, di cui si è molto parlato dopo l’annuncio del premio Nobel 2016, sono realmente un settore di punta della Chimica e della Scienza tutta.

Chimica e creatività, dunque, con riferimento alle macchine molecolari; ma gli scienziati possono essere creativi? O lo sono solo gli artisti? Si, è vero, spesso si pensa che uno scienziato sia una persona intelligente, ricco di idee originali: insomma, che sia un genio. Forse lo è, ma nel senso che intendeva Edison: “Genius is one percent inspiration and ninety-nine percent perspiration”. In effetti gli scienziati sono anzitutto gente che lavora sodo. L’idea creativa è un lampo: poi c’è da metterla in pratica.

Chimica e creatività, dunque. Ma cosè la creatività? E’ definita in molti modi, quasi tutti convergenti. Secondo Henri Poincaré “Creatività è unire elementi esistenti con connessioni nuove”. François Jacob ha scritto che “La creatività nasce da associazioni, prima mai considerate, di cose già note. Creare è ricombinare”. La definizione che più mi piace, però, è la seguente, che ho formulato modificando leggermente una famosa frase di Albert Szent-Györgyi: “La creatività consiste nel vedere ciò che tutti hanno visto e nel pensare ciò a cui nessuno ha mai pensato”.

Per spiegare cosa sono le macchine molecolari, mi servirò di questi suggerimenti: farò una connessione, un paragone, fra due cose apparentemente non collegate: la Chimica e il linguaggio.

Le molecole

Gli elementi fondamentali del linguaggio sono le lettere raccolte nell’alfabeto (Figura 1). Gli elementi fondamentali della chimica sono gli atomi, raccolti nella tavola degli elementi, il sistema periodico. Nel linguaggio generalmente non si usano le lettere singolarmente prese, ma combinazioni di lettere (le parole). Ugualmente, nella chimica non sono importanti gli atomi separatamente presi, ma loro combinazioni: le molecole. Le molecole, dunque, sono le parole della Chimica.

creative1Figura 1. Confronto fra la struttura del linguaggio e struttura della Chimica.

Nel linguaggio, ogni parola ha un ben preciso significato, un valore aggiunto rispetto all’insieme delle singole lettere che la compongono. Esempio: a, b, b, i, m, n, o; bambino. Allo stesso modo, ogni molecola ha proprietà specifiche e un’identità ben definita che rappresentano il valore aggiunto che la molecola ha rispetto all’insieme degli atomi che la costituiscono. Prendiamo, ad esempio, la molecola dell’acqua che posso rappresentare con la formula H2O, che indica da quali atomi è composta, oppure con H-O-H, che indica chi è legato a chi, oppure con un modellino tipo lego, come questo che ho in mano e che è mostrato nella Figura 2. Nella molecola gli atomi sono in relazione e dalla relazione emergono nuove proprietà, quelle specifiche della molecola, molto diverse dalle proprietà degli atomi che la compongono.

creative2Figura 2. Le molecole dell’acqua.

E’ bene notare che gli atomi, e quindi anche le molecole, sono oggetti molto piccoli: hanno dimensioni di miliardesimi di metro (1 miliardesimo di metro = 1 nanometro, 1 nm). Il modellino tipo lego della molecola d’acqua mostrato nella Figura 2 è in scala 1 a cento milioni. Quindi la sostanza che beviamo e che chiamiamo acqua è un insieme di tantissime molecole. Più in generale, qualsiasi “cosa” macroscopica che vediamo o tocchiamo è costituita da un numero enorme di “entità” piccolissime: le molecole. Per rendere meglio l’idea, in una goccia d’acqua ci sono 100 miliardi di miliardi di molecole H2O; per contarle al ritmo di una al secondo si impiegherebbero trenta mila miliardi di anni!

Ma chi ci crede? Eppure è vero! La scienza, spesso, va contro la comune intuizione: pone problemi. Li ha sempre posti: Goethe si opponeva all’uso del microscopio. Diceva che se c’era qualcosa che non si poteva vedere ad occhio nudo, non si doveva andarla a vedere, perché evidentemente era nascosta per qualche buona ragione. E’ esattamente il contrario di quanto pensa la scienza, che vuole vedere tutto. Oggi, infatti, con tecniche molto speciali si possono vedere o, meglio, si possono ottenere immagini anche di singole molecole.

Protagoniste della Chimica, dunque, sono le molecole: oggetti piccolissimi, ma caratterizzati da composizione, dimensione, struttura e forma (Figura 3) e quindi da proprietà specifiche tramite le quali hanno anche effetti diversi sugli organismi. Per cui accade che le molecole di caffeina ci tengono svegli, mentre le molecole di acido acetil salicilico abbassano la febbre.

creative3Figura 3. Formule chimiche e modelli delle molecole di caffeina e acido acetil salicilico.

I sistemi supramolecolari

Chiarito cosa sono le molecole, possiamo fare un passo avanti nel confronto chimica-linguaggio (Figura 4). Come ben sappiamo, il linguaggio non si ferma alle parole. Per esprimere un concetto è necessario usare combinazioni di parole, cioè una frase. Allo stesso modo la Chimica non si ferma alle molecole. Per avere proprietà interessanti, per compiere funzioni utili è necessario combinare fra loro più molecole in modo da ottenere sistemi complessi, supramolecolari: se le molecole sono le parole della Chimica, i sistemi supramolecolari sono le frasi della Chimica.

creative4Figura 4. Seconda parte del confronto fra la struttura del linguaggio e quella della Chimica.

Per capire meglio cos’é un sistema supramolecolare, consideriamo le tre molecole mostrate in Figura 5; queste molecole, quando sono messe in soluzione, si associano spontaneamente per dare un sistema supramolecolare.

creative5Figura 5. L’associazione fra molecole dà origine a sistemi supramolecolari.

Possiamo approfondire questo concetto, sempre sfruttando il paragone col linguaggio. Le parole necessarie per costruire una frase che abbia senso compiuto vengono scelte e messe in ordine, da chi scrive o da chi parla, secondo le regole del linguaggio. Nella frase il bambino va in bicicletta, il deve “interagire” (essere davanti a) bambino e in deve “interagire” con bicicletta. Usando termini informatici, si può dire che ogni parola contiene elementi di informazione, tramite i quali interagisce o non interagisce con altre parole. Nelle frasi, quindi, dalla combinazione degli elementi di informazione portati da ogni parola, emergono significati che non sono e non possono essere presenti nelle singole parole che le compongono. Analogamente, nei sistemi supramolecolari dalla combinazione degli elementi di informazione portati da ogni molecola emergono proprietà che non sono e non possono essere presenti nelle singole molecole che li compongono. Accade così che, nel sistema supramolecolare mostrato in Figura 5, quando un fotone colpisce il componente molecolare di sinistra (un complesso di Rutenio) viene espulso un elettrone che si va a collocare sul componente di colore azzurro a destra, cosa che non può accadere quando le tre molecole sono separate. Questa, appunto, è una delle proprietà emergenti.

La miniaturizzazione

Prima di parlare in modo esplicito di dispositivi e macchine molecolari, è opportuno introdurre il concetto di miniaturizzazione. La Figura 6 mostra, sulla sinistra, il primo computer elettronico (1944): era grande come un appartamento, pesava 30 tonnellate, aveva 19.000 valvole (dispositivi che i giovani non conoscono), consumava 200.000 W e ogni mezz’ora si rompeva. I computer di oggi sono enormemente più piccoli, più leggeri, più affidabili, hanno milioni di transistor e consumano molto meno.

creative6Figura 6. Computer di ieri e di oggi

Come è avvenuta questa rivoluzione? Attraverso la miniaturizzazione, il passaggio da circuiti elettrici macroscopici a microcircuiti (1 micron = 1 milionesimo di metro) (Figura 7). Un’ulteriore miniaturizzazione “dall’alto” fino a giungere a livello dei nanometri (miliardesimi di metro) presenta difficoltà. E’ più facile arrivarci “dal basso”, partendo dalle molecole, che sono già di per sé oggetti nanometrici.

creative7Figura 7. Miniaturizzazione dall’alto (top down) e dal basso (bottom up)

In effetti i chimici, oggi, sono molto bravi a mettere assieme molecole diverse per formare sistemi supramolecolari. Un esempio un po’ singolare è quello mostrato in Figura 8. Combinando una molecola a forma di calice (calixarene) e una molecola a forma di pallone da calcio (fullerene) si è ottenuto un sistema supramolecolare che richiama come forma la Coppa del Mondo di calcio.

creative8Figura 8. Un curioso sistema supramolecolare.

E’ un oggetto nanometrico curioso, forse bello; certamente inutile. Se si vogliono fare cose utili, è necessario che i componenti molecolari abbiano proprietà chimiche e fisiche ben precise in modo che nel sistema supramolecolare, grazie all’interazione fra le caratteristiche dei singoli componenti, emergano proprietà che permettano al sistema di svolgere una funzione interessante (Figura 9). In tal modo la Chimica supramolecolare diventa Ingegneria molecolare e, se fa cose di interesse applicativo, diventa Nanotecnologia.

creative9Figura 9. Sistemi molecolari capaci di svolgere una funzione.

Dispositivi e macchine molecolari

In sostanza, oggi i chimici possono lavorare allo stesso modo degli ingegneri, con la differenza che gli ingegneri usano componenti macroscopici, mentre i chimici utilizzano componenti molecolari (nanometrici) (Figura 10).

creative10Figura 10. Analogia fra il lavoro di un ingegnere e quello di un chimico per la costruzione di dispositivi o macchine.

Nel mondo macroscopico un dispositivo o una macchina è un oggetto materiale che usa energia per svolgere una funzione, cioè un “lavoro”, che può essere un movimento meccanico o l’elaborazione di un segnale. L’energia fornita può essere chimica, elettrica o luminosa, come illustrato nella Figura 11.

creative11Figura 11. Esempi di macchine o dispositivi del mondo macroscopico che utilizzano rispettivamente energia chimica, elettrica e luminosa.

Il concetto di macchina o dispositivo si può estendere al mondo nanoscopico, dove l’oggetto materiale dovrà essere un sistema supramolecolare capace di utilizzare energia (chimica, elettrica o luminosa) per svolgere una funzione (ad esempio, una reazione chimica, un segnale o un movimento meccanico) (Figura 12). Per molti motivi il modo migliore di fornire energia a un sistema supramolecolare è mediante la luce. Con un fotone di adatta frequenza si può, infatti, far giungere energia ad uno specifico componente di un sistema supramolecolare senza perturbare gli altri componenti e senza “toccare” (e quindi senza “sporcare”) in alcun modo il sistema.

creative12Figura 12. Fornendo energia è possibile far compiere una funzione a sistemi supramolecolari opportunamente progettati.

I dispositivi e le macchine molecolari sono dunque sistemi supramolecolari progettati per svolgere una funzione in conseguenza di uno stimolo energetico.

La Figura 13 mostra la copertina delle edizioni inglese e cinese dell’unico testo finora disponibile su dispositivi e macchine molecolari, adottato in università di tutto il mondo.

creative13Figura 13. Testo che riporta i concetti fondamentali e numerosi esempi di dispositivi e macchine molecolari.

I dispositivi e le macchine molecolari si possono dividere in due categorie, a seconda che la funzione svolta consista nell’elaborare segnali o nel provocare movimenti meccanici. Per ragioni di spazio riporteremo solo alcuni degli esempi più significativi.

(continua)

Le molecole della pubblicità: dentifrici ripara-smalto

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Tra le pubblicità che vengono trasmesse sui vari canali televisivi, quelle che riguardano i prodotti per l’igiene orale sono tra le più frequenti. Questo già dai tempi di Carosello.
Su questo blog l’argomento dentifrici è stato trattato già molto ben esposto nel post scritto da Gianfranco Scorrano:
https://ilblogdellasci.wordpress.com/2013/02/21/dentrifici/
Una pasta dentifricia può avere un gran numero di componenti. In genere più di una decina e in qualche caso anche venti.

dentifrici

La formulazione generale di un dentifricio prevede che esso debba contenere delle polveri abrasive che con una granulometria molto fine e disperse in maniera omogenea esercitino la funzione di pulizia dei denti senza produrre scalfitture o graffi. Tra queste possiamo trovare carbonati, fosfati e silicati.
Nel dentifricio si trova anche una percentuale di normalissima acqua potabile, percentuale che solitamente varia dal 30 al 45%. Si aggiungono prodotti come la glicerina o lo sciroppo di sorbitolo per evitarne l’essicamento, sostanze aromatizzanti per ridurre il sapore farinoso degli abrasivi, e agenti conservanti con funzione antibatterica (per esempio acido sorbico).

glicerina

Nelle formulazioni troviamo anche viscosizzanti come idrossietilcelluosa, e tensioattivi che generano schiuma durante lo spazzolamento (sodio lauril solfato) che viene usato anche per ridurre la placca batterica.
La pubblicità propone tipi di dentifrici che sbiancano i denti, altri efficaci contro la carie, ma ultimamente vanno per la maggiore quelli che promettono di riparare i denti, o per meglio dire lo smalto.
Lo smalto dei denti è la parte esterna visibile, al di sotto della quale si trova la dentina. Lo smalto è costituito per la maggior parte da idrossiapatite Ca5(PO4)3(OH) anche se spesso viene indicata come Ca10(PO4)6(OH)2 in quanto la cella elementare del cristallo è costituita da due molecole. Quindi un fosfato, con una piccola componente organica . Presente, legata nei cristalli, anche un po’ di acqua(1-3%). La componente minerale, ha la caratteristica di essere suscettibile agli scambi ionici, quindi si possono trovare legati, assieme o al posto del Calcio, ioni Na, Mg, K ma anche in minime quantità Mn, Fe, Ni, Co, Zn, Cu, Pb, Sr.

sezionedentale

La suscettibilità allo scambio ionico è in qualche modo il fattore che comporta l’indebolimento dello smalto in presenza di acidi (es. l’acido lattico prodotto dalla fermentazione batterica degli zuccheri ).

Ca10(PO4)6(OH)2+ 8H+ → 10Ca2+ + 6HPO42- + 2H2O

Idrossiapatite in Ambiente acido = Lenta dissoluzione dei minerali

Diversi tipi di dentifrici in commercio promettono di riempire le microfessurazioni dello smalto, che, se molto profonde, potrebbero arrivare a contatto con la dentina e provocare sensibilità dentale.
L’idrossiapatite viene utilizzata da circa vent’anni nel settore delle protesi mediche e in odontoiatria ed è quindi accertata la sua biocompatibilità. Trattandosi però di un dentifricio il primo dubbio che può porsi è come si compensino contemporaneamente l’azione di spazzolamento e di rimozione dei residui di cibo, con quella di riparazione e di riempimento delle fessurazioni del dente. L’operazione di spazzolamento dei denti non è mai molto prolungata nel tempo dura generalmente qualche minuto. In questo periodo di tempo l’idrossiapatite che viene a riempire le fessurazioni deve rimanere ed evitare che esca con il risciacquo. L’equilibrio di mineralizzazione e demineralizzazione della struttura cristallina dei denti è regolato dalla saliva. La saliva rimane nella cavità orale 24 ore, il dentifricio come detto per pochi minuti.
Curiosando sui siti di diverse case produttrici la soluzione la soluzione al problema è quella di utilizzare idrossiapatite di sintesi, variamente sostituita e di dimensioni che variano dai 20 ai 50 nm, questo per massimizzare il rapporto superficie/volume.

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Un dentifricio in commercio da circa dieci anni è pubblicizzato non solamente per queste qualità, ma anche perché l’idrossiapatite sarebbe zinco sostituita, evitando così di inserire nella formulazione prodotti a base di fluoro che potrebbero produrre fluorosi. Va precisato che esistono lavori antecedenti sulla preparazione di molecole di nano idrossiapatite come questo.

Un dentifricio è pur sempre un prodotto cosmetico anche se nella sua formulazione vi possono essere componenti che in qualche modo aiutino la prevenzione di disturbi dentali.
L’idrossiapatite usata come riempitivo per protesi ossee e in odontoiatria è messa in commercio con diversi nomi brevettati (Radiesse©, Biorepair ©).
Effettuando ricerche in rete vi si trovano svariati studi, per esempio questa è la descrizione di una sperimentazione effettuata presso l’Istituto Stomatologico Toscano (Università di Pisa). Corredata di una ricca bibliografia.
http://www.amicidibrugg.it/rivista/201204/art2.asp.
L’efficacia dei prodotti dentifrici a base di idrossiapatite nanometrica è riconosciuta nei test in vitro, come in questo lavoro pubblicato sul “Journal of dentistry”. Ma rimane la necessità che si effettuino ulteriori studi a lungo termine per avere maggior quantità di dati e per trarre conclusioni più appropriate.
http://www.jodjournal.com/article/S0300-5712(11)00083-2/abstract?cc=y=
Occorre anche sottolineare che l’istituto di autodisciplina pubblicitaria ha ritenuto di intervenire sugli spot pubblicitari del dentifricio Biorepair ritenendoli fuorvianti.
In particolare. “il Comitato ha rilevato l’improprietà dell’espressione “I tuoi denti per tutta la vita”, che lungi dal porsi come meramente iperbolica, accredita il dentifricio pubblicizzato di un’efficacia che travalica le qualità riconoscibili ad un prodotto di natura cosmetica, pur avendo questo caratteristiche sussidiarie per la prevenzione di situazioni patologiche.”
https://www.testmagazine.it/2016/02/01/biorepair-una-pubblicita-decisamente-esagerata/5593/
Sul sito “Medici Italia” un medico alla domanda di un utente sull’effettiva validità di prodotti di questo tipo ricorda che “lo smalto dei nostri denti non ha capacità riparativa in quanto non è vitale a differenza di altri tessuti è quindi importante interpretare correttamente anche i messaggi pubblicitari con questo non voglio dire assolutamente che non serve”. Quindi si tratta oltre che di avere a disposizione nuovi studi, anche di terminologia. Rimineralizzazione e diminuzione della sensibilità dentale non possono essere sinonimi di riparazione dello smalto.
A me personalmente questo richiama alla mente la vecchia pubblicità di un altro dentifricio che si poteva vedere negli anni di messa in onda di Carosello cioè negli anni 60-70, dove si diceva di non esagerare nel decantarne virtù e proprietà, ma di definirlo più semplicemente un dentifricio buono, anzi ottimo ma non miracoloso.

Primario, secondario, terziario e altro in chimica organica

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati

In un precedente post è stata riportata l’origine della nomenclatura orto−, meta− e para−. Qui riporteremo come hanno avuto origine i termini primario, secondario e terziario attribuiti a un atomo di carbonio legato rispettivamente a un solo altro atomo di carbonio, oppure a due o tre altri atomi di carbonio. Ricorderemo anche i prefissi iso− e neo−, ormai non più in uso.

Il primo a usare questi termini fu, nel 1856, il chimico Charles Gerhardt[1], per distinguere fra ammine risultanti dal primo, secondo e terzo stadio nella progressiva sostituzione dei tre atomi di idrogeno della molecola di ammoniaca (NH3) con diversi radicali alchilici. Scrive infatti Gerhardt:

Si potrebbero chiamare i composti dell’azoto primari, secondari o terziari in base ai tipi ottenuti per sostituzione di uno, due o tre atomi di idrogeno dell’ammoniaca.[1]

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Charles Gerhardt

fig-2-aminesQuesta terminologia fu estesa nel 1864 alla descrizione di alcoli dal chimico Aleksandr Butlerov[2], che per primo preparò quello che oggi è conosciuto come 2-metil-2-propanolo, ma che può essere considerato come “alcol trimetil metilico” o “alcol butilico terziario”. In altre parole, il 2-metil-2-propanolo corrisponde alla terza fase della progressiva sostituzione dei tre atomi di idrogeno del gruppo metilico nel metanolo (CH3OH) così come le ammine terziarie corrispondono alla sostituzione dei tre idrogeni dell’ammoniaca.

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Aleksandr Butlerov

struttura_del_2-metil-2-propanoloDa questo punto di vista, ciò che oggi è noto come 2-propanolo può essere rappresentato come la seconda fase del processo di sostituzione e quindi corrisponde a un alcool secondario, e l’etanolo derivato dalla prima fase della sostituzione corrisponde quindi un alcol primario.

Dal 1920 questa terminologia è stata trasferita dalla denominazione di specifiche classi di composti organici all’individuazione degli atomi di carbonio all’interno di una determinata catena di atomi di carbonio o di un anello, come primari (un collegamento C−C), secondari (due collegamenti C−C), terziari (tre C−C collegamenti) e, per estensione, quaternari (quattro collegamenti C−C).

fig-4c-prim-sec-terz-quatIl Dr. H.J. Wagner ha trovato un primo riferimento al carbonio quaternario in un articolo di A. von Baeyer[3] del 1866 sui prodotti di condensazione dell’acetone.

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A. von Baeyer

Scrive Baeyer:

Per quanto riguarda il legame degli atomi di carbonio tra loro, questi composti sono notevoli perché contengono un atomo di carbonio legato a quattro altri atomi di carbonio…

Il nome alcol isopropilico con cui è talvolta ancora chiamato il 2-propanolo viene attribuito dallo storico della chimica Jensen al chimico Hermann Kolbe[4] che in un lavoro sulla struttura del composto (1862) si riferì a esso come “alcol propilico isomerico” (cioè isomero dell’alcol propilico “normale”, 1-propanolo).

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Hermann Kolbe

Un altro storico, M.P. Crosland, sostiene però che il prefisso iso− per designare l’isomero di un dato composto era già usato prima che Kolbe lo applicasse agli alcoli e che ovviamente provocò ambiguità quando si scoprirono composti con più di un isomero.

Il prefisso neo−, dal greco neos, che significa “nuovo”, è stato usato in altre scienze prima che in chimica (ad esempio, neolitico, in paleontologia). Dal 1880 è diventato di uso comune in mineralogia come un modo per distinguere le (supposte) nuove varietà di minerali precedentemente noti (ad esempio, neocianite, neotestite, ecc). Sembra che sia stato applicato per la prima volta in chimica da Auer von Welsbach nel 1885, quando riuscì a separare la presunta terra rara didimio (dal greco “didimos” che significa gemello) in due nuove frazioni, una delle quali chiamò neodimio e l’altra praseodimio, nomi in seguito dati agli elementi presenti in tali frazioni.

W.B. Jensen riporta che il prefisso neo− è stato utilizzato per la prima volta in chimica organica nel 1898 dal chimico Martin Onslow Forster, che lo utilizzò per nominare i derivati di un isomero della bornilammina. Tuttavia, come con il prefisso iso-, l’uso del prefisso neo− per distinguere isomeri cadde presto in disuso quando divenne chiaro che potevano esistere più di due isomeri per lo stesso composto.

*Questo post è sostanzialmente una traduzione ragionata dalla rubrica del Journal of Chemical Education: “Ask the Historian”: W.B. Jensen, Origins of the Qualifiers Iso-, Neo-, Primary, Secondary and Tertiary, J. Chem. Educ., 2012, 83, 953-4.

[1] C. Gerhardt, Traité de chimie organique, Vol. 4, Didot Frères: Paris, 1856, p. 592.

[1] Charles Frédéric Gerardt (1816-1856) chimico francese, fu allievo e collaboratore di Justus von Liebig e di Pierre Auguste Dumas e fu tra i riformatori della nomenclatura e delle formule chimiche. Si occupò di acilazioni sintetizzando, fra l’altro, l’acido acetilsalicilico seppure in forma instabile e con impurezze. Notevole la sua opera magna: Traité de Chimie Organique, 4 vol, Paris 1853-56.

[2] Alexandr Michajlovic Butlerov (1828-1886) chimico russo realizzò numerosi nuovi metodi di sintesi organica, fra cui quella degli zuccheri a partire da formaldeide in presenza di idrossido di calcio come catalizzatore (reazione del formosio).

[3] Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer (1835 – 1917) famosissimo chimico tedesco, autore di numerosissime sintesi fra le quali quella dell’indaco. Premio Nobel per la chimica 1905.

[4] Hermann Kolbe (1818-1884) famosissimo chimico tedesco è stato uno dei fondatori della chimica organica moderna. Autore di moltissime sintesi che ancora oggi portano il suo nome. Fu eletto membro dell’Accademia Svedese delle Scienze. Medaglia Davy della Royal Chemical Society.

Etica della Chimica

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Luigi Campanella, ex Presidente SCI

La trasformazione della società obbliga la chimica ad adeguarsi alle nuove richieste: da quelle di prima necessità a optional e specialità.

In questi adeguamenti si sono presentate alla chimica sempre nuove sfide in cui, proprio per contrastare l’impronta del peccato originale che la chimica pesante ha imposto purtroppo per lunghi decenni, il chimico ha cercato di innestare un comportamento sul quale i principi etici fossero ben presenti, e così nel tempo ha affrontato difficili situazioni che hanno richiesto l’assunzione di responsabilità, di codici di condotta, in definitiva di etica.

Ripercorrendo gli ultimi 30 anni della storia della chimica sono molte le domande che più spesso il chimico si è dovuto imporre per salvaguardare l’etica della sua professione. af59ce7f9d5b95db168372d305d69a47

Il brevetto è una forma di proprietà intellettuale, è un motore dell’economia; è giusto che lo sia anche quando conoscere il prodotto significa salvare vite innocenti?

Quando si costruisce una molecola per un fine programmato giusto fa parte dell’etica scientifica prevedere i possibili altri usi della molecola inventata?

È davvero accettabile che la sperimentazione animale sia assunta a metodo di riferimento per la valutazione di tossicità ed ecotossicità?

La battaglia contro gli OGM su una base più culturale e politica che scientifica, è accettabile dinanzi allo spettro della fame nel mondo o non è più giusto battersi per una loro presenza controllata mettendo a comune metodi di valutazione?

I risultati delle ricerche vengono sempre espresse in maniera responsabile e corretta o essi vengono influenzati dalla volontà di perseguire successi e di condizionare l’assegnazione di futuri finanziamenti?

ethicsSiamo capaci come cittadini, ricercatori, chimici di sacrificare, sia pure in parte, le nostre libertà individuali in favore degli interessi più ampi della comunità sociale?

Viviamo ormai nella “società del rischio” (un termine coniato da Ulrich Beck in un testo ormai classico con questo titolo che risale alla metà degli anni Ottanta), definita come la nuova fase della società industriale, in cui “il rapporto tra produzione di ricchezza e produzione di rischi s’inverte dando priorità alla seconda rispetto alla prima”. Secondo la formulazione che ne danno i due autori – Kourilsky e Viney – che per primi hanno affrontato la questione, “il principio di precauzione implica l’adozione di un insieme di regole finalizzate a impedire un possibile danno futuro, prendendo in considerazione rischi tuttora non del tutto accertati”. La precauzione occupa un atteggiamento intermedio fra quello in cui si applicano le procedure della prevenzione (cioè dell’attivazione di misure volte a evitare o a limitare le conseguenze di un agente di rischio accertato) e quello delle semplici congetture (che non giustificano la sospensione di uno sviluppo tecnologico utile del quale i futuri possibili effetti avversi, in assenza di evidenze anche parziali, possano soltanto essere ipotizzati). Qual è il livello di intermedialità ottimale?

chm-414-02-poster_updatedTutte domande a cui non è facile dare risposte certe, ma noi chimici sappiamo che solo rispondendo con la nostra coscienza di lavoratori e di scienziati riusciremo a rinsaldare quel legame con la società civile dal quale dipende il nostro futuro ed il successo nel nostro impegno sociale.

ethics2L’altro aspetto fondamentale è quello dell’immagine della Chimica nella società civile. La chimica è stata ed è una delle discipline più discusse, amate, contrastate. Spesso se ne confonde l’essenza con l’uso che ne viene fatto, spesso si individua nel chimico solo qualcosa di artificiale e quindi da contrapporre al naturale, spesso si parla di rischio chimico e di inquinamento chimico, mai di vigilanza chimica e di protezione chimica che pure esistono.

La chimica è disciplina altamente creativa, induttiva nel suo approccio alla conoscenza, rispettosa del metodo sperimentale ma al tempo stesso proprio per questo capace di uscire dal suo stretto campo di azione (la modificazione molecolare) per correlarsi con le altre scienze, sperimentali e non, esatte e non tecniche, umanistiche, strettamente scientifiche.'I find it harder and harder to get any work done with all the ethicists hanging around.'

Chimica e mafia. La storia di Adolfo Parmaliana.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

Ieri si è conclusa in Cassazione una storia che ci riguarda, come chimici e come cittadini; quella del collega Adolfo Parmaliana, ordinario di Chimica Industriale presso UniMe, attivo politicamente a Terme Vigliatore, morto suicida il 2 ottobre di 8 anni fa.

parmaliana1La sua storia è stata raccontata da un giornalista siciliano Alfio Caruso nel libro “Io che da morto vi parlo”.Ed. Longanesi.parmaliana2

Qui ricordo a grandi linee cosa è successo ringraziando il collega Domenico Sanfilippo di averlo posto alla mia attenzione.

Nel testo troverete qualche link utile alla lettura dei documenti originali.

Adolfo nasce a Castroreale il 12 marzo 1958; si laurea in Chimica nel 1981 con una tesi su The system Benzene – Cyclohexane as a model for the storage and transportation of energy. Use of Pt/ g-Al2O3 honeycomb catalysts e diventa professore associato nel 1998 presso l’Università di Roma La Sapienza. Insegna poi al Dipartimento di Chimica Industriale e Ingegneria dei Materiali dell’Università di Messina, come ordinario di chimica industriale, coordinando il Dottorato di Ricerca in “Tecnologie Chimiche e Processi Innovativi” e come direttore del Master di II livello in “Tecnologie Energetiche Ecocompatibili”. Adolfo Parmaliana presiedeva la Montalbano Clean Energy Scarl e coordinava il “Catalysis Group” presso lo stesso Dipartimento di Chimica Industriale di Messina; era stato consulente per l’ambiente del sindaco di Roma, Veltroni. Autore di 120 pubblicazioni, 136 comunicazioni a Congressi nazionali ed Internazionali, 5 brevetti si è occupato a lungo della catalisi delle reazioni di ossidazione degli idrocarburi e poi più recentemente di energia rinnovabile.

Fin qui il Parmaliana chimico.

adolfo_parmaliana_11Ma esisteva in parallelo un Parmaliana cittadino, politicamente impegnato; Parmaliana fu in prima linea nella lotta contro la mafia: grazie anche alle sue denunce fu sciolto il Consiglio Comunale di Terme Vigliatore per associazione mafiosa.

Iscritto giovanissimo e per decenni all’allora Pci, ha difeso le ragioni della legalità, della correttezza, del buongoverno nella sua piccola patria, Terme Vigliatore, un paesino che si trova a pochissimi chilometri da Barcellona Pozzo di Gotto, zona sotto il dominio dei grandi boss di Cosa Nostra e dove confluiscono e s’intrecciano mafia, massoneria, alta finanza, pezzi rilevanti delle Istituzioni.
Scrive Caruso: Così il piccolo professore amante dei libri, dei vestiti eleganti, della Juve e idolatrato dai suoi allievi diventa, quasi a sua insaputa, un testimone scomodo da zittire, soprattutto dopo che le sue denunce hanno portato allo scioglimento del Comune di Terme per infiltrazioni mafiose. Emarginato dal suo stesso partito, subisce la vendetta di quel Partito Unico Siciliano (PUS) che lui per anni ha indicato quale connivente con il peggio della società. Il suicidio, spiegato da una terribile lettera d’accusa alla magistratura locale, appare, allora, l’unico strumento per non darla vinta ai persecutori e riaffermare la superiorità del Bene sul Male.

Barcellona Pozzo di Gotto è stata descritta ripetutamente come la “seconda Corleone” ossia come una delle basi storiche della mafia siciliana, come il terreno della “masso-mafia” ossia di una struttura intrecciata di massoneria e mafia che ha usato la massoneria per entrare in stretto contatto con le istituzioni, e qui sta il cuore del meccanismo che ha portato al lucido suicidio di Parmaliana. Parmaliana non si è semplicemente suicidato per disperazione, ma ha usato il proprio suicidio, avvenuto non nel territorio di Barcellona P.d.G., ma in quello di Patti come un’arma vera e propria, che gli ha fatto perdere la battaglia della vita ma che gli ha consentito di vincere una guerra molto più ampia. Si è suicidato in un territorio che sapeva essere meno provato dagli effetti della masso-mafia e nel quale le indagini sarebbero state più libere; e così è stato.

Un atto eroico che merita la nostra ammirazione.

Cosa era successo?

Adolfo era segretario dei Ds ed era stato candidato a sindaco alle amministrative del 2002 a Terme Vigliatore. Ma già prima di quel periodo, sulla base della sua conoscenza del territoro e del sistema di potere masso-mafioso, Parmaliana aveva portato fin davanti al CSM l’inazione della magistratura locale e delle istituzioni e in particolare del Procuratore Cassata, ma anche del sindaco eletto Cipriano. Parmaliana aveva presentato – già nel dicembre del 2001 – una nota al Consiglio superiore della magistratura, e Cassata fu sentito – nel marzo del 2002 – dall’organo di autogoverno dei giudici nell’ambito di un procedimento per incompatibilità ambientale poi archiviato. E questo non fa onore al CSM.

Il Procuratore Antonio Franco Cassata, presidente del circolo para-massonico barcellonese “Corda Fratres” (Cuori Fratelli), frequentato da mafiosi e amici di mafiosi (come riferito in Parlamento dall’onorevole Antonio Di Pietro e dal senatore Giuseppe Lumia), appariva già allora come il coordinatore della situazione di intreccio mafia-istituzioni.

Negli anni successivi Parmaliana tentò di contrastare il Consiglio eletto che di fatto rappresentava la mafia; erano talmente forti le ingerenze mafiose che dopo 4 anni di battaglie nel 2005 il Consiglio fu effettivamente sciolto per mafia, un colpo durissimo per la criminalità organizzata. Con i suoi esposti sul Piano regolatore, sull’abusivismo edilizio, su certe transazioni fatte dai politici del suo paese, Adolfo contribuì allo scioglimento per infiltrazione mafiosa del consiglio comunale.

A questo punto la risposta non si fece attendere, sotto forma di una azione di killeraggio, di calunnia della figura e dell’opera di Parmaliana. Parmaliana venne rinviato a giudizio per diffamazione, proprio per avere denunciato il malaffare dell’amministrazione locale e ovviamente capì che dietro a questo c’era il ferreo controllo sulla magistratura esercitato attraverso la figura del Procuratore Generale di Messina, il Cassata appunto.

Quel professore che non scendeva a compromessi finì con l’essere emarginato anche all’interno della sua parte politica. Al suo fianco era rimasto solo l’amico Beppe Lumia, tra i pochi – insieme a Claudio Fava e Sonia Alfano – che ne ha difeso la memoria dopo la scomparsa.

Lucidamente Parmaliana decise di rispondere con un atto estremo, che da una parte denunciava i suoi calunniatori, ma che dalll’altro metteva in gioco forze sane della magistratura, ambienti non toccati dalla mafia. Ecco perchè decise di suicidarsi , ma lo fece a Patti non nel suo letto.

Dopo la sua morte, il cui senso appare chiaro anche grazie ad una lettera che lasciò e in cui denunciava la situazione, la lotta continuò; arrivarono durante l’anno successivo dei dossier costruiti ad hoc per inquinare la memoria di Parmaliana ed arrivarono anche a Caruso, che stava scrivendo il libro, proprio come estremo tentativo di inquinare le prove.

Nel settembre 2009, a quasi un anno dalla morte un dossier anonimo – nel classico stile dei corvi – cerca di screditare la memoria di Parmaliana, mettendo in dubbio moralità e qualità professionali del professore. Il dossier venne inviato a numerosi destinatari, tra cui lo stesso senatore Lumia e lo scrittore e giornalista Alfio Caruso, a poche settimane dall’uscita del suo libro Io che da morto vi parlo (Longanesi, novembre 2009). Come accerterà in seguito la magistratura di Reggio Calabria, una delle finalità del dossier anonimo era proprio quella di ostacolare la pubblicazione del libro di Caruso.

La famiglia Parmaliana sporge denuncia contro ignoti, evidenziando la circostanza che allo scritto anonimo era stata allegata una sentenza della Cassazione inviata da una cartoleria di Barcellona Pozzo di Gotto alla segreteria personale del procuratore generale Antonio Franco Cassata

La Procura di Reggio Calabria avviò le indagini e il 17 novembre 2010 il sostituto procuratore reggino Federico Perrone Capano accompagnato dal capitano del Ros Leandro Piccoli – si recò negli uffici della Procura generale di Messina per interrogare i cancellieri in servizio in quell’ufficio.

A questo punto però il caso interviene in modo inatteso, il caso, ma anche la convinzione di impunità di sua eccellenza Cassata.

Il Procuratore generale Cassata fu molto ospitale con il suo giovane collega e l’ufficiale dell’Arma tanto da mettere a disposizione il suo ufficio per l’audizione dei testimoni. Durante la verbalizzazione delle dichiarazioni dell’ultima teste, Angelica Rosso, il capitano Piccoli nota in una vetrinetta una carpetta con un’annotazione manoscritta: “copie esposto Parmaliana”; appena più giù, la dicitura, sempre manoscritta, “da spedire”. Perrone Capano allora telefona al suo superiore Giuseppe Pignatone per riferirgli di quanto aveva visto. Pignatone telefona a sua volta a Cassata per spiegargli la necessità di procedere al sequestro.

La carpetta conteneva quattro copie del dossier anonimo – senza il timbro dell’ufficio con il numero di protocollo – e su due di queste erano attaccati due post-it con su scritto “Procura ME” e “Procura Reggio C.”. La Procura di Reggio Calabria iscrive Cassata nel registro degli indagati e, emerse le responsabilità del procuratore generale, lo rinvia a giudizio il 3 dicembre 2011 per diffamazione pluriaggravata in concorso con l’aggravante di aver addebitato alla presunta vittima fatti determinati e di aver agito per motivi abietti di vendetta.

Dunque un errore basato sulla convinzione di essere intoccabile che costa caro al Cassata.

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sua eccellenza l’ex procuratore generale di messina

La magistratura in tutti e tre i gradi di giudizio (culminati appunto negli atti pubblicati due giorni fa, ma la cui sentenza fu emessa già nel luglio di quest’anno) individua in lui il “corvo” e dunque anche il responsabile morale del suicidio di Parmaliana; da adesso in poi sarà ovviamente materia di risarcimento civile (per il momento l’unico risarcimento è di 800 euro), ma almeno giustizia è fatta nel senso che Cassata è ormai fuori gioco, scoperto come falso accusatore e di fatto coinvolto nelle mene masso-mafiose.

E’ da dire che già dalla prima condanna di primo livello nel 2013 sua eccellenza potentissima Cassata lasciò ingloriosamente la magistratura, una fine da basso impero venne definita, dopo 48 anni di dubbio e spesso disonorevole servizio.

Ricordiamo che esistono almeno due premi inititolati a Parmaliana; uno è il Premio antimafia, assegnato quest’anno a Graziella Proto e al Capitano Mario Ciancarella e l’altro è quello bandito dal GIC, Gruppo Interdivisionale di Catalisi, alla migliore tesi di dottorato sulla tematica”Catalisi per lo sviluppo sostenibile”.

Ed è giusto che sia così; quando Adolfo si è sacrificato aveva 50 anni, una famiglia con due figli e aveva due vite , una da scienziato ed intellettuale affermato, l’altra da coraggioso uomo politico; e due premi lo ricordano; due vite sacrificate non per disperazione, ma con un atto di coraggio, direi lucidamente sacrificate quel 2 ottobre 2008 sul viadotto Messina-Palermo per vincere una battaglia che è anche la nostra.

Adolfo non ti dimenticheremo. La tua storia si è conclusa in Cassazione, ma continua nella vita di ogni giorno.

Si vedano anche.

http://vittimemafia.it/index.php?option=com_content&view=article&id=445:2-ottobre-2008-patti-me-si-suicida-adolfo-parmaliana-suicidio-per-mafia-ma-non-solo&catid=35:scheda&Itemid=67

http://www.antimafiaduemila.com/home/di-la-tua/239-parla/61838-premio-adolfo-parmaliana-a-graziella-proto-e-al-capitano-mario-ciancarella.html

Le molecole della pubblicità: l’Acchiappacolore.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

Acchiappacolore o Prendycolore o termini simili (in inglese Colour catcher è un brand, un marchio) sono diventati comuni con il diffondersi della lavatrice, l’elettrodomestico forse più osannato dopo il frigorifero.

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Lavare la biancheria è certo l’attività domestica che, dopo il cucinare, ha assorbito più tempo umano nella storia; in tempi recenti l’uso della macchina lavatrice e il diffondersi dei detersivi sintetici ha cambiato completamente il panorama, contribuendo certamente non solo a migliorare il livello igienico (rendendo per esempio la stiratura inutile dal punto di vista igienico; pochi sanno che stirare, cioè sottoporre ad alta temperatura i tessuti era un modo per migliorare l’igiene e distruggere i parassiti umani o dei tessuti in mancanza di detersione effficace) ma anche alleviando il lavoro domestico ( fatto ancora oggi in gran parte dalle donne).

I vestiti sono fatti di tessuti e di pelli naturali o sintetici; entrambi tendono ad essere ampiamente colorati; tessuti colorati hanno un significato culturale ed un ruolo pratico ed economico enorme; e non devo aggiungere nulla per far comprendere la quantità di chimica che è presente in tutte queste attività: tessere e filare, colorare, lavare sono tutti processi con un elevato contenuto di processi chimico-fisici complessi e spesso non ben conosciuti.

Per comprendere come funziona l’acchiappacolore dobbiamo capire come vengono colorati i tessuti; esistono tre metodi principali di colorazione:

i coloranti (naturali o sintetici) possono essere legati/incorporati alle fibre con legami deboli o con legami covalenti a partire da una soluzione del colorante oppure meccanicamente intrappolati nelle fibre a partire da un colorante in fase solida (insolubile in acqua e più propriamente detto pigmento a questo punto) o generati da una sostanza comunque intrappolata nella fibra, per esempio rendendo insolubile un agente colorante solubile assorbito dalla fibra in soluzione (mediante l’azione di una terza molecola detta mordente).

Tutti questi diversi metodi di colorazione hanno vantaggi e svantaggi; di alcuni coloranti abbiamo accennato nei nostri post perchè i coloranti hanno fatto la storia della chimica.

In modo simile i trattamenti delle fibre naturali o la sintesi di fibre artificiali a partire dal petrolio costituiscono una parte significativa delle tecnologie chimiche moderne. L’introduzione delle fibre sintetiche ha modificato ovviamente le tecniche di colorazione a causa delle diverse proprietà chimiche dei materiali usati. La lana, che è essenzialmente una proteina, o il cotone che è essenzialmente un polisaccaride sono diversi ovviamente dalle fibre poliacriliche che sono polimeri a base di monoacrilato e dei suoi derivati modificati con altri monomeri (polimeri mod-acrilici).

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monomero di acido acrilico

Qualunque sia il metodo usato per colorare il tessuto, una parte del colore tende ad essere perso nel tempo; perfino quando si usano metodi stabili, come legami forti, covalenti o intrappolamento il processo di colorazione è solo parzialmente efficace; come risultato durante la fase di lavaggio una parte del colore tende ad essere perso nella soluzione di lavaggio. Questo fenomeno viene ad esser amplificato dall’uso di detersivi potenti o perfino di enzimi nei detersivi.

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The prevention of in-wash dye transfer Rev. Prog. Coloration vol. 30 2000 p. 63-66

Come conseguenza è normale lavare separatamente panni bianchi, panni colorati o perfino panni di diversi colori (e ovviamente fatti di tessuti diversi: lana e seta che sono proteine abbisognano di trattamenti più blandi per non essere alterate (denaturate) completamente dalle temperature o dalle sostanze detergenti usate per il cotone, il lino, che sono polisaccaridi, o le fibre sintetiche).

Mentre a livello industriale esistono vari metodi per minimizzare questo problema (sbiancamento dei capi ingrigiti, trattenere in soluzione i colori tramite polimeri disciolti in soluzione, uso di catalizzatori che li distruggano) a livello casalingo la separazione dei diversi tessuti è rimasto l’unico metodo fino all’introduzione negli anni 90 del secolo scorso dell’acchiappacolore.

L’acchiappacolore, in inglese Colour catcher, è costituito da strisce di tessuto naturale o artificiale (in questo caso si parla di tessuto-non tessuto, ossia fibre sintetiche, tipicamente fatte di polibutilentereftalato, PBT, pbt_chemica_struc-svgcalandrate a caldo, ossia pressate fra due cilindri di acciaio, una specie di carta di polimero) modificate in modo da fungere da materiale sacrificale, assorbendo il colore in soluzione e colorandosi a loro volta al posto dei tessuti in lavaggio. L’inventore fu Patrick McNamee, all’epoca alla Spotless Punch e attualmente capo del reparto sviluppo alla Henkel irlandese.

La Henkel è una grossa multinazionale con oltre 50.000 dipendenti, un fatturato di oltre 18 miliardi di euro e fondata nel 1866 (proprietaria di brand, di marchi come Dixan, Loctite, Testanera, che esemplificano i settori del suo mercato).

Esistono tuttavia parecchi brevetti, alcuni anche detenuti da una ditta italiana, la Lamberti che sono basati su supporti non sintetici, ma naturali (Lamberti è una multinazionale italiana con mezzo miliardo di fatturato, 1300 dipendenti, fondata nel 1911 ed attiva nella chimica fine).

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acchiappa5 In linea generale le strisce sono fatte in modo da ospitare composti che funzionano da scavengers, cioè da catturatori, da trappole di coloranti carichi negativamente, anionici, ossia sali di coloranti “acidi”, che hanno perso il loro protone e sono quindi ioni negativi bilanciati da uno controione positivo, poniamo sodio.

I coloranti acidi sono dunque anionici, mentre gli scavengers le trappole fissate sull’acchiappacolore sono costituite da polimeri o comunque da materiali carichi positivamente e uno dei problemi pratici è di ancorare solidamente gli scavengers al supporto, perchè i polimeri cationici usati tendono ad essere a loro volta solubili in acqua. I coloranti acidi sono usati per colorare la seta, la lana e il nylon. Comunque anche i coloranti cosiddetti “diretti”, usati per la cellulosa e derivati possono essere sensibili a questo meccanismo

Queste le parole dell’inventore per spiegare il meccanismo.

The charge attracts it first and then you have a chemical reaction, so basically the dye cannot actually come off the sheet, it is stuck on to the sheet then so it can’t roam in the wash to transfer or to cross stain into your garments,” dice McNamee.

Giusto per chiarire i coloranti basici sono anch’essi sali di basi organiche ma sono chiamati anche cationici perchè la molecola base di colorante in soluzione si ionizza diventando uno ione positivo. Anche i coloranti basici sono usati per lana, seta ma anche per fibre acriliche o mod-acriliche, ossia copolimeri di acido acrilico e altri monomeri.

Il più comune gruppo anionico attaccato ai polimeri acrilici è il sulfonato

–SO3 , immediatamente seguito dal carbossilato –CO2. Essi sono introdotti o come risultato di una copolimerizzazione o come residui degli inibitori di polimerizzazione anionici (i gruppi che chiudono la catena) . E’ questa funzione anionica che rende gli acrilici adatti ad essere colorati con coloranti cationici , dal momento che così si forma una forte interazione ionica fra polimero e colorante (in effetti, questo è esattamente l’opposto della interazione colorante acido-proteina).

Quali molecole sono usate come scavengers e come sono fissate al supporto?

Rispondere alla domanda non è banale in quanto l’argomento è pochissimo analizzato nella letteratura scientifica ufficiale e occorre ricorrere alle risorse dei brevetti; sulle pagine di Google patents si trovano varie indicazioni a patto di leggere i brevetti ed analizzarli nel tempo.

Se si fa questo sforzo si vede che c’è stata una notevole evoluzione nel tempo delle tecniche chimiche e dei materiali.

Per esempio nel primo brevetto di McNamee si vede che la sostanza cationica adsorbita sul supporto è una molecola piccola, un composto di alchilammonio del tipo

acchiappa7come descritto nel testo del brevetto:

Patent number: 6117191

Abstract: A method for the production of a dye scavening substrate which comprises the steps of: (a) providing a cellulosic substrate; (b) passing the substrate through a bath containing an alkaline solution of an N-trisubstituted ammonium 2-hydroxy-3-halopropyl compound having general formula (I) or a salt of epoxy propyl ammonium having general formula (II), wherein X is a halogen radical, Y is a chloride, bromide, sulfate or sulfonate, and the R’s are methyl, ethyl, butyl or benzyl groups or an hydroxyl substituted derivative thereof; (c) subjecting the substrate to a pressure of between 0.69-1.37 MPa (100-200 psi); (d) heating the substrate to a temperature of approximately 35.degree. C.; (e) wrapping the substrate in a water impermeable material and rotating the material at a temperature of between 15.degree. C. and 100.degree. C.

Type: Grant

Filed: December 21, 1998

Date of Patent: September 12, 2000

Assignee: Little Island Patents

Inventor: Patrick McNamee

La molecola viene bloccata sul supporto grazie ad un trattamento termico.

Ma un approccio completamente diverso viene seguito nel brevetto Lamberti, molto più recente (2009).

Marco Luoni e Giuseppe LiBassi scrivono nel brevetto US2009/0137170A1 intitolato NON-WOVEN COLOUR-CATCHER FABRIC AND METHOD FOR ITS PREPARATION che “l’uso di polimeri cationici come agenti sequestranti è ben conosciuto come sono conosciuti i loro problemi”… “la solubilità in acqua”.

Siamo quindi passati nel tempo da molecole cationiche piccole adsorbite a polimeri cationici; cationicpolymers

per ovviare al problema della solubilità dei cationici si è ricorsi poi a linkare i polimeri cationici fisicamente o chimicamente (cross-linking) al supporto, ma la cosa si è manifestata molto complessa e allora i due propongono di usare un metodo ancora diverso:

It has now been found that it is possible to prepare a non-Woven colour-catcher fabric by treating a non-Woven fabric With a cationic sequestering agent, particularly a cationic polymer, and subsequently applying on its surface, by printing technique,an anionic polymeric dispersing agent.

Quindi bloccare con una pasta anionica il supporto cationico.

La Lamberti e lo stesso McNamee hanno successivamente anche introdotto il supporto “naturale” ossia non tessuti woven-nonwoven, ma fatti di fibre naturali e quindi veri e proprii woven fabrics, tessuti propriamente detti, con tutte le problematiche del cambio di supporto; attualmente questa sembra essere la nuova frontiera brevettuale, e quindi di ricerca.

La lettura dei brevetti offre uno scorcio sulla inventività industriale e anche nelle politiche di ricerca della chimica industriale che dovrebbero essere esplorate dagli storici della chimica. Fra l’altro come in tutti i campi gli italiani non sono secondi a nessuno.

In definitiva gli acchiappacolore sono un metodo furbo ed efficace per rimediare a problemi di coloranti fuggitivi anche in ambiente domestico, aiutando a ridurre la quantità di acqua necessaria e il numero di cicli e dunque il consumo energetico delle operazioni di lavaggio.

Si veda anche:

Formulation of colour-care and heavy-duty detergents: a review, Color Technol. 121 (2005) p.1-6

Read more: http://textilelearner.blogspot.com/2012/01/basic-dyes-properties-of-basic-dyes.html#ixzz4Q3tuOolu

L’immagine del chimico nei film

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Credo sia ormai risaputo per tutti i chimici che la nostra disciplina e noi stessi ci portiamo addosso come dei fardelli diversi stereotipi. Per quanto riguarda la chimica l’associazione tra questo aggettivo ed i concetti di nocivo o sintetico. Per quanto riguarda invece il chimico si possono trovare diversi tipi di immaginario comune che si ritrovano in alcune pellicole cinematografiche (si veda anche sul medesimo argomento il post di Giorgio Nebbia).

Andiamo con ordine. Possiamo dire che nell’immaginario collettivo di moltissime persone un chimico sia perfettamente rappresentato da un’immagine come questa.

film1L’industria cinematografica ha spesso prodotto pellicole dove il protagonista è appunto un chimico, completamente assorbito nei suoi strani esperimenti e dove nelle sequenze si mostrano a profusione matracci o becher riempiti di liquidi colorati dai quali immancabilmente vediamo levarsi fumi abbastanza persistenti.

Uno tra questi film è “Un professore tra le nuvole” del 1961 cui fece seguito il remake del 1997 “Flubber un professore tra le nuvole” che ebbe come protagonista Robin Williams.

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Il protagonista principale il professor Brainard è un docente di chimica con la testa tra le nuvole appunto, talmente concentrato nel lavoro di laboratorio al punto di dimenticare svariate volte la data del proprio matrimonio e quindi non presentarsi all’altare suscitando le sacrosante ire della fidanzata.

Come risultato dei propri esperimenti Brainard riuscirà a produrre il Flubber , cioè una gomma capace di vincere la forza di gravità (la parola deriva da Flyng Rubber gomma volante). Nel remake il Flubber sarà invece un organismo vivente di color verde contenente una gran quantità di energia, praticamente indistruttibile e molto elastico.

Ovviamente come in moltissimi altri film l’esperimento chimico che darà origine al Flubber si concluderà con una comica esplosione nel laboratorio.

Il primo film del 1961 fu addirittura candidato a tre premi oscar per la miglior scenografia, fotografia ed effetti speciali.

E una foto di scena chiarisce quanto dicevo prima riguardo all’immaginario collettivo del lavoro del chimico.

Vi è ritratto Robin Williams nei panni del Professor Brainard.

film2Direi che il topos del chimico è pienamente raffigurato. I due film nel complesso sono divertenti e godibili. Ovvio non si debba cercarvi altro che del sano divertimento (che confesso di aver provato quando li ho visti) e niente di più.   Dal punto di vista prettamente chimico sono totalmente inverosimili, ma potrebbero forse risvegliare negli spettatori più giovani l’interesse per la chimica dei polimeri. E questo non è certamente un male. Una precisazione, il fantomatico Flubber servirà in entrambe le pellicole per creare automobili in grado di volare e da qui il doppio senso del “Professore tra le nuvole” , considerando anche il fatto che questo film è basato su un racconto di Samuel W. Taylor che si intitola “A situation of gravity”.

Un altro stereotipo che ho potuto notare in due film molto diversi, uno comico con Renato Pozzetto “E’ arrivato mio fratello” uscito nei cinema nel 1986, il secondo tratto dal romanzo di Beppe Fenoglio “La paga del sabato” che venne trasmesso in televisione nel 1975, riguarda il chimico al servizio della criminalità, che si occupa di valutare la purezza di dosi di sostanze stupefacenti da immettere nel mercato clandestino.

Nel primo film Pozzetto interpreta il doppio ruolo di due fratelli gemelli, uno Ovidio timido ed impacciato, ed il secondo Raffaele burlone e autore di piccole truffe. Raffaele sarà incaricato di nascondere una bustina di cocaina dal proprietario del night dove suona il pianoforte. Il locale è una copertura per traffici di droga. Per occultare la bustina di droga non troverà di meglio che nasconderla tra le bustine di eucaliptolo che Ovidio usa per le inalazioni contro il raffreddore. Ovidio farà quindi inalazioni di cocaina con esiti assolutamente esilaranti, mentre Raffaele riporterà al trafficante una bustina di Eucaliptolo. Sarà smascherato da un serissimo ed impassibile chimico che in una scena successiva vediamo prima agitare la polvere in un provetta classica (un comunissimo tubo da saggio), e poi assaggiare direttamente la polvere contenuta nella bustina portandosela alla lingua. Esprimendo poi con aria decisamente ieratica un verdetto inappellabile : “Polvere di eucaliptolo”.

film3Nel secondo film tratto dal romanzo di Fenoglio ( La paga del sabato un film di Sandro Bolchi, con Lino Capolicchio, Jenny Tamburi, Nino Pavese, 1977, )

11449_mini 3581_miniil protagonista è Ettore, ex partigiano che fatica a rientrare nella quotidianità del dopoguerra dopo avere vissuto con molta intensità le vicende della lotta partigiana. Deciso a consentire una vita economicamente dignitosa alla fidanzata Vanda ma insofferente all’idea di lavorare in fabbrica decide di collaborare con Bianco, ex partigiano anch’egli, dedito a traffici illegali, ponendogli però come condizione che le azioni che compiranno riguardino solamente coloro che dopo l’armistizio si fossero schierati con i nazifascisti. Ettore stanco della vita da malvivente abbandonerà Bianco e cercherà di riscattarsi iniziando a fare il camionista. Ma quando ormai tutto sembra rientrare nei binari della normalità, un banale incidente chiude in modo crudele, inaspettato, la vicenda. Palmo il vecchio compagno che lo ha seguito quando ha deciso di chiudere con gli affari illeciti , lo investirà accidentalmente con il suo stesso camion, guidato maldestramente. In questo sceneggiato mi ha colpito un dialogo che si svolge tra Bianco ed Ettore. Un dialogo che mette in luce lo stile narrativo di Fenoglio. Bianco ha deciso di entrare nel traffico di stupefacenti. Ma ha bisogno di qualcuno che sia in grado di capire se la cocaina che ha deciso di acquistare da trafficanti francesi sia pura e non tagliata. Ettore allora decide di contattare un chimico che conosce. Bianco ha bisogno di una persona fidata che non riveli nulla dei loro traffici. Ettore lo rassicura ricordandogli che Faraone (questo il nome di battaglia che il chimico aveva quando era partigiano) è ormai dipendente dall’alcol e quindi “starà buono e tranquillo e farà tutto quello che gli diremo noi”. Quando Bianco dice ad Ettore se non c’è nessun altro da poter coinvolgere Ettore gli risponderà: “Faraone è un alcolizzato come dici tu, ma nessuno conosce le materie come le conosce lui. Ci sono dei farmacisti già ricchi che si leccherebbero il gomito per avere la sua scienza da far fruttare

A quel punto Bianco risponde ad Ettore “Allora è quello che ci vuole per riconoscere se la cocaina che i francesi ci vogliono vendere è di prima qualità”.

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cocaina

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idrato di terpina

film4A Faraone viene promessa una ricompensa di ventimila lire e visto che l’azione si svolge nel 1946 si tratta una cifra più che rispettabile. L’incontro con i contrabbandieri francesi avviene al confine del Monginevro. Con la medesima tecnica dell’assaggio cioè di fatto con l’utilizzo dell’analisi organolettica Faraone smaschererà la truffa dei contrabbandieri francesi sentenziando “Pas cocain, non è cocaina è idrato di terpina”. La figura del chimico qui assume una veste totalmente diversa da quella dell’esempio precedente. Forte della sua conoscenza della materia e dei suoi segreti è quasi seduto su uno scranno, e poco importa che metta la sua professionalità al servizio di contrabbandieri e trafficanti.

Non emette nessun referto analitico date le circostanze, ma ugualmente viene tenuto in altissima considerazione. E non ha bisogno nemmeno di servirsi di un laboratorio. Olfatto e gusto lo supportano adeguatamente. E’ depositario di una scienza che può far fruttare.

La chimica come la matematica a molte persone tende a creare una sorta di blocco perché ritenuta difficile e noiosa. L’immagine del chimico che viene descritta in questi film è per noi che di chimica ci occupiamo forse superficiale. Ma se ci riflettiamo un attimo potremo trovare, soprattutto nel chimico descritto nel film tratto dal libro di Fenoglio riferimenti che ci portano fino al ciabattino che, nel racconto arsenico del sistema periodico rimane ammirato dal piccolo laboratorio dove ha portato dello zucchero da fare analizzare (o meglio chimicare piemontesismo ormai conosciuto). E dopo aver ritirato il referto ammirato esce dicendo . “Bel mestiere il vostro: ci va occhio e pazienza. Chi non c’è la è meglio che se ne cerchi un altro”.

Ma perché solo occhio? Sappiamo usare anche gusto e olfatto…

Le piante: un chimico “verde” al servizio dell’ambiente

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo.

a cura di Luigi Campanella, ex presidente SCI

Lo studio dell’impatto sull’ecosistema dell’immissione di sostanze inquinanti ha incrementato l’interesse per la realizzazione di metodi analitici affidabili, sensibili, accurati, economici, possibilmente automatici e continui, utilizzabili anche per misure in situ, per la determinazione di queste sostanze. L’applicazione al campo ambientale ha determinato l’utilizzazione di bioindicatori costituiti di sistemi biologici vegetali capaci di fornire informazioni sulla concentrazione nell’ambiente di inquinanti, attraverso modificazioni di caratteristiche fisiologiche come: la velocità di crescita, la capacità respiratoria e fotosintetica, la variazione del metabolismo e dell’attività enzimatica.

Le piante offrono notevoli possibilità come bioindicatori, perché hanno notevoli scambi gassosi con l’ambiente. Inoltre, avendo una minore complessità di sistemi di difesa, presentano una sensibilità maggiore nei confronti di molte sostanze inquinanti. I bioindicatori vegetali sono sufficientemente affidabili ed economici, permettono quindi l’allestimento di reti di biomonitoraggio capillari e consentono un’adeguata mappatura del territorio relativamente alle specie chimiche tossiche, inoltre forniscono informazioni sulla biodisponibilità dell’inquinante: ad esempio l’Egeria densa propagandosi rapidamente nel territorio, si rileva particolarmente adatta a questo fine.

egeria_densa_icelandFra le classi di inquinanti più ubiquitari e concentrati di certo ci sono i metalli pesanti. Per “metalli pesanti” di intendono gli elementi di transizione caratterizzati da una densità maggiore di 7,0 g/cm3. Per quanto concerne la provenienza dei metalli pesanti essa può essere esogena, causata da attività umane, o endogena, quando i metalli sono rilasciati dal substrato pedogenetico, in quest’ultimo caso i metalli sono denominati: “inquinanti geochimici”. La contaminazione esogena è dovuta a processi industriali come la vulcanizzazione, la concia, la galvanizzazione, la fusione di metalli, i quali producono fumi e scorie contenenti Zn, Cu, Pb, Cr, Ni, Cd, Hg. I metalli si accumulano nel suolo, ad elevate concentrazioni, in pochi anni, Attività civili come: impianti di riscaldamento, inceneritori, traffico motorizzato (combustione di carburanti, consumo di lubrificanti e pneumatici), liberano nell’ambiente Pb, Cd, Zn. L’agricoltura, mediante l’uso di antiparassitari, incrementa l’inquinamento da Cu, Hg, Mn, Pb, Zn; inoltre i processi industriali per la sintesi di fertilizzanti come i perfosfati, liberano nel suolo: Cd, Co Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn. La reattività di questi metalli, il potere inquinante e la tossicità per gli organismi sono determinate dalle seguenti proprietà:

  • la possibilità di assumere diversi stati di ossidazione e di conseguenza di formare composti intermedi;
  • le proprietà catalitiche;
  • la capacità di formare complessi utilizzando gli orbitali d incompleti;
  • la tendenza a dar origine a composti non stechiometrici con i solidi ionici;
  • l’elevata affinità per il gruppo SH (reazione acido-base di Lewis).

Le costanti di instabilità dei complessi formati dal metallo sono correlate al suo grado di tossicità: i metalli che hanno una tendenza maggiore a formare complessi con molecole organiche, hanno una capacità più elevata nel danneggiare le membrane biologiche. All’interno della cellula, tali metalli, inibiscono l’attività di alcuni enzimi, legandosi ai gruppi tiolici, carbossilici e amminici degli amminoacidi; in presenza di gruppi tiolici e di ossigeno, Cu, Co, Mn, Ni, inducono la formazione di radicali liberi e di ioni superossido, che producono dannose perossidazioni. Inoltre, il DNA risulta essere un bersaglio primario per i numerosi siti di interazione che presenta: infatti sono stati riscontrati, tra gli effetti biologici indotti dai metalli, l’azione mutagena, rilevabile attraverso anomalie cromosomiche e l’attività cancerogena.

I meccanismi con cui le piante captano i metalli pesanti sono: mediante secrezione radicale dei fitosiderofori e di metalloriduttasi e mediante estrusione di protoni. Il metallo, legato a peptidi e acidi, entra nella corrente xilematica e floematica. Nel citosol i metalli, inducono sintesi di fitochelatine, di metallotineine, di proteine ad alto peso molecolare da stress del tipo delle heat shock proteins. Le simbiosi batteriche e micorriziche incrementano questi processi. Le piante metallofite si distinguono in: “indicatrici”, nel caso in cui si riscontra un’uguale concentrazione di metallo nel suolo e nella pianta; “escluditrici” quando il metallo è  più concentrato nelle radici rispetto al suolo; “accumulatrici” quando il metallo è più concentrato nelle parti aeree rispetto alle radici e al suolo.

piante

Le ipotesi che possono derivare per un meccanismo di detossificazione sono per i metalli, una possibile compartimentalizzazione nel vacuolo in forma di complessi con acidi organici come malato, citrato o con peptidi ricchi di gruppi tiolici (glutamil-cisteinil-glicine o fitochelatine).

Nel caso invece di inquinamenti organici la captazione da parte delle piante è in relazione con il loro coefficiente di ripartizione ottanolo-acqua: composti con logKow>1,8, più idrofobiche, attraversano le membrane lipidiche radicali, ma alcune sostanze eccessivamente idrofobiche non entrano nello xilema. Le sostanze meno idrofobiche, logKow<1,8, non penetrano nelle radici. Un modello concettuale di detossificazione, per composti aromatici come l’acido 2,4-diclorofenossiacetico acido_24-diclorofenossiacetico_struttura-svge il pentaclorofenolo, 240px-pentachlorophenol-svg

prevede la captazione per traspirazione dello xenobiotico, reazioni di ossidazione, riduzione, idrolisi, la coniugazione con composti come il D-glucosio, il glutatione, aminoacidi o acido malonico. Infine l’inquinante viene compartimentalizzato nel vacuolo, o incluso nel materiale che costituisce la parete cellulare o nella lignina.

Captando questi inquinanti le piante finiscono per “sentirli” reagendo ad essi e su questo, come si diceva all’inizio, si basano i processi di bioindicazione. Dai bioindicatori la tecnologia ha derivato i biosensori con esiti e finalità più quantitativi rispetto a quelli più qualitativi dei bioindicatori.

I biosensori sono dispositivi costituiti di un trasduttore associato ad un catalizzatore biologico. Originariamente si tendeva ad usare un enzima purificato, recentemente si cercano nuovi materiali biocatalitici da associare a elettrodi ionoselettivi e a diffusione gassosa: piante, microrganismi, tessuti animali o vegetali. I vantaggi principali sono tempi di vita maggiori, bassi costi, una maggiore attività catalitica. Il regno vegetale è una fonte particolarmente ricca e varia di eventuale materiale biocatalitico, non solo per la varietà delle specie, ma anche perché le strutture specializzate per la crescita, la riproduzione, il deposito di nutrienti, recano un’attività biocatalitica altamente selettiva, concentrata e stabile. Durante la messa a punto del biosensore è necessario verificare se i processi metabolici siano rapidi, sensibili, selettivi.

fitodepurazione2Un ulteriore impiego dei vegetali quasi un’applicazione virtuosa dell’interazione “viziosa” fra sistemi vegetali e inquinanti, è costituito dal recupero ambientale di ecosistemi inquinati, secondo il concetto di phytoremediation, la cui applicazione si sta notevolmente diffondendo per la maggiore economicità, efficacia, la versatilità dovuta alla capacità di differenti specie di accumulare vari inquinanti anche presenti contemporaneamente, con un positivo impatto ambientale; le piante sono comunque indispensabili per la produzione   di biomassa ed energia. Quest’ultimo impiego, proposto da Cunningham nel 1995, può essere esteso alla decontaminazione di acque di scarico industriali.

La phytoremediation presenta diversi vantaggi: il basso costo, almeno il 25% in meno rispetto alla rimozione del terreno contaminato ed al suo stoccaggio in apposite discariche, la versatilità dovuta alla disponibilità di diverse specie vegetali accumulatrici di diversi inquinanti anche contemporaneamente presenti, il positivo impatto ambientale dato dal recupero paesaggistico del sito decontaminato.

Le foglie autunnali come fonte di utili sostanze naturali

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati

Fino ad oggi le foglie autunnali delle piante caduche, soprattutto alberi, sono state o compostate, o abbandonate in discariche, o peggio bruciate completamente aumentando così il carico di anidride carbonica nell’atmosfera. Il VTT Technical Research Centre della Finlandia, uno dei più importanti centri di ricerca tecnologica scandinavi, ha da qualche tempo avviato un progetto per l’uso sostenibile delle foglie nell’industria cosmetica, tessile, zootecnica e nutraceutica.

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Le foglie autunnali derivano il loro colore principalmente da carotenoidi arancioni e gialli, e antociani rossi.

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 (si veda anche https://ilblogdellasci.wordpress.com/una-alla-volta/astaxantine/ )

Oltre ai pigmenti, queste foglie contengono molte altre sostanze interessanti come polifenoli, lignina, carboidrati, proteine e composti che inibiscono la crescita di batteri dannosi. Come ho scritto in due precedenti post, polifenoli e antociani, per esempio, mostrano spiccate proprietà antiossidanti e possono avere effetti benefici sulla salute, per questo motivo vengono usati in nutraceutica.

Il VTT ha messo a punto un processo in cui le foglie raccolte in parchi e giardini vengono dapprima essiccate, poi macinate quindi vengono sottoposte a opportune estrazioni per ottenere le sostanze in esse contenute.

 

 Le fasi di lavorazione sono state sviluppate in laboratorio, il progetto è ormai entrato nella fase pilota, utilizzando grandi quantità di foglie raccolte nella zona di Otaniemi dalla società di smaltimento rifiuti Lassila & Tikanoja. Particolare attenzione è stata dedicata alla compatibilità ambientale del processo globale e alla sicurezza degli estratti prodotti.

La dottoressa Liisa Nohynek, senior scientist presso il VTT commenta: “In esperimenti di laboratorio abbiamo utilizzato vari metodi di estrazione dalle foglie. Sono ancora in corso esperimenti pilota per esaminare il funzionamento delle differenti metodologie estrattive e le relative quantità dei diversi composti attivi che possono essere isolati dagli estratti di foglie”.

I pigmenti ottenuti possono essere utilizzati anche in cosmetica e come coloranti naturali nell’industria tessile. La composizione chimica delle foglie varia ampiamente tra le diverse specie di alberi. Il valore aggiunto può essere ottenuto dalla lavorazione delle foglie solo di certi tipi di alberi.

Dopo l’estrazione, la biomassa residua ha un alto contenuto di sostanze nutritive e può quindi essere utilizzata come fertilizzante naturale in agricoltura, nei parchi pubblici, come pure nei giardini privati. D’altro canto questi rifiuti possono essere ulteriormente trattati per ottenere composti che inibiscono la crescita di battèri dannosi, un’altra caratteristica che potrebbe essere sfruttata in agricoltura.

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Per le foglie autunnali si possono inoltre sviluppare ulteriori applicazioni. I composti ottenuti dalle foglie possono essere utilizzati anche come coloranti e conservanti alimentari, oltre che come supplementi nutrizionali. Inoltre, questi coloranti possono essere usati per migliorare le proprietà nutrizionali di cellule derivate da piante edibili, in fase di sviluppo presso la stessa azienda. Anche i carboidrati provenienti dal residuo di estrazione potrebbero essere utilizzati per la produzione di mangimi ricchi di proteine o come integratori in zootecnia. Infine, la biomassa residua ricca di sostanze nutritive può anche avere applicazioni domestiche, ad esempio nella coltivazione casalinga di funghi eduli.

Fonte: NUTRAIngredients newsletter – Botanicals and Herbals – 04-11-2016

La chimica e il nuovo presidente.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura  di Claudio Della Volpe

Pochi giorni fa gli USA hanno eletto un nuovo Presidente che rimarrà in carica almeno per 4 anni; lo scontro politico è stato durissimo come forse non era da parecchio tempo (sebbene già il caso Gore-Bush sia stato un sintomo che qualcosa stava cambiando nell’immagine almeno della strapotenza americana).

108761_gettyimages-621864896-heroQuesto ha avuto effetti anche in campo scientifico; gli USA sono da almeno 100 anni considerati il paese leader in praticamente tutti i settori scientifici di avanguardia ed in genere vanno fieri di questo primato, indipendentemente dal settore politico; tuttavia l’intellighenzia americana non fa eccezione alla regola generale che gli intellettuali siano di sinistra o comunque difficilmente siano di destra, e quindi il mondo scientifico americano tende ad essere democratico, piuttosto che repubblicano (d’altronde perfino gli artefici del potenziale nucleare americano caddero vittima del maccartismo, il caso Oppenheimer su tutti).

Alcune riviste divulgative ed informative di chimica, si sono schierate apertamente contro Trump, già nel corso della campagna elettorale; mi riferisco a Chemistry World, per esempio, espressione della prestigiosa Royal Society of Chemistry; e da questa rivista traggo un paio di commenti sulla elezione di Trump.

Mark Peplow, già chief editor di Nature, ha scritto un articolo durissimo (Trump scatenato), in cui ricorda le posizioni politicamente scorrette sui vari temi dal femminismo alla immigrazione manifestate da Trump ma cerca anche di capire cosa succederà in campo scientifico.

Peplow ricorda che Trump, contrario alla immigrazione, si pone agli antipodi di una politica aperta all’ingresso di ricercatori di altri paesi; con la sua retorica populista si pone in antitesi al pensiero critico; tuttavia ricorda anche che non ha fatto dichiarazioni specifiche contro la scienza, ma che ci si può aspettare che le richieste di un mercato “libero” siano in antitesi ai controlli più incisivi richiesti dal Toxic Substances Control Act (TSCA).

Il principale tema caldo riguarda tuttavia gli interventi in materia climatica; Obama ha giocato un ruolo essenziale nella ratifica di COP21 e anche nello sviluppo della nascente industria delle energie rinnovabili; le dichiarazioni di Trump sul mercato libero e la libertà di scelta del consumatore americano nei riguardi dell’energia fanno pensare che spingerà l’acceleratore sui fossili, ancora una volta; fra l’altro dovendo scegliere uno dei membri della Corte Suprema proprio mentre la Corte sta vagliando la proprosta di legge di Obama, il Clean Power Plan, per limitare le emissioni fossili, la cosa non sarà indolore.

Anche in campo educativo Trump ha espresso la posizione che debba essere il libero mercato a decidere gli orientamenti educativi senza che lo stato ci metta becco.

E conclude amaramente Peplow:

But it is a sad and worrying state of affairs when our best-case scenario is that the next US president is merely a mendacious, opportunist demagogue.”

In un altro articolo, a firma di Rebecca Trager, si legge:

Trump’s election sparks anxiety among scientists

ossia “L’elezione di Trump provoca ansietà fra gli scienziati”.

La Trager ricorda che mentre i democratici hanno ripetutamente espresso posizioni favorevoli all’ambiente della ricerca (per esempio proponendo di dare la cittadinanza americana a tutti coloro che si laureino o prendano il PhD in USA e promettendo di sostenere le agenzie di ricerca), Trump non ha fatto analoghe dichiarazioni, ma al contrario ha dato adito ripetutamente a sospetti opposti.

I democratici hanno fatto notare che Trump sarebbe ben felice di lasciare gli affari scientifici alle commissioni del congresso (a maggioranza repubblicana attualmente) e che se Trump decide di realizzare effettivamente i suoi piani di riduzione delle tasse e di investimento nelle infrastrutture americane (alquanto obsolete in alcuni casi) il costo di queste decisioni corrisponderebbe al taglio delle spese in ricerca; d’altronde Trump esprime direttamente gli interessi proprio dell’industria delle costruzioni, con un conflitto di interesse i cui effetti noi italiani ben conosciamo avendolo sperimentato direttamente con un altro famoso tycoon, leggermente più spelato.

Nell’articolo si fa notare come molti commentatori di ambito scientifico, biologi o fisici, concordino nel ritenere che gli obiettivi dichiarati di Trump siano in opposizione anche solo al mantenimento del livello di investimento in ricerca fatto finora e ci sia il timore sul mantenimento degli effettivi livelli di spesa in campo scientifico; questo per la prima volta da molti anni scalfirebbe il primato di investimento in ricerca degli USA, che hanno consentito a quel paese di costituire una solida base per il suo dominio politico; mai come per gli USA “Scientia potestas est!”.

C’è addirittura il timore che il brain-drain, l’attrazione che gli USA hanno avuto per molti decenni nei confronti delle migliori e più brillanti menti del pianeta sia vicina ad un punto di svolta; le idee politiche generali del nuovo presidente mettono in dubbio che si voglia continuare a sostenere questo processo che ha concentrato negli USA un potenziale umano incredibile e che ne ha reso possibile, ne ha concimato il potere economico e politico fin da prima della 2° guerra mondiale.

Mark Wilson, che dirige il dipartimento di chimica alla University of Durham in UK è d’accordo e sostiene che la situazione inglese sia analoga con Brexit: “The immigration stance would be worrying,’. ‘In a similar way to Brexit, it is a major problem to UK scientists because we rely on easy movement of scientists and easy scientific exchanges.

Ma i timori principali sono ancora una volta sui temi dell’ambiente con il blocco della TSCA e dell’accordo di Parigi sul clima. La cosa sarebbe tragica poichè altri paesi soprattutto emergenti potrebbero seguire la deriva trumpista.

Ovviamente le dichiarazioni delle associazioni padronali sono diverse; la SOCMA, l’equivalente della Federchimica per le piccole medie imprese, pur chiedendo di approvare il TSCA si dichiara certa dell’appoggio governativo dal punto di vista del controllo del mercato interno; in questo senso le industrie biotech e farmaceutiche per esempio che avevano ricevuto dalla Clinton una tirata di orecchi per le politiche troppo aggressive sul costo dei farmaci vedono di buon occhio la vittoria dell’antagonista Trump difensore del libero mercato. Non a caso il giorno dopo l’elezione il Nasdaq farmaceutico ha fatto un salto del 9%.

 

Le Toline precursori sintetici di molecole organiche nel Sistema Solare

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Diego Tesauro*

diegotesauroLa formazione di composti organici base della formazione della vita nel sistema solare è sempre stato oggetto di studio e di ipotesi da parte di astronomi. chimici e biologi. Questa ricerca ha le sue origini sia nella comprensione dell’evoluzione della vita sulla Terra che in una estensione della ricerca di forme di vita basate sulla chimica del carbonio verso altri sistemi planetari. In questo ambito va collocarsi anche un recente articolo pubblicato sulla rivista Nature (Nature 2016, 539, 65-68).

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Plutone e Caronte (in secondo piano) in una imagine della NASA (NASA/JHUAPL/SwRI).

A seguito del flyby della sonda New Horizon del sistema Plutone-Caronte avvenuto nel luglio 2015 il team di New Horizons ha pubblicato un modello per spiegare la formazione del materiale di colore rosso scuro presente ai poli di Caronte. La materia rossa sarebbe costituita da Toline che quindi sono presenti su molti corpi del sistema solare, allargando la casistica, infatti inizialmente erano state ipotizzate sul satellite di Saturno Titano e sul satellite di Nettuno Tritone. Ma cosa sono le Toline? Perché rivestono tale importanza nella formazione di composti organici base per la vita?

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New insights into the structure and chemistry of Titan’s tholins via 13C and 15N solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy Derenne et al. Icarus 221 (2012) 844–853

Con il termine Toline il planetologo Carl Sagan, in un articolo apparso su Nature nel 1979 (Nature 1979, 277, 102- 9, 65-68), classificò una classe di macromolecole di formula generale CxHyNz presenti su Titano, unico satellite del sistema solare a presentare un’atmosfera costituita essenzialmente da azoto molecolare, per il 1.5 % da metano e tracce di idrocarburi a massa molecolare maggiore come acetilene ed etano. Il nome toline, coniato dallo stesso Sagan, viene dal greco θόλος (fango, sudiciume) ma anche θολός (volta, cupola) in quanto queste macromolecole presenti nello spazio si formano a seguito di scariche elettriche in ambiente di reazione contenente metano, acqua e ammoniaca o/e irraggiamento a lunghezza d’onda UV depositandosi come solido rosso scuro in fondo nel reattore.

Ottenute per la prima volta nel famoso esperimento di S.L. Miller (J. Am Chem Soc. 1955, 77, 2351-2361) in cui furono ottenuti per la prima volta amminoacidi da una miscela di metano, acqua, idrogeno e ammoniaca a seguito di una scarica elettrica nel reattore, negli ultimi trenta anni sono state riprodotte in laboratorio nelle più svariate condizioni ed analizzate mediante tecniche GC-MS e più di recente mediante spettrometria di massa ESI con analizzatore a trappola ionica ed a risonanza ionica ciclotronica a trasformata di Fourier. I risultati di queste analisi hanno permesso di dimostrare l’esistenza di queste macromolecole, che non possono dirsi polimeri, in quanto non hanno un’unità monomerica ripetitiva, anche a masse superiori alle 200 u.m.a. Inoltre una volta formatisi in assenza di ossigeno ed acqua , subiscono reazioni di ossidazione all’aria ed idrolisi se esposte all’acqua a temperatura intorno ai 100°C (J Am Soc Mass Spectrom. 2005, 16, 850 – 859). Recentemente, producendo in laboratorio Toline nelle condizioni che si verificano nell’atmosfera di Titano, analizzandole dopo averle esposte ad una soluzione acquosa ammoniacale per 2.5 anni, è stata ritrovata una composizione in amminoacidi simile a quella ottenuta nell’esperimento di Miller (Icarus 2014, 237, 182-189). Le toline pertanto sono uno step essenziale nella sintesi, nello spazio interstellare, di una serie di composti organici alla base della vita.

toline3La loro formazione può non essere limitata a determinate condizioni planetarie come quelle di Titano, ma formarsi anche nelle calotte polari di Caronte a seguito della combinazione di molteplici fattori che si verificano su questo satellite. Il suo asse di rotazione ha infatti un’inclinazione di 112° gradi sul piano dell’eclittica, per cui ha un polo che resta per lungo tempo non esposto alla radiazione solare ad una temperatura di 25K (basti pensare che la rotazione completa intorno al sole, a causa della distanza, avviene in 247,8 anni). Pertanto il metano e l ‘azoto emesso da Plutone e catturato da Caronte viene inglobato nei ghiacci e solo la successiva esposizione alla radiazione, terminato il lungo inverno permette la formazione delle toline prima che i reagenti volatili sfuggano all’attrazione gravitazionale di Caronte.

Ma le toline possono aver svolto un ruolo anche nella formazione di composti organici sulla Terra? Il dibattito è più che mai aperto, anche se le ipotesi più accreditate dalla comunità scientifica è che la l’atmosfera terrestre non abbia avuto un carattere riducente nelle prime centinaia di milioni di anni e che la materia organica sia arrivata da comete, meteoriti o comunque da oggetti provenienti dalle zone lontane e fredde del sistema solare. Ma le conferme devono essere ancora trovate e pur aggiungendo di anno in anno nuovi elementi al puzzle della nascita della vita, ancora la scienza necessita di molti dati per chiarire il quadro.

* Diego Tesauro è ricercatore confermato di Chimica generale ed Inorganica (CHIM03) presso l’Università degli studi Napoli “Federico II”. Dal 2013 afferisce al dipartimento di Farmacia. Si è occupato di complessi organometallici di metalli di transizione, di preparazione di polimeri di condensazione termosistenti. Negli ultimi quindici anni l’interesse si è spostato verso la progettazione, sintesi e caratterizzazione di coniugati peptidici. Ovviamente è anche da molti anni un astrofilo, afferente alla Unione Astrofili Napoletani (UAN).

Detergenti ed incidenti domestici. Conoscere qualche nozione di chimica è utile.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Gli incidenti domestici sono piuttosto frequenti in Italia. Negli incidenti in ambiente domestico le donne rappresentano la categoria più a rischio. Le donne, peraltro, rappresentano le figure chiave per la cura dei soggetti più vulnerabili (bambini e anziani).
Una donna su tre, che in età lavorativa ha avuto un infortunio in casa, lo subisce per attività di lavoro domestico.
Non sono peraltro infrequenti incidenti domestici dovuti all’uso non corretto o decisamente imprudente o esagerato di prodotti per la pulizia della casa. Un caso di questo genere successe anche a mia madre quando io andavo alle elementari. Ne parlerò in chiusura di questo articolo.
In Italia sono circa 397.000 ogni anno le donne le donne in età lavorativa cioè in età tra i 18 ed i 65 anni che si rivolgono ad un pronto soccorso per un incidente domestico, e di queste 110.000 stavano svolgendo un lavoro domestico non retribuito (si veda qui).
Per quanto riguarda incidenti legati all’utilizzo di prodotti usati per la pulizia della casa i problemi sono strettamente legati al soffocamento o all’ avvelenamento. Il 78% dei casi si riferisce a casalinghe.

trend_incidenti_domesticiQUALI SONO I PRODOTTI COINVOLTI?: Farmaci 32.1% Prodotti per la pulizia 27.6% Pesticidi 6.8%.

Fonti di rischio di avvelenamento, intossicazione e ustione sono soprattutto le sostanze chimiche contenute nei prodotti per la pulizia della casa, detersivi, disincrostanti, deodoranti, ecc. altamente nocivi se a contatto con la cute o con gli occhi.
Hanno tossicità alta gli antitarme (naftalina, canfora), i candeggianti (perborato di sodio o ipoclorito di sodio), i detergenti per il wc (benzalconiocloruro, acido fosforico e tensioattivi), i detersivi per lavastoviglie (soda caustica, sali di cloro e tensioattivi), gli anticalcare (acido cloridrico o solforico o fosforico o formico), disgorganti per lavandini e wc (soda caustica o acido fosforico), i prodotti per pulire il forno (soda caustica e butilglicole), gli smacchiatori (trielina, percloroetilene, acquaragia, acetone).

ebincolf-rischiochimicoL’impiego di prodotti di sintesi per la pulizia del vestiario e dell’ambiente domestico è cresciuto vertiginosamente negli ultimi decenni. La tendenza verso una maggior pulizia va spesso oltre le normali necessità estetiche ed igieniche assumendo in qualche caso anche aspetti decisamente nevrotici. Questo atteggiamento è rinforzato dall’incessante stimolo pubblicitario che è molto forte, visto che il mercato dei prodotti detergenti è caratterizzato da grande concorrenza tra i diversi produttori.
Nella formulazione dei tensioattivi non ionici troviamo alcoli a lunga catena, come i derivati poliossietilenici degli acidi grassi o gli APG (alchil-poli-glucosidi, etanolammidi, ammidi etossilate, etossilati amminici, acidi etossilati. I tensioattivi non ionici nelle determinazioni analitiche sono indicati come BIAS (Bismute Active Substances)
I tensioattivi anionici in genere sono sali costituiti da lunghe catene di atomi di carbonio, terminanti con un gruppo carbossilato o solfonato. Ad esempio numerosi saponi, il sodio lauril solfato (SLS), il lauril etossi solfatoo (LES), numerosi acidi alchil-benzen-solfonici (ABS).
Nelle determinazioni analitiche, i tensioattivi anionici sono generalmente indicati con l’acronimo MBAS (Methylen Blue Active Subtances) perché il blu di metilene non consente di distinguere tra i vari tipi di tensioattivi anionici.
I tensioattivi cationici usati principalmente negli ammorbidenti ma oggi presenti anche nei detersivi da bucato sono principalmente composti da sali d’ammonio quaternari.
Altri componenti che sono presenti nei prodotti di detergenza sono acidi quali l’acido citrico, sostanze candeggianti quali perborato o ipoclorito di sodio che possono essere presenti nei prodotti per la pulizia della casa e in quelli per il bucato o il lavaggio dei piatti.
Su questo tipo di prodotti sono presenti in etichetta il nome commerciale del prodotto, la tipologia (per esempio se detersivo per bucato o per piatti) la composizione e le eventuali frasi di rischio ed indicazioni di sicurezza per prodotti indicati come pericolosi.

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E’ importante che le etichette non vengano mai rimosse e come regola generale non siano mai travasati in contenitori neutri come ad esempio le bottiglie di acqua minerale. Sono noti molti di casi di persone che hanno subito intossicazioni per avere bevuto per errore da bottiglie in cui erano stati travasati prodotti per la pulizia oppure che erano stati scambiati per errore (quindi è buona norma di prudenza non tenere le bottiglie di detergente nelle dispense o sotto i banconi dei bar).
http://www.lanazione.it/arezzo/2008/01/31/62206-cliente_intossicato_detersivo.shtml
Questi tipi di incidenti sono ovviamente quelli maggiormente pericolosi, ma va detto che l’uso dei detersivi può provocare allergie e sensibilizzazioni, oltre a dermatiti da contatto ed eczemi.
Nel caso di ingestione di un prodotto corrosivo come un detersivo per lavastoviglie l’effetto caustico danneggia il primo tratto del tubo digerente (bocca, faringe ed esofago).
Nel caso di ingestione accidentale solo l’acqua è adatta allo scopo di diluire il detergente eventualmente ingerito. Il latte che nella memoria collettiva è spesso associato ad una azione antiveleno peggiorerebbe la situazione perché essendo composto da grassi faciliterebbe l’assorbimento.
Ma uno dei casi abbastanza frequenti che si possono (purtroppo) ancora riscontrare è quello di mescolare prodotti per la pulizia che sono in commercio ma che hanno una tossicità più alta rispetto ai normali detergenti, per esempio la candeggina, i prodotti caustici in generale, come acido muriatico, ammoniaca, smacchiatori antiruggine, prodotti per disgorgare i tubi dei lavandini, acqua ossigenata.
Caso classico quello di acido muriatico commerciale (che può contenere dal 12 al 30-33% di acido cloridrico) mescolato con la candeggina e fu questo il caso che coinvolse mia madre che, nell’intento di pulire meglio la cucina li mescolò avventatamente. Successe quando io avevo dieci anni e frequentavo la quarta elementare. Fortunatamente mia madre non respirò troppo i vapori ed aprì immediatamente la porta finestra che dava sul balcone mentre io ero seduto al tavolo facendo i compiti ed assistetti all’incidente.
Il risultato fu solo un grande spavento per entrambi. Anni dopo fui in grado di spiegare a mia madre il rischio che avevamo corso.

NaClO+ 2 HCl—>NaCl+ Cl2+ H2O

La reazione tra candeggina (ipoclorito di sodio) ed acido cloridrico che aveva sviluppato cloro gassoso!
A me e a mia madre in quella occasione andò bene, ma negli anni ho sentito molte altre volte di incidenti similari avvenuti anche mescolando aceto e ipoclorito, oppure candeggina ed ammoniaca con sviluppo di clorammine.
Questi esempi dovrebbero essere sufficienti a scoraggiare ulteriori esperimenti di maldestra chimica domestica non controllata.
Nonostante questa disavventura mia madre non desistette mai per tutta la sua vita ed avemmo negli anni successivi molte discussioni su questa tendenza all’uso eccessivo dei detersivi, e questo successe quando già lavoravo nel campo della depurazione.
La sua giustificazione fu sempre la sua avversione per i piatti sporchi e la sensazione di untuosità dei piatti a suo giudizio non perfettamente sgrassati. Nonostante il sostegno di mio padre non riuscii mai ad averla vinta con lei.

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Da questo discendono due riflessioni principali: un chimico a volte non riesce ad essere profeta in patria, ed il martellamento pubblicitario può indurre una sorta di distorsione nel comportamento L’effetto poi può essere maggiore quando si passa dalla pulizia della casa a quella personale, nella quale si può instaurare anche il timore del giudizio o dell’esclusione sociale. Ma l’uso esagerato di prodotti per la pulizia e la detergenza ha come risultato una diffusione capillare di residui nell’ambiente con problemi importanti sullo stato di salute dei fiumi e dell’ecosistema.
E conoscere un po’ di chimica può essere in ogni caso un aiuto.

si veda anche: http://www.quotidianosicurezza.it/formazione/manuali/inail-quaderni-sicurezza-casa-biocidi-detergenti.htm

Le molecole della pubblicità: la biogenina e i suoi discendenti.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

Continuando il nostro tentativo di presentare alcune delle molecole che si trovano in pubblicità, stavolta parliamo di quelle miracolose molecole che farebbero ricrescere i capelli.

La calvizie è una di quelle due o tre situazioni (come la miopia, le dimensioni degli organi genitali o la bellezza) a metà fra la malattia e la cultura e la cui soluzione ha sempre stimolato l’umana fantasia.

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Alopecia androgenetica, con la cosiddetta”corona ippocratica” di capelli laterali.

In effetti esistono alcune molecole che sono in grado effettivamente di avere un effetto ormonale intenso sui bulbi piliferi di alcune zone del corpo e che sono farmaci veri e proprii con indicazioni e controindicazioni ben precise, con effetti misurati dalla letteratura internazionale; sto parlando di

Finasteride: 300px-finasteride-svgoriginariamente usata nell’ipertrofia prostatica inibisce l’enzima che trasforma il testosterone in diidrotestosterone, che a sua volta sembra essere all’origine della inefficienza o morte del bulbo pilifero. Efficace nella alopecia (nome scientifico della calvizie) androgenetica.

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similmente alla finasteride, agisce come inibitore dell’enzima 5-alfa-reduttasi, con la differenza che la sua somministrazione avviene per via topica limitandone gli effetti sistemici; l’efficacia di questo farmaco innovativo sembra essere limitata alla capacità di arrestare (ma non invertire) la caduta dei capelli;

Minoxidilminoxidil_structure-svgscoperto nel 1980 come potente vasodilatatore e antipertensivo usato per via orale, se ne scoprì anche un effetto collaterale, l’irsutismo; ne seguì l’uso per via topica nell’alopecia.

Altre sostanze ad effetto farmacologico riconosciuto nell’alopecia sono la caffeina e la teobromina, che sembra funzionino attraverso il blocco della trasformazione di cAMP (AMP ciclico) che si accumula nei tessuti; in questo caso l’effetto si è ottenuto in vitro per via topica a concentrazioni relativamente basse (0.001%), ma che sono difficili da raggiungere e mantenere nel tessuto vivo.

In tutti i casi la sospensione del trattamento implica la scomparsa dell’effetto e dati i potenti effetti collaterali delle prime tre molecole ci sono dei problemi.

Si apre quindi un enorme mercato per l’invenzione di nuovi miracolosi risultati.

Se questi sono i farmaci riconosciuti per la alopecia in farmacologia cosa c’è nel prodotto di cui parliamo oggi?

La biogenina, cronobiogenina e sincrobiogenina sono alcuni dei componenti succedutici nel tempo del Bioscalin, che è un brand, un marchio della Giuliani, un produttore farmaceutico italiano che ha quasi 120 anni.

Chi, fra quelli della mia generazione, non conosce il famosissimo Amaro Medicinale Giuliani? Una soluzione idroalcoolica di Rabarbaro, Cascara, Genziana e Boldo, usato come stimolante della digestione.

2015-08-2415-17-25amaronew_1026La Giuliani fu fondata a Milano nel 1889 dal Dott. Germano Giuliani e da allora ha dato origine ad una serie di prodotti conosciuti nel nostro paese, come l’Amaro Medicinale, oppure i confetti lassativi, o appunto il Bioscalin, contro Capelli deboli e fragili con tendenza a cadere, capelli diradati e senza corpo, Problemi dei capelli con l’avanzare dell’età, Cuoio capelluto sensibile; la Giuliani è una azienda piccola, con meno di 100 dipendenti e un fatturato dell’ordine di 100 milioni di euro.

La biogenina è un brevetto Giuliani dei primi anni del millennio; non è facile capirne la esatta composizione; su internet si trovano vari siti che riportano di aver ricevuto notizie dirette dal produttore con la seguente formula (che do con beneficio di inventario)

Calcio D-pantotenato, ossia la vitamina B5,

acido_pantotenico

acido_pantotenico

N-(3-aminopropil)-tetrametilendiammina tricloridrato o spermidina cloridrato, una ammina presente nello sperma e in altri prodotti naturali,

300px-spermidine-3d-balls

spermidina

D-biotina (una vitamina, la vitamina H)

biotin_structure_jaLa presenza di spermidina o di un suo sale sembrerebbe confermata dal fatto che la Giuliani dal 2007 ha un brevetto in USA per l’uso di questa sostanza, insieme ad alcuni altri composti fra cui una almeno delle sostanze della futura sincrobiogenina.

Composition and a method for treating hair loss
US 7276538 B2

Estratto

The use of the polyamine known as spermidine, i.e., N-(3-aminopropyl) tetraminethylenediamine, as an active principle in the preparation of a composition for pharmaceutical or dietetic use in man for combating hair loss is disclosed.

capelli-crono-01Crono biogenina è definito come un integratore alimentare costituito da

Biogenina® con Zeaxantina (carotenoide)

zeaxanthin2-svge con Rutina (bioflavonoide)

255px-rutin

L’ultima versione del prodotto Bioscalin contiene la Sincrobiogenina che viene definita come la Cronobiogenina con aggiunta di Olea europea, Vitis vinifera e selenio.

Bioscalin nella sua versione più moderna è una lista lunga di prodotti estratti da sostanze naturali varie*.

E’ interessante notare che durante questa evoluzione la Giuliani si è scontrata con una serie di denunce delle associazioni di consumatori che denunciavano la pubblicità ingannevole del prodotto e ne è scaturita per la cronobiogenina una condanna al pagamento di una multa di 150.000 euro nel 2009 da parte dell’Autorità Garante della Concorrenza e del Mercato (AGCM) per pubblicità ingannevole.

Altroconsumo è tornato alla carica più di recente (2014) sulla sincrobiogenina e la procedura sembra ancora in corso.

altroconsumoletteraLa questione vera è che non ci sono prove indipendenti, ossia ottenute da ricercatori non stipendiati dalla Giuliani, sulla efficacia dei prodotti nella protezione e crescita o ricrescita dei capelli in condizioni di alopecia effettiva; dunque la biogenina nelle sue varie versioni non ha dato prove difendibili sul piano scientifico di una efficacia indiscutibile.

Si tratta in definitiva di una miscela di vitamine, antiossidanti vari e alcuni micronutrienti come il selenio, ma la loro efficacia nei casi in cui la finasteride o il minoxidil funzionano certamente è solo presunta o comunque non sostenuta da lavori pubblicati su riviste scientifiche di grande impatto o comunque da gruppi di ricercatori indipendenti. Le indicazioni per le quali viene propagandata sono descritte in modo generico; certamente non ha gli effetti collateriali di uno dei tre farmaci citati all’inizio ma nemmeno lontanamente l’efficacia nei casi di alopecia seri, non momentanei e casomai non dovuti a stress passeggeri; d’altronde occorre dire che chi è calvo completamente e da anni difficilmente avrà effetti realistici e duraturi anche con il più potente dei tre agenti citati all’inizio.

Quanto sono distanti dal placebo (che comunque può avere un effetto almeno psicologico) la biogenina o uno dei suoi discendenti? Visto il costo elevato e il risultato estremamente dubbio Altroconsumo sconsiglia di usarlo e noi ci associamo.

Personalmente ricordo con piacere che a volte mi facevano assaggiare in dose minima l’Amaro medicinale Giuliani e questo mi dava una sensazione di essere grande che non dimenticherò facilmente. Se avete un’alopecia e ci state male consolatevi con l’Amaro medicinale mentre vi fate impacchi di caffè diluito, oppure affrontate una terapia seria ma con potenziali seri effetti collaterali.

*Bioscalin con sincrobiogenina: composizione

Metionina

Vitamina C

Vitis vinifera seed dry extract

Vitamins E

Olea Europea The leaves dry extract

Pantothenic acid

Zinco

Rutina

Vitamina B6

Zéaxanthine

Rame

N-(3-ammopropil) tetramethylene trihydrochloride

Folic Acid

Selenio

d-Biotina

Other Ingredients: Bulking agent (microcrystalline cellulose), thickener (croscarmellose sodium), bulking agent (calcium phosphate, calcium D-pantothenate), coating agent (sodium alginate), anti-caking agents (magnesium stearate), silicon dioxide; agent coating (polyethylene glycol), coloring (titanium dioxide), coating agent (polyethylene glycol, hyaluronic acid), thickener (hydroxy-propyl-methylcellulose); dyes (cupric chlorophyllin, iron oxide yellow).

 

Sonicatori e Martini cocktail.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Michele Orsalla*

Inizio questo post con un ringraziamento alla redazione del blog della SCI per la grande opportunità concessami. E’ un onore poter condividere qua i frutti della mia “ricerca”, termine forse un po’ esagerato, ma che spero possa stuzzicare la Vostra curiosità.

Mi chiamo Michele Orsalla, ho ventinove anni, e ho conseguito la Laurea in Scienze Chimiche presso l’Università degli studi di Torino nel marzo 2010.hdmve25m6724-19072-kirc-u10901252906246eqg-1024x576lastampa-it(La Stampa Biella 20 otttobre 2016)

Forte della mia passione, mi diressi subito in Irlanda dove, presso la Dublin City University, ho potuto conoscere da vicino il mondo della ricerca in campo analitico strumentale, attraverso uno stage.
Fu un periodo molto travagliato del mio percorso, nel quale ho finalmente compreso che la mia strada mi avrebbe condotto dietro al bancone del Bar.

Da quel momento, quello che prima era un hobby e un piccolo mezzo di sostentamento, divenne professione; nel giro di pochi anni e qualche sosta qua e là per l’Italia, decisi di intraprendere il sentiero in solitaria, aprendo a Biella, mia città natale, un Cocktail Bar nel quale attualmente lavoro.

Tenni sempre presenti le mie radici, ed il mio istinto nel pormi domande su quanto vedevo o immaginavo; ed il giorno in cui un mio caro amico mi portò il suo piccolo sonicatore, subito iniziai a ragionare su come potessi utilizzarlo nel mio settore.
Un anno dopo mi accorsi del suo potenziale, quando feci dei test su distillati in purezza per capire se il degasing potesse in un qualche modo influire sul sapore del prodotto; basai il mio ragionamento sulla rimozione di CO2 ottenibile col sonicatore, e la conseguente riduzione di acidità che si sarebbe potuta riscontrare al palato.
Le mie molte “cavie” hanno potuto confermare: non vi erano cambiamenti strutturali sul sapore, ma fu evidente come la rimozione del “rumore acido di fondo” dovuto alla presenza di anidridi (carbonica e non), contribuisse ad un amplificazione complessiva del sapore effettivo del prodotto.

Sviluppai la tecnica e ne ottenni un “metodo”, sebbene la mia strumentazione fosse assolutamente povera e offrisse un potenziale ridotto.
La risposta che ottenni dalla clientela fu assolutamente positiva; le persone osservavano con interesse e mi domandavano cosa stesse succedendo al loro Bourbon mentre sentivano il brusio emanato dal sonicatore al lavoro.

ultrasound_range_diagram-svgIl confronto con altri colleghi ed ex compagni di studio mi portò ad esaminare un altra applicazione del trattamento ad ultrasuoni: le infusioni a freddo. Considerando, in maniera semplicistica, una bottiglia di distillato come un alcool titolato intorno al 40%, è semplice vederlo come un buon solvente per gli aromi ed i colori contenuti in piante e fiori.
Molti barman oggi preparano infusioni di erbe e spezie in distillati come Vodka o Gin al fine di ottenere prodotti elaborati per le loro creazioni; la tecnica erboristica di base prevede lunghi tempi di macerazione, a volte settimane, e per essere funzionale necessita di un’organizzazione più complessa del magazzino.

La frizione stimolata dagli ultrasuoni tra solvente e sostanza secca (erbe), può abbassare drasticamente le tempistiche di infusione senza ricorrere al calore, che rovinerebbe il distillato a causa dell’evaporazione dell’etanolo.
A questo pensiero seguì immediata la prova sul campo; il risultato fu immediato e grandioso.
La possibilità di lavorare per via “espressa” un drink dopo l’altro, permette non solo di eliminare lunghi tempi ed armadi traboccanti, ma anche di modulare a seconda del gusto del cliente, il grado di infusione desiderato.

Quando lessi La Stampa di giovedì 20 ottobre, compresi di aver stimolato l’interesse e, umilmente, ne fui molto soddisfatto. E’ bello poter guardare indietro, e notare che qualunque sia la strada percorsa, oggi lontana dalla chimica (davvero?), ogni passo, ogni momento ha concorso a questo traguardo per me molto importante.

http://www.lastampa.it/2016/10/20/edizioni/biella/il-chimico-che-prepara-cocktail-agli-ultrasuoni-5NHYJ5GxwjelNSn27DtmEI/pagina.html

La via da qui diviene impervia.

Sto cercando contatti nel mondo scientifico per poter elaborare meglio il progetto e dargli, finalmente, il carattere quantitativo che merita; in modo da poter offrire una panoramica di questi fenomeni precisa e fruibile da settori che, apparentemente, sembrano slegati dall’argomento in questione.
Le applicazioni che i trattamenti ad ultrasuoni possono avere al Bar o in cucina sono tantissime e rivoluzionarie.

Rinnovo il mio ringraziamento a tutti coloro che hanno letto e leggeranno questo post. Spero di non avervi tediato troppo, ma la cosa che più mi piacerebbe comunicare è che la scienza, in fondo, è il gioco più appassionante al quale l’uomo possa partecipare.

Un grande saluto a tutti, ed il mio migliore augurio per un buon lavoro.

*Michele Orsalla laureato in chimica gestisce L’Alchimista Cafè & Cocktail bar di Via Gorei 1, 13900 Biella (BI)

Si veda anche : http://www.food.actapol.net/pub/8_3_2007.pdf

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350417710002385

https://www.hielscher.com/it/ultrasonic-cooking-basics-recipes.htm

John James Waterston: uno scienziato ignorato dai suoi contemporanei

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati

Il mondo delle verità fisiche, come di quelle matematiche, è chiuso come una sfera. Ogni nuova visione, se è profonda, è una fuga da questa specie di prigione. Si possono avere resistenze a fuggire, oppure non se ne può vedere proprio la ragione. (dal film “Morte di un matematico napoletano” di Mario Martone, 1992)

Il mio post sul modello di gas ideale aveva lo scopo principale di mostrare che l’immaginazione fa parte dell’abito mentale di tutti gli scienziati, non solo dei matematici come sembra sostenere qualcuno. Inevitabilmente ciò ha comportato un breve excursus sulla teoria cinetica classica dei gas, durante il quale ho notato che prima di Krönig e Clausius, uno scienziato scozzese poco noto, John James Waterston, aveva praticamente elaborato la stessa teoria rimanendo tuttavia ignorato dai suoi contemporanei. Mi sembra quindi opportuno ricordarne brevemente qui la vita e l’opera. Infatti, se da un lato è fuor di dubbio che si deve a Clausius l’aver stabilito che la teoria cinetica costituisce un ponte fra la teoria atomico-molecolare e la termodinamica [1], dall’altro né lui né Krönig fanno menzione del lavoro di John James Waterston, che circa un decennio prima era arrivato alla conclusione che la pressione di un gas è funzione del numero, della massa e della velocità quadratica media delle particelle che compongono il gas. Waterston giunse a questo risultato immaginando appunto il gas costituito da molecole infinitesime elastiche in continuo movimento, collidenti fra loro e con le pareti del recipiente[1].

John James Waterston, Scottish physicist

John James Waterston

Waterston propose dapprima la sua teoria nel 1843 in un libro dal titolo Thoughts on the Mental Functions (Oliver & Boyd Eds.) in cui tentava di applicare la teoria cinetica a funzioni biologiche e fisiologiche. Anche a causa del titolo fuorviante il libro presumibilmente non fu letto dai fisici e nessuno venne a conoscenza che conteneva i principi di base e alcune conseguenze della teoria cinetica sui gas. Il libro contiene anche una discussione sulla costituzione dell’atmosfera terrestre e il calcolo della velocità media delle molecole dell’aria a 60°C (2282 feet/s ≈ 2500 km/h) confrontata con quella del suono (1237 km/h), circa la metà in accordo con la stima di Waterston.[1]

rudolf-clausius

rudolf-clausius

Nel dicembre 1845 Waterston inviò una dettagliata memoria intitolata “On the physics of media that are composed of free and elastic molecules in a state of motion” alla Royal Society, che però si rifiutò di pubblicarla nei suoi Proceedings. Il manoscritto rimase dunque negli archivi della Royal Society e restò sconosciuto, anche perché presumibilmente a Waterston fu proibito di pubblicarlo in qualche altra rivista. Un riassunto apparve però nel 1846 nei Proceedings of the Royal Society e, successivamente nel 1851 apparve un altro riassunto nei Reports of the British Association che conteneva, fra l’altro, un primo enunciato del teorema di equipartizione dell’energia. Waterston cercò di far circolare un riassunto di dodici pagine della comunicazione del 1845 stampandolo privatamente, ma con scarso successo [1]. G. Brush riporta di aver trovato una sola citazione a Waterston in una review sulle teorie del calore pubblicata da Helmholtz nel 1855. La citazione fa riferimento a un articolo di Waterston del 1852 (“On a general law of density in saturated vapours”, Phil. Trans. 1852[2]) contenente note sulla teoria cinetica senza però entrare nei dettagli. A quei tempi i ricercatori pubblicavano i loro risultati e le loro teorie su giornali quali il Philosophical Magazine perché le Società Scientifiche come la Royal Society rifiutavano di pubblicare opere di autori privi di consolidata reputazione o ipotesi che mettevano in discussione le teorie stabilite, ciò che accadde appunto con il lavoro di Waterston[3]. Secondo l’opinione di John S. Haldane[4], “è probabile che nella sua lunga e onorevole vita, la Royal Society abbia commesso l’errore più disastroso rifiutando di pubblicare i lavori di Waterston, con le conseguenze che ciò ha avuto nel ritardare i progressi della scienza e offuscando la reputazione della scienza britannica” [2]

Ma chi fu John James Waterston? Nato a Edimburgo nel 1811, sesto di nove fratelli in una famiglia dai molteplici interessi culturali, ricevette l’educazione secondaria alla Edinburgh High School. Successivamente John James fu apprendista ingegnere sotto la direzione di Grainger & Miller ingegneri civili, frequentando nel contempo le lezioni universitarie di matematica e fisica di Sir John Leslie. Frequentò anche lezioni di chimica, anatomia e chirurgia. Il giovane John James si interessò al problema dell’interpretazione della gravità senza ricorrere all’”azione a distanza”. A 19 anni pubblicò un articolo in cui discusse le proprietà di un sistema costituito da particelle cilindriche collidenti, concludendo che esse potrebbero generare una forza gravitazionale. Alcune idee contenute in questo articolo furono poi utilizzate per sviluppare la sua teoria cinetica.

A 21 anni si recò a Londra dove trovò impiego come disegnatore e supervisore della rete ferroviaria che si stava rapidamente sviluppando in Inghilterra. Entrò a far parte dell’Istituzione degli Ingegneri Civili. Ottenne quindi un posto al Dipartimento di Idrografia dell’Ammiragliato, il cui direttore era il capitano (poi ammiraglio) Francis Beaufort[5] che più avanti comunicherà la memoria di Waterston sulla teoria cinetica alla Royal Society. Nel 1839, su suggerimento di Beaufort fece domanda e ottenne il posto di istruttore navale dei cadetti della East India Company, a Bombay. Waterston trovò questo incarico soddisfacente perché l’insegnamento di aspetti teorici della navigazione e dell’artiglieria nautica gli lasciavano tempo libero e l’accesso a libri e giornali nella biblioteca del Great College di Bombay. Fu durante il soggiorno in India che scrisse il libro pubblicato anonimo nel 1843 e diversi articoli scientifici (fra cui quello del 1845).

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E’ comunque abbastanza strano che fra il 1856 e il 1860, periodo in cui Krönig, Clausius e Maxwell pubblicarono i loro fondamentali articoli sulla teoria cinetica, nessuno si sia accorto dei lavori di Waterston, neppure di quelli comparsi su Phil. Mag., nel 1858 sulla teoria del suono e nel 1861 riguardo una legge sull’espansione dei liquidi, specialmente tenendo conto che Waterston era vivente e pubblicava articoli che facevano riferimento alla sua teoria. Secondo l’opinione di Haldane: “Nel caso di un uomo di indole meno riservata e più combattiva di Waterston, l’errore dei revisori della Royal Society avrebbe avuto più importanza, ma in quel momento Waterston era lontano, in India, realizzò il significato del rifiuto ma era profondamente immerso nello studio della chimica fisica dei liquidi, e non aveva né l’inclinazione né il tempo per una polemica sul suo lavoro sui gas. Quando però fu rifiutato anche il suo articolo sulle densità di vapore, sembra si sia abbandonato alla disperazione”. [2]

john_scott_haldane_1910

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Nel 1857 Waterston lasciò l’impiego in India e ritornò in Scozia, iniziando uno studio sperimentale sui liquidi che ebbe successo, una serie di suoi articoli furono pubblicati su Philosophical Magazine, l’ultimo dei quali apparve nel 1868. Apparentemente non ebbe contatti con gli scienziati che nel frattempo avevano rivalutato il suo contributo alla teoria cinetica, ad esempio Lord Kelvin (1824-1907) e James Clerk Maxwell (1831-1879).

Per il suo lavoro in India si trovò ad aver che fare con l’astronomia, il suo primo lavoro a carattere astronomico apparve nel 1842. Un suo articolo intitolato “Thoughts on the formation of the tail of a comet” venne pubblicato dalla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society nel 1859. Questo articolo ha una certa importanza perché, assumendo lo spessore di una molecola 1/200milionesimo di pollice (circa 10−8 cm ≈ 1 A), calcolò l’accelerazione che dovrebbe essere impartita a una molecola nell’ipotesi di completa trasformazione del calore in energia meccanica. L’ipotesi è errata, come riconosce anche Waterston nell’articolo, ma fornisce un valore di 800 miglia al secondo quadrato che almeno suggerisce l’ordine di grandezza.

Nel 1878 Waterston inviò altri due articoli alla rivista della Società Astronomica, entrambi gli furono rifiutati, a causa di ciò egli si dimise dalla Società di cui era stato membro fin dal 1852, continuando però a occuparsi di astronomia.

John James Waterston uscì dalla sua casa di Edimburgo la sera del 18 giugno 1883 e annegò in un canale vicino, forse cadendo nel canale a causa di stress da calore per le sue attività di osservazione astronomica.

La riscoperta e rivalutazione del lavoro di Waterston si deve soprattutto a Lord Rayleigh[6] che nel 1891 ebbe modo di leggere un articolo sulla teoria del suono, scritto da un autore sconosciuto, John Waterston, pubblicato nel 1858 su Phil. Mag. In questo articolo Waterston criticava le teorie del suono da Newton a Laplace poiché “incoerenti con le attuali idee sul calore e i gas di Clausius”[7]. Nell’articolo scriveva anche che “Negli Archivi 1845-46 della Royal Society si trova un manoscritto On the physics of media…che contiene la motivazione sintetica su cui poggia la dimostrazione di questi argomenti.”

Lord Rayleigh recuperò il manoscritto di Waterston dagli Archivi e si rese conto che conteneva uno sviluppo pressochè completo della teoria cinetica del gas ideale e delle sue conseguenze, compresa la trattazione dei calori specifici e forniva il primo enunciato del teorema di equipartizione dell’energia fra molecole diverse in equilibrio termico. La legge di Avogadro sui volumi ne seguiva consequenzialmente, così come pure quella di Graham sulla diffusione. Rayleigh ne fu talmente impressionato che lo fece stampare nelle Philosophical Transactions del 1892 [3].

waterstonpaperPer quanto ci riguarda più da vicino, Lord Rayleigh dice:

“Una gran parte dell’articolo [di Waterston] si occupa di chimica, e dimostra che anche le sue opinioni su questo argomento sono state molto in anticipo rispetto a quelle generalmente accettate all’epoca.”[3, Introduzione][8]

A sostegno di questa affermazione Rayleigh riporta una lunga lettera del Prof. McLeod[9], di cui qui ci limitiamo alle frasi inizali:

“Sembra una disgrazia che il manoscritto [di Waterston] non sia stato stampato quando è stato scritto, perché avrebbe chiarito molte idee della chimica… avrebbe potuto essere il mezzo per accelerarne il recepimento da parte dei chimici. L’autore mette a confronto le masse di volumi uguali di elementi e composti gassosi o volatili e, prendendo la massa di un volume unitario di idrogeno come unità considera la massa dello stesso volume degli altri elementi e composti volatili come rappresentanti il loro peso molecolare” [3 Introduzione]

A proposito del caso Waterston, Lord Rayleigh scrisse:

“La storia della memoria [di Waterston] suggerisce che le indagini altamente speculative, in particolare da parte di un autore ignoto, sono facilmente rese note al mondo attraverso qualche altro canale piuttosto che una società scientifica, la quale esita naturalmente ad ammettere stampati di valore incerto nei suoi Atti. Forse si può andare oltre, e dire che un giovane autore che si crede capace di grandi cose di solito farebbe bene a ottenere il riconoscimento favorevole del mondo scientifico con un lavoro di portata limitata, il cui valore è più facilmente giudicato, prima di arrampicarsi su vette più elevate.” [3, Introduzione]

A prescindere da questa opinione di Lord Rayleigh, potrebbe essere utile un esame storico del ruolo, dell’importanza e delle funzioni delle Società Scientifiche, in particolare la Royal Society, l’Académie des Sciences e la Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften (già Kurfürstlich Akademie der Wissenschaften), fondate rispettivamente nel 1660, 1666 e 1700. A quanto pare dal presente caso riguardante gli anni dal 1840 al 1860 circa, per gli scienziati inglesi era molto importante pubblicare nei Proceedings della Royal Society, meno importante lo era per quelli tedeschi pubblicare negli Atti della loro Società, preferivano prevalentemente riviste tipo gli Annalen der Physik und Chemie.

 

Secondo S. Brush: “Waterston appare oggi come una figura tragica nella storia della teoria cinetica, un genio negato… che ha vissuto per vedere che altri hanno ricevuto credito per quello che egli aveva fatto prima e morto amareggiato dieci anni prima che il suo capolavoro fosse portato alla luce.” [1]

rayleigh

Infine, come fece notare Lord Rayleigh già nel 1892, il lavoro di Waterston ha ormai un valore solo poco più che storico, tuttavia chi volesse leggere l’articolo del 1845 ne trova il pdf al seguente link:

https://ia902609.us.archive.org/27/items/philtrans04661231/04661231.pdf

Bibliografia

[1] S.G. Brush, “John James Waterston and the kinetic theory of gases”, American Scientist, 1961, 49, 202–214

[2] J.S. Haldane, (editor) (1928) The Collected Scientific Papers of John James Waterston, including a biography by Haldane, 1928 Oliver & Boyd, Edinburgh

[3] J.J. Waterston, On the Physics of Media that are Composed of Free and Perfectly Elastic Molecules in a State of Motion. with an Introduction by Lord Rayleigh, Phil. Trans., 1892, 1-78. Contiene come Appendici I e II i due riassunti citati nel testo del post.

[1] In realtà questa ipotesi fu esposta nel 1821 da John Herapath (1790-1868) fisico inglese, che però ritenne che la vis viva (energia cinetica) dipendesse dalla velocità delle particelle invece che dal loro quadrato. Così il lavoro di Herapath fu dimenticato se non da Waterston, ma nel suo articolo On the Theory of Sound (1858).

[2] Anche questo lavoro fu rifiutato dai Proceedings of the Royal Society.

[3] Secondo il fisico e storico della scienza Stephen G. Brush, questo atteggiamento della Royal Society, suggerisce uno dei suoi fallimenti come organizzazione per far progredire la conoscenza scientifica. Rifiutando di pubblicare opere di autori senza reputazione o ipotesi in contrasto con teorie accettate, una società scientifica si sottrae a una delle sue funzioni più importanti. Non è un caso che la maggior parte delle grandi scoperte del 19°secolo furono pubblicate in riviste come Phil. Mag., inoltre la maggior parte dei Proceedings of the Royal Society erano di più difficile e noiosa lettura.

[4] John Scott Haldane (1860-1936), fisiologo scozzese fece importanti scoperte su funzioni del corpo umano e sulla natura dei gas. E’ stato un pioniere nella genetica delle popolazioni, investigò le cause di molte esplosioni in miniera, partecipò alla I Guerra Mondiale cercando di identificare i gas usati dai tedeschi, inventò il primo “respirator box”. Fu estimatore dei lavori di Waterston e curò una ristampa del suo libro uscito anonimo nel 1843 (v. rif. [2]).

[5] Sir Francis Beaufort (1774-1857), idrografo irlandese, Ammiraglio della Royal Navy noto per avere ideato la scala della forza dei venti che porta il suo nome.

[6] Lord Rayleigh (John William Strutt, 3° barone di Rayleigh, 1842-1919) fisico britannico. I suoi studi spaziarono in diversi rami della fisica, dalle dimensioni molecolari (fu il primo a calcolare un valore del Numero di Avogadro) alla fluidodinamica, dai gas (scoprì l’argon insieme a Ramsey) all’emissione di energia radiante. In acustica, va citato il suo importante Treatise on Sound, nel quale sono raccolti i suoi risultati in questo campo. Premio Nobel per la fisica 1904.

[7] Si pensi a quanto deve essere costata a Waterston questa ammissione ben sapendo che in larga misura la sua teoria era precedente a quella di Clausius.

[8] In particolare nel paragrafo 15, nella nota E e nelle pagine 63 e successive del rif [3], Waterston si occupa di chimica, giungendo a un passo dalla distinzione fra atomo e molecola di un elemento.

[9] Molto probabilmente si tratta di Herbert McLeod (1841–1923), chimico britannico, noto per l’invenzione del manometro di McLeod e per quella dell’eliofanografo.

Open Science e società scientifiche

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Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Luigi Campanella, ex Presidente SCI

La tavola rotonda aperta che si è tenuta in sede SCI sul tema OPEN SCIENCE: IL CONTRIBUTO DELLE SOCIETA’ SCIENTIFICHE (4 luglio 2016, Roma), organizzata dal gruppo Senior della SCI, con il supporto del gruppo Giovani, ha prodotto un’interessante discussione su un tema molto importante per i suoi aspetti scientifici, sociali, morali. Quanto un editore è padrone delle pubblicazioni dei suoi giornali tanto da poterne controllare ed impedire la diffusione? Quanto la comunità scientifica nel suo complesso può essere considerata il referente di questo patrimonio di conoscenza che essa stessa produce? Quanto le Società Scientifiche possono fare in favore di questa disseminazione?

Si parla nel nostro tempo con sempre maggiore frequenza di circolarità economica o di economia circolare nel senso che le risorse materiali ed immateriali devono essere fatte circolare affinché tutti ne possano usufruire riducendo gli scarti ed i residui al minimo. La Società Civile è il primo motore dell’innovazione in quanto essa pone i problemi che limitano la qualità di vita. La ricerca, la finanza, l’industria raccolgono questi SOS e li trasformano in prodotti dell’ingegno e delle tecnologie che se non tornassero alle origini sarebbero inutili, chiudendo così un cerchio virtuoso. La conoscenza scientifica, la scienza aperta sono componenti importanti di questo processo Alla strada per questo ritorno contribuisce sostanzialmente l’open access che però rappresenta per l’editore una perdita di guadagno.

benefits-and-practice-of-open-science-3-638   Una recente statistica economica ha dimostrato che gli editori (Springer, Elsevier, Urley) sono fra le imprese a maggiore profitto (si pensi intorno al 35-40% contro il 12% della BMW o il 22% della Coca Cola). Si potrebbe pensare di isolare questi editori, ma di fatto essi detengono il mercato delle riviste scientifiche a maggiore impact factor.Le riviste delle tre grandi forniscono altri servizi oltre alla pubblicazione: il referaggio. Tutti noi operatori abbiamo subito referaggi ai nostri lavori talvolta negativi. Ma sono tutti stati accettati come aiuto di colleghi per migliorare la presentazione dei nostri lavori. La ricerca di referee non è compito facile.

Le società chimiche europee hanno fuso i loro giornali scientifici firmando contratti che prevedono la non concorrenza: forse questo non permette molta libertà. Come associazione delle Società Chimiche però, si potrebbero fare alcune richieste: abbassare il costo di pubblicazione e rendere disponibile che i nostri lavori siano leggibili dai nostri soci e dopo un anno da tutti.

infographicIl futuro porterà molte altre novità (accogliere i lavori su tablet e potere inserire commenti, e già possibile)in buona parte derivanti dai progressi elettronici. Gli editori si sono mossi e sono organizzati. Se le Società restano con atteggiamenti passivi forse scrivono il declino della loro esistenza.

Come ha detto Carlos Moedas della Commissione Europea Ricerca, Scienze, Innovazioni Open Science genera ritorni economici e scientifici, produce eccellenze ed integrazioni, coinvolge in ciò per cui si paga.

openscienceEuchems prevede 3 livelli di Open Access gold, hybrid, green che corrispondono a livelli di accessibilità decrescenti affidati nella gestione all’editore, al sotto scrittore degli abbonamenti, agli autori (questo sembra la soluzione preferita dai chimici) e raccomanda la elevata qualità degli articoli accessibili liberamente, l’uguale opportunità rispetto a queste forme di comunicazione per tutti i ricercatori indipendentemente dalla loro collocazione geografica e di carriera, il monitoraggio dei processi in atto, il traguardo del costo zero per la comunità scientifica e del nessun svantaggio per gli autori.

Le Società Scientifiche Chimiche si sono mosse su questo tema:

l’American Chemical Society lanciando un sistema di pubblicazioni specifico per rapporti primari ed urgenti,

la Royal Society of Chemistry realizzando Chemical Science con IF ~ 9 e comunicato attraverso Open Science;

la Chem Pub Soc Europe (Wiley) con Chemistry Open pubblicato in regime Gold Open Access;

Elsevier ha introdotto la condivisione degli articoli come opzione utilizzabile dagli autori.

scienzascatolettaPassi significativi sono stati anche compiuti dalla società Chimica Olandese e Austriaca. Per l’Italia la Conferenza dei Rettori raccomanda……”l’adozione delle strategie coordinate per l’unificazione delle banche da gestire dal Ministero dei Beni e delle Attività culturali del Turismo (MIBACT) e dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR). Tale raccomandazione nasce dalla convinzione che, per assicurare efficacia e operatività all’Open Access quale modalità di diffusione del sapere scientifico, sia necessario mettere parallelamente in atto le politiche volte a facilitare il reperimento e l’uso dell’informazione culturale e scientifica e ad ottimizzare le risorse e gli strumenti disponibili.

Nel Documento la CRUI e il CUN ribadiscono la necessità di rendere interoperabili e di integrare l’Anagrafe Nazionale dei Professori, dei Ricercatori e delle Pubblicazioni Scientifiche, i sistemi di gestione del deposito legale e della Bibliografia Nazionale Italiana, gli archivi istituzionali ad accesso aperto gestiti autonomamente dai singoli atenei e dagli enti di ricerca, consentendo l’identificazione univoca dei prodotti di ricerca, secondo gli standard internazionali di descrizione e codifica.

La Comunione Europea ha di recente annunciato la nascita di un Gruppo ad hoc composto da 25 membri a vario titolo coinvolti, compreso Euchemis.

Volendo sintetizzare vantaggi e non da sciogliere dalla Open Science fra i primi disseminazione più ampia, democratizzazione, trasferimento della conoscenza, educazione, partecipazione dei cittadini, sviluppo dei Paesi più poveri, fra i secondi politica dei brevetti, ricerca privata vs pubblica, efficienza del referaggio, preprints, diritti di autore.

openscience

Infine un altro studio statistico basato su questionari dimostra che i chimici non credono a benefici per la loro scienza derivanti dall’Open Science. Forse la SCI potrebbe cercare di aprire un dibattito che rappresenti l’ideale prosecuzione della tavola rotonda e soprattutto che cerchi di fornire elementi di valutazione chiari,che oggi mancano

Mozziconi biodegradabili, uno studio napoletano.

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Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Su questo blog si è già affrontato grazie al bravo Giorgio Nebbia un argomento che è molto attuale, cioè il problema della diffusione ambientale dei mozziconi di sigaretta.
https://ilblogdellasci.wordpress.com/2016/06/08/mozziconi/
Il problema è a tutti gli effetti un problema ambientale emergente che purtroppo si lega a doppio filo ad un problema comportamentale quale quello del tabagismo.
Il secondo problema è stato affrontato ormai da decenni nell’ambito medico, i danni provocati dal fumo di sigaretta sono ormai noti. Ed è un problema che spesso provoca discussioni infinite con le persone che conosco e che fumano, purtroppo anche in ambito lavorativo. Il fumo di sigaretta è riconosciuto come cancerogeno. La valutazione di rischio da fumo passivo viene espressamente richiesta anche nel decreto legislativo 81/2008 che tutela la salute e la sicurezza nei luoghi di lavoro.
Per il problema della diffusione nell’ambiente dei mozziconi ho personalmente (purtroppo) un punto di vista molto particolare. La bicicletta è il mezzo di trasporto con cui mi sposto preferenzialmente anche per recarmi al lavoro. Mozziconi e residui di pezzi di vetro (i secondi i responsabili delle frequenti forature) sono senza dubbio i rifiuti che riscontro maggiormente sulle strade. E anche nei vari stadi di trattamento delle acque reflue. La maggior parte sono trattenuti dalle fasi di grigliatura, ma date le loro dimensioni hanno preso il post dei bastoncini cotonati come residui che sfuggono ai trattamenti di tipo meccanico, e che possono disturbare i trattamenti a valle, nonché provocare malfunzionamenti o intasamenti delle apparecchiature di processo.

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Il precedente articolo di Giorgio si concludeva con queste parole: “C’è bisogno di molta ricerca chimica sui mozziconi di sigarette, ma soprattutto c’è bisogno che le persone fumino di meno: ne trarrà vantaggio il loro corpo e il corpo comune di tutti noi, l’ambiente, le acque, il mare.
Qualcosa dal punto di vista della ricerca si sta iniziando a vedere. I mozziconi di sigaretta che non sono altro che i filtri delle sigarette sono composti da acetato di cellulosa, una fibra sintetica. La natura non ha il patrimonio enzimatico che sarebbe necessario per la sua degradazione e metabolizzazione, come invece avverrebbe se si trattasse solamente di cellulosa.
La cellulosa subisce per l’appunto una reazione di acetilazione nella quale vengono sostituiti gruppi acetili (COCH3) al posto di atomi di idrogeno. Questo tipo di modifica viene fatta per ottenere filtri maggiormente efficaci nel trattenere i prodotti di combustione del tabacco.

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 Ma questo trattamento rende i mozziconi inaccessibili all’attacco di microorganismi influenzandone in maniera negativa la biodegradabilità.
Dal punto di vista storico questa situazione ricorda quanto già avvenne con le molecole dei tensioattivi . Le molecole organiche ramificate resistevano alla degradazione batterica e quindi si dovettero mettere in commercio tensioattivi a catena lineare che garantissero biodegradabilità maggiore. Il termine biodegradabile all’80% divenne usuale nella pubblicità almeno per tutti gli anni settanta.
E per quanto riguarda i mozziconi la biodegradabilità aumenta se sottoposti a un trattamento di de-acetilazione idrolitica. In pratica smontare la molecola che si era costruita precedentemente.
Oltre a questo i mozziconi sono poco appetibili perché hanno basso contenuto di nutrienti ed in particolare di azoto.
Presso l’Università di Napoli “Federico II” è in corso una sperimentazione il cui scopo è quello di avere informazioni ulteriori sulla biodegradabilità dei mozziconi visto che i dati di letteratura risultano non ancora sufficienti e non si riferiscono a sperimentazioni che simulino situazioni reali.
Il gruppo di ricerca guidato da Giuliano Bonanomi agronomo e ricercatore ha intrapreso un percorso di ricerca impegnativo la cui durata è prevista in dieci anni, ma ha già pubblicato i risultati ottenuti nei primi due anni di lavoro
I risultati si possono visualizzare qui
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0117393
Lo studio tende a verificare e a mettere a disposizione dati maggiormente significativi sulla reale biodegradabilità in condizioni reali e di differenti terreni dove i mozziconi vengono messi a decomporre.
E’ intuitivo pensare che in terreni meno ricchi di sostanza organica la biodegradabilità sia sostanzialmente inferiore. E non a caso sulle spiagge i mozziconi sono spesso i rifiuti che si rinvengono con disarmante frequenza.
Questo studio rappresenta un primo passo verso la comprensione di un problema dal punto di vista tecnico, ponendo le basi per una sua mitigazione o risoluzione. La possibilità per esempio di produrre filtri per sigaretta biodegradabili vista la difficoltà di degradazione di quelli attualmente in commercio.
E’ decisamente deludente invece dal punto di vista del comportamento umano. Del problema della dispersione incontrollata di rifiuti nell’ambiente sento parlare da più di quarant’anni.
Ma questo è un problema diverso. La tendenza a sottovalutare con superficialità i temi ambientali credo sia un tema che si stia spostando nel novero delle scienze che studiano il comportamento umano e che si intrecciano con le ricerche e gli sforzi che si fanno nel campo della chimica, della biologia e dell’ecologia.
Sia dal punto di vista della ricerca che di quello della divulgazione.

Le molecole della pubblicità: 2C.

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Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

La chimica è nel nostro quotidiano e nella nostra vita di ogni giorno; anche la pubblicità la usa ma in un modo spesso deformato; questa nuova rubrica del blog vuole aiutare a vedere la chimica dietro i nomi e le maschere che la pubblicità appioppa alle cose a volte in totale dispregio delle convenzioni scientifiche e spesso raccontando bubbole; ma non sempre. Ci sono molecole, miscele con effetti utili e rinominate ad uso di chi le vende, ma ci sono anche molecole e miscele inventate o i cui effetti sono inventati ad hoc; vedremo alcuni casi.

Iniziamo parlando di 2C, una sigla inventata, pubblicitaria, che è entrata nel nostro quotidiano tramite la pubblicità e che si riferisce agli effetti di un noto deodorante; di che si tratta? Quale molecola o miscela si nasconde dietro questo simbolo?

Il prodotto è Infasil e il produttore è il gruppo Fater;

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Fater è un gruppo molto grande e che vende prodotti molto diffusi: Ace, Pampers, Lines, Tampax, tutti “brand” ossia marchi, proprietà del medesimo gruppo Fater che fattura quasi un miliardo di euro l’anno, e occupa 1400 persone; come potrete capire è un gruppo che usa molto la chimica. Fater dichiara di investire il 4% del fatturato in ricerca.

Fondato a Pescara nel 1958 ad opera della famiglia Angelini, Fater è dal 1992 una joint venture paritetica fra il Gruppo Angelini e Procter&Gamble, ha sede a Pescara e stabilimenti di produzione in Italia (Pescara e Campochiaro), in Portogallo (Porto) e in Marocco (Mohammedia), si tratta quindi di una joint venture fra due gruppi che si occupano di chimica da molti anni e di una notevole dimensione economica.

Torniamo a Infasil.

Come funziona questo deodorante che proclama che “più sudi e più sai di fresco”, il che cattura l’attenzione del lettore a causa dell’ossimoro contenuto nella frase? Anche la musica della pubblicità è accattivante, essendo quella di “I’ve got you under my skin” di Cole Porter, ma cosa mettiamo sulla pelle?

2c3La ricetta del prodotto è descritta secondo le norme INCI ((International Nomenclature of Cosmetic Ingredients) una denominazione internazionale utilizzata per indicare in etichetta i diversi ingredienti presenti all’interno di un prodotto cosmetico), che, come probabilmente sapete, obbliga a mettere gli ingredienti in quantità decrescente e secondo la nomenclatura INCI che si trova sul sito. Al momento il sito è rinominato CosIng, Cosmetic Ingredients.

Diffiderei invece di quei siti tipo biodizionario.it che si arrogano il diritto di usare l’INCI ma per dare le opinioni personali di qualcuno, senza prove scientifiche, ma solo dichiarandosi chimico provetto. Per questo motivo non vi metto il link automatico, non voglio fare pubblciità a questo tipo di pseudoscienza.

Al primo posto si indica l’ingrediente contenuto in percentuale più alta, poi a seguire gli altri ingredienti, fino a quelli contenuti in percentuale più bassa. Al di sotto dell’1% gli ingredienti possono essere indicati in ordine sparso

Nella ricetta dell’Infasil* troviamo molte molecole tipiche usate nei cosmetici: le note affianco sono il ruolo della sostanza; il termine allergene del profumo corrisponde esattamente al ruolo dell’INCI: ossia permettere all’utente di sapere se la sostanza che sta usando è potenzialmente allergica per lui, non è una indicazione di tossicità.

L’additivo essenziale che corrisponde verosimilmente a “2C” sono le betaciclodestrine, indicate nell’INCI come cyclodextrin.

Di che si tratta?

Le ciclodestrine sono composti di origine naturale, presenti in natura e scoperte nel 1891 da Villiers; studiate poi da Schardinger tanto da essere conosciute come zuccheri di Schardinger nei primi anni del 900; solo nel 1946 si riconobbe che potevano formare complessi.

2c4Sono formate da un anello ciclico di molecole di zucchero e si originano da una reazione intramolecolare di trans-glicosilazione, tramite degradazione dell’amido, da parte dell’enzima ciclodestrina-glucanotrasferasi (CGTasi); quindi sono prodotti dal metabolismo batterico.

Ci sono tre tipi di ciclodestrine a seconda del numero di molecole nell’anello, da 6, 7 o 8 monomeri di D-(+)glucopiranosio (il glucosio) uniti tra loro con un legame α,1-4 glucosidico e chiusi ad anello. Si chiamano rispettivamente α, β e γbetaciclodestrine e la loro solubilità in acqua cresce nel medesimo ordine. Non sono metabolizzate dal nostro organismo e quindi la loro tossicità è trascurabile.

2c5Inoltre posseggono una caratteristica importante che le rende la base della chimica supramolecolare in soluzione acquosa: formano complessi includendo molecole idrofobiche che si possono poi liberare a seconda dell’ambiente esterno.

Vediamo come funziona questa cosa.

La struttura tridimensionale costringe i gruppi ossidrilici sui bordi esterni, mentre nella cavità sono presenti solo atomi di idrogeno e ponti ossigeno. Questo fa sì che la cavità centrale abbia natura idrofobica, mentre la parte esterna è idrofilica: ciò si traduce nella possibilità per le ciclodestrine di ospitare molecole idrofobiche all’interno della cavità e di essere solubili in acqua. Ne risulta anche l’abilità a indurre un incremento di solubilità delle sostanze idrofobiche ospitate nella cavità in acqua. Quando una molecola di polarità e dimensioni opportune viene ospitata nella cavità della ciclodestrina si forma un cosiddetto complesso di inclusione di tipo supramolecolare.

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Process Biochemistry 2003 – E. M. Martin Del Valle

Higuchi and Connors hanno classificato i comportamenti dei complessi di inclusione delle ciclodestrine in due tipologie base denominate A e B e che sono mostrate nella figura che segue.2c7

2c8Le ciclodestrine meno solubili si comportano secondo uno dei profili di tipo B e come si vede consentono una concentrazione bassa ma costante della molecola inclusa fino ad un valore critico dopo il quale la concentrazione scende; viceversa ciclodestrine più solubili o naturalmente come le β, γ o sintetiche, modificate per incrementarne la parte idrofilica, si comportano come il tipo A e dunque incrementano la concentrazione di sostanza attiva al crescere della concentrazione di ciclodestrina.

Per questi motivi le ciclodestrine hanno trovato applicazione in medicina, per trasportare farmaci idrofobici e quindi poco solubili nel tessuto cellulare e rilasciarli in loco; le β-ciclodestrine sono il migliore compromesso fra costo e solubilità; oppure si possono usare delle ciclodestrine sinteticamente modificate per incrementare questa proprietà.

Il meccanismo delle ciclodestrine nell’Infasil è dunque di reagire alla crescita dell’acqua in loco liberando le sostanze deodoranti con maggiore regolarità o in maggiore quantità ; nulla di miracoloso, se non l’effetto che già era presente con i soli deodoranti, ma potendone avere una specie di scorta che dura nel tempo, essendo presenti in un deposito solubile.

Infatti le molecole con proprietà deodoranti sono spesso idrofobiche; potete anche considerare una seconda cosa della ricetta, la compresenza di solventi idrofilici come l’acqua e di solventi idrofobici come i ciclosiliconi o ciclosilossani (ciclopentasilossano e dimeticone) che sono appunto forme cicliche dei siliconi. Abbiamo dunque una miscela del tipo emulsione in cui una certa quantità di acqua (inferiore) è emulsionata nel solvente principale di tipo idrofobico; all’interno dell’acqua ci sono le β-ciclodestrine che contengono a loro volta incluse le molecole di deodorante (esempio il citronellolo o il limonene, terpeni ciclici) che vengono rilasciate lentamente.

Una ricetta simile si può avere anche usando una composizione “solida” e vendere quindi il deodorante come una pasta o emulsione con una certa capacità di essere splamata sulla pelle.

Questo tipo di cose non sono novità assolute; già in un testo del 1988 Cyclodextrin technology di J. Szejtli ed. Springer questo tipo di applicazioni erano considerate comuni in certi mercati come quello giapponese.

Una review disponibile è del 2002 http://journal.scconline.org/pdf/cc2002/cc053n03/p00185-p00191.pdf.  di Bushmann e Schollmeyer.

Una applicazione simile delle ciclodestrine si ha anche in un secondo prodotto che si trova nei nostri supermercati e che serve a deodorare i tessuti: Febreze.

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Qui probabilmente si sfrutta anche la capacità di includere le molecole odorizzanti presenti. In questo caso la ciclodestrina usata è sintetica, la idrossipropil beta-cyclodextrin (HPβCD), la quale a stare alla dichiarazione del produttore Procter&Gamble assorbe e trattiene gli idrocarburi maleodoranti accumulati e rilascia le proprie fragranze. Ovviamente qui come nell’Infasil ci sono molti altri componenti: preservanti, profumi, etc.

Sul Febreze c’è stata una polemica di Altroconsumo sulla composizione, che in effetti si trova con fatica. Un elenco sia pur parziale sembra il seguente: acqua, alcool, ciclodestrina, polidimetilmeticone, olio di ricino idrogenato (castor oil è l’olio di ricino e probabilmente viene dal fatto che si usava al posto dell’estratto di ghiandola odorifera del castoro), alcanolammina, acido citrico, cloruro di ammonio, benzisotiazolinone, e varie fragranze.

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Il brevetto P&G per l’uso delle ciclodestrine nella deodorazione dei tessuti è del 1994, quindi ha oltre 20 anni.

Direi comunque che l’applicazione delle ciclodestrine nei cosmetici è secondaria rispetto a quella nel campo farmacologico, dove certo le ciclodestrine trovano la capacità di usare tutto il loro potenziale di trasportatore principale in ambiente acquoso e di molecole base della chimica supramolecolare acquosa, vista anche la loro capacità di formare complessi non di inclusione.

Si veda anche http://www.nononsensecosmethic.org/the-impact-of-cleansing-products-on-the-skin-surface-ph-by-sven-munke-e-altri/

*Composizione dell’Infasil.

BUTANE (propellente)
ISOBUTANE (propellente)
PROPANE (propellente)
CYCLOPENTASILOXANE (Silicone volatile)
ALUMINUM CHLOROHYDRATE (antisudorazione / deodorante)
DIMETHICONE (antischiuma / emolliente) anche questo è un silicone ciclico
CYCLODEXTRIN (additivo)
DISTEARDIMONIUM HECTORITE (stabilizzante / additivo reologico)
PARFUM
TRIETHYL CITRATE (antiossidante / deodorante / solvente)
AQUA (solvente) questa è proprio acqua nella terminologia INCI
HEXYL CINNAMAL (Allergene del profumo)
BENZYL SALICYLATE (Allergene del profumo)
LINALOOL (Allergene del profumo)
BUTYLPHENYL METHYLPROPIONAL (Allergene del profumo)
LIMONENE (Allergene del profumo)
ALPHA-ISOMETHYL IONONE (Allergene del profumo)
HYDROXYISOHEXYL 3-CYCLOHEXENE CARBOXALDEHYDE (Allergene del profumo)
CITRONELLOL (Allergene del profumo)
CINNAMYL ALCOHOL (Allergene del profumo)
CITRAL (Allergene del profumo)
GERANIOL (Allergene del profumo)
AMYL CINNAMAL (Allergene del profumo)
BENZYL ALCOHOL (Allergene del profumo / conservante / solvente)
COUMARIN (Allergene del profumo)

Sopravvivenza delle Società Scientifiche.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Luigi Campanella, ex Presidente SCI

campanellaDopo l’incontro tenuto a Roma e dedicato al futuro della SCI non molto è avvenuto.

Mi rendo conto delle difficoltà a trasformare le idee in atti concreti in una situazione spesso consolidata, ma credo sia necessario rimboccarsi le maniche per tornare a crescere.

La questione della sopravvivenza delle Società Scientifiche non è solo un problema della SCI. In una società in cui le risorse per la cultura sono sempre di meno e sempre più spesso quelle sacrificate, in una società in cui i giovani sempre più spesso cercano di realizzare un rapporto con la società civile soltanto attraverso gli strumenti telematici, in una società in cui di fatto c’è stato un salto generazionale nel processo di rinnovamento del quadro guida delle istituzioni, è abbastanza logico che l’associazione scientifica soffra. Cosa fare per cercare di mitigare e contrastare questa tendenza?

Creare situazioni eccezionali per interesse e qualità da stimolare l’adesione, ma per fare questo è necessario investire risorse e quando queste si riducono questa strada risulta difficilmente perseguibile a meno di non aumentare le quote di iscrizione, creando però – vista la situazione generale – una sorta di “resistenza economica” nei più giovani.

L’alternativa – puntando sull’incremento delle entrate – è aumentare il numero di soci cercando quasi di catturarli da comunità limitrofe a quelle tradizionali .

Aumento degli iscritti: come da più parti viene detto la SCI sempre più tende a divenire una Società accademica perdendo il suo connotato di Società Scientifica. La Scienza non è esclusiva dell’Accademia: l’Industria, gli Enti di Ricerca, le Accademie, i professionisti, le associazioni culturali, i servizi di Stato, gli insegnanti delle scuole hanno titolo e capacità per fare ed occuparsi di Scienza.

Come coinvolgerli nella SCI?

we-need-you-albert-einstein-pictureNon c’è una formula magica ma certamente l’articolazione divisionale basata su classificazioni accademiche non è forse quella ideale. Una riconsiderazione cercando una maggiore corrispondenza alle attività produttive e merceologiche, a riferimenti tematici più che disciplinari. Alcuni gruppi interdivisionali rappresentano questa esigenza (si pensi alla Sicurezza, si pensi alla Green Chemistry, si pensi alle Biotecnologie ai Biomateriali).
Credo però che l’operazione più necessaria sia quella del potenziamento del rapporto con il territorio, dove la promozione dell’arruolamento è diretta, dove si può svolgere un’attività significativa sul territorio indispensabile per nuove iscrizioni. È poi necessario che la Governance non sia esclusivamente accademica.

I casi di dirigenti industriali o di Enti di Ricerca o altri sono sempre più rari.  Altre azioni che possono intraprendersi o intensificarsi riguardano l’organizzazione di workshop tematici alternativi a congressi divisionali, la realizzazione di eventi da realizzare presso istituzioni non accademiche in una sorta di meeting itinerante, la creazione di uno sportello informativo per la scuola e in particolare per gli insegnanti (comunicazioni, informazioni, elaborazioni), la promozione di possibili occasioni per incontri fra soci dello stesso tipo di provenienza istituzionale.

 

Incidenti.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

Lunedì 17 ottobre si sono verificati in Germania due incidenti in due diverse fabbriche chimiche della Basf, poste entrambe nel sud-est della Germania, in quella Renania-Palatinato che è il cuore della potenza industriale tedesca e anche della sua storia. Lungo il Reno si incontrano due cittadine che sono state teatro di due incidenti situate a pochi chilometri l’una dall’altra, più a Nord, Lampertheim, che è stata teatro della prima esplosione e dove verso le 9.30 è esploso un filtro in un impianto per la produzione di materiale plastico con 4 feriti; alle 11.30 l’incidente più grave a Ludwigshafen, una cittadina che si trova in un’ansa del Reno di fronte alla più nota Mannheim.

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A sera il bilancio reso noto dalla portavoce dell’azienda, Silvie-Kristin Wemper, parla di due morti, sei feriti e due persone ancora non rintracciate. Le cause sono ancora da accertare, ma sembra che sia scoppiato improvvisamente un incendio in una tubazione tra l’area in cui i liquidi vengono scaricati e i serbatoi di stoccaggio. Poi l’esplosione, avvenuta nel porto nord sul Reno, e la colonna di fumo visibile a decine di chilometri.  La stessa Basf ha chiesto alla locale popolazione “di evitare gli spazi aperti e di lasciare chiuse porte e finestre delle abitazioni”.  E’ stato il 15esimo incidente verificatosi nella struttura solo negli ultimi 12 mesi, così riferisce il settimanale Focus sottolineando che le autorità cittadine – prima della tragedia odierna – avevano già convocato per il 26 ottobre i vertici della Basf proprio per l’alto numero di problemi nell’impianto.”

(Repubblica 18 ottobre)

Ma sembra che i morti accertati siano almeno 3 al momento.

Ovviamente la tensione legata al terrorismo ha fatto scattare tutti i media internazionali tenendo alta l’attenzione sui fatti. Occorre però dire che qui il terrorismo non c’entra nulla, ma c’entrano altri fattori.

Ludwigshafen non è un impianto qualunque, è la sede dal 1865, da oltre 150 anni, di uno dei maggiori stabilimenti chimici del mondo, con un’area di 10kmq e con 39.000 degli oltre 100.000 dipendenti di BASF SE.

Badische Anilin- und Soda Fabrik (Fabbrica di Anilina e Soda del Baden) è il nome del gruppo BASF che conta più di 200 tra filiali e joint venture e possiede siti produttivi in 50 paesi in Europa, Asia, Nord e Sud America. Alla fine del 2015, la società impiegava 112 430 persone, di cui più di 50 000 solo in Germania. BASF ha clienti in più di 170 paesi e fornisce circa 8 000 diversi prodotti in molti settori dell’industria.

Di incidenti Ludwigshafen ne ha visti parecchi.

Il primo fu anche il più famoso; 95 anni fa di questi tempi, il 21 settembre 1923, un silo contenente 4500 tonnellate di una miscela di nitrato di ammonio e di solfato di ammonio esplose uccidendo fra le 500 e le 600 persone e facendo 2000 feriti.

Qui sotto una immagine della distruzione causata, con in primo piano il cratere: l’esplosione fu stimata in 1-2 kilotoni e danneggiò gli edifici fino a 50 chilometri di distanza.

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Abbiamo parlato già del potenziale esplosivo di questa molecola, il nitrato di ammonio, usato come fertilizzante e come esplosivo e la cui natura si è scoperta solo col tempo e dopo molti morti.

All’epoca si riteneva che mantenendo la percentuale del nitrato nella miscela sotto il 60% non potesse avvenire nulla di serio; in effetti la cosa è parzialmente vera, nel senso che i problemi iniziano quando la percentuale di nitrato raggiunge il 50% e crescono fino al limite critico del 60; all’epoca i miglioramenti nei metodi di produzione e la riduzione dell’umidità del prodotto ottenuto consentirono alla zona di stoccaggio di raggiungere il limite critico.

Nel silos di contenimento il materiale si ammassava e si induriva; per aprirsi la strada gli operai usavano piccolissimi cariche esplosive di dinamite; avete capito bene, dinamite usata “dentro” il silos di nitrato di ammonio. Tale procedura ripetuta per decine di migliaia di volte era relativamente sicura nelle circostanze in questione, ma non completamente; le modifiche dell’umidità relativa, e la non perfetta omogeneità della miscela probabilmente portarono a superare il limite pratico del 60% e si verificò l’esplosione.

Ma Oppau non fu l’unico incidente di quel sito.

Nel 1943 20 ton di butadiene e butilene esplosero; si era durante la guerra e l’incidente ebbe forse poco risalto in quanto tale. Si ritiene che in questo caso abbia avuto un ruolo il cosidetto fenomeno UVCE (Unconfined Vapor Cloud Explosion), che giocò un ruolo anche nel successivo incidente.

Nel 1948 un secondo gravissimo incidente provocò 245 morti e oltre 3000 feriti.

In questo caso lo stabilimento era denominato allora Farbenindustrie e produceva coloranti. Composto di 18 edifici fu completamente distrutto. Una cisterna contenente 30 ton di dimetiletere fu all’origine della tragedia

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Francobollo commemorativo della dell’incidente del 1948

Nel 1953 ci fu una fuga di diossine alla BASF, il 17 novembre 1953 negli impianti di Ludwigshafen, su una linea di produzione di Triclorofenolo. Il primo incidente importante con diossine prima di quello di Seveso.

 Nel 2004 25 gennaio affondamento nel Reno di una chiatta che trasportava, per conto della BASF, 2400 tonn. di acido solforico da Ludwigshafen ad Anversa.

Il 29 ottobre 2014 esplosione durante uno scavo presso l’edificio dello Heartliner, a Ludwigshafen, durante lavori della Basf: 1 morto e 30 feriti.

Quest’anno il settimanale Focus sotto il titolo “La inquietante serie della BASF” riporta ben 15 incidenti avvenuti a Ludwigshafen con le critiche di Verdi e Linke locali che si chiedono se “l’impiego di aziende in subappalto” possa essere il motivo dei tanti guasti e la difesa dell’azienda che giustifica tale serie con “lavori di ammodernamento di diversi impianti.

L’elenco potrebbe essere più completo, ma concludo con questa riflessione finale sugli incidenti più recenti le cui cause esatte non si conoscono ancora:

Qualora nell’analisi sulle cause dell’incidente emergesse che tra le concause degli incidenti ci fossero state l’errata o mancata manutenzione, l’obsolescenza di parti d’impianto non sostituite nei tempi programmati saremmo di fronte ad un fatto nuovo per quanto riguarda l’immagine dell’industria chimica tedesca.

(http://www.diario-prevenzione.it/index.php?option=com_content&task=view&id=5096&Itemid=2)

Tuttavia, abbiamo visto come la storia insegni  non così nuovo.

I prefissi orto–, meta– e para– nella nomenclatura chimica

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati*

Sebbene i prefissi orto– (o-), meta– (m-) e para– (p-) siano ormai desueti, il loro uso è noto soprattutto per la loro applicazione ai vari isomeri disostituiti dei derivati benzenici, introdotta dal chimico Wilhelm Körner[1] a partire dal 1866. Il primo a impiegare il prefisso orto– fu il solito grande Jöns Jacob Berzelius nel 1830[2] a indicare l’acido fosforico (H3PO4) di cui aveva determinato la composizione elementare.

Nel 1833 Thomas Graham[3] suggerì il termine acido metafosforico per il prodotto di deidratazione HPO3. All’epoca infatti, nell’ambito della teoria dualistica (v. nota 2), gli acidi erano considerati idrati dei corrispondenti ossidi acidi sicchè Graham pensava l’acido metafosforico come monoidrato di P2O5 (P2O5H2O ≈ 2HPO3), derivato per disidratazione dal genitore acido fosforico, che egli considerava come il triidrato di P2O5 (P2O53H2O ≈ 2H3PO4).

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Wilhelm Koerner

Nel 1859 William Odling[4] propose l’uso del prefisso orto- per designare l’acido corrispondente al più alto grado di idratazione e applicò la risultante nomenclatura orto-, meta- ai sali di vari ossiacidi inorganici, inclusi silicati e fosfati.

L’etimologia dei tre prefissi deriva dal greco (sappiamo che Berzelius oltre a essere un grande chimico era anche un fine umanista) infatti il prefisso orto- viene dal greco orto, che significa “vero” o “corretto”, come nella parole ortodosso o ortodonzia. Il prefisso meta- viene dal greco meta, che significa “segue” o “dopo”. Così la parola metafisica, ad esempio, è il risultato del fatto che i primi divulgatori delle opere di Aristotele disposero i suoi scritti in modo che quelli che trattavano temi speculativi seguissero o venissero dopo quelli che si occupavano di fisica. Allo stesso modo, il prefisso para- viene dal greco para, che significa “simile a” o “simili”, come nella parole parafrasi o parafarmacia. Va notato che, in questo contesto, i prefissi orto- e meta- hanno una certa logica, infatti i composti orto- sono visti come i composti “veri o originali” e i meta- quelli che “seguono o derivano” dalla disidratazione.

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jons-jacobus-berzelius

Tornando alla chimica organica, è chiaro che dato il significato abbastanza vago dei tre prefissi in tale contesto, l’attribuzione dei termini orto-, meta- e para- rispettivamente agli isomeri 1,2, 1,3 e 1,4 è essenzialmente arbitraria. Infatti Körner utilizzò originariamente il prefisso orto- per indicare l’isomero 1,4, il termine meta per designare l’isomero 1,2 e il termine para per designare l’isomero 1,3. Il rifiuto dei chimici successivi di adottare la scelta originale di Körner ha portato all’altrettanto arbitrario attuale utilizzo, comunque adottato per la prima volta ufficialmente dalla Chemical Society di Londra nel 1879.

o-m-e-p-xileneTuttavia, nonostante questa scelta apparentemente casuale, si può immaginare un’interpretazione semi-plausibile per l’uso corrente dei tre prefissi. Uno dei significati minori per para è infatti “accanto” o “lungo il lato di” e questo potrebbe essere interpretato come il fatto che nell’isomero para i due sostituenti si trovano lungo una linea che li congiunge. Allo stesso modo, dal momento che meta può significare anche “oltre”, si può pensare che la formazione dell’isomero meta comporti lo spostamento di uno dei sostituenti una posizione più avanti di quanto si trova nell’isomero 1,2 (orto). Purtroppo, non è noto se tali considerazioni linguistiche abbiano effettivamente avuto un ruolo nella revisione delle scelte originali di Körner.

I termini orto e meta continuano ad essere utilizzati in chimica inorganica per descrivere ossiacidi e loro sali formalmente connessi per disidratazione, anche se è ormai noto che in queste reazioni sono coinvolte differenze nella struttura e nel grado di polimerizzazione.

Come ricordato all’inizio, l’uso di questi prefissi per indicare vari isomeri è ora limitato quasi esclusivamente ai derivati disostituiti del benzene, anche se occasionalmente l’utilizzo della vecchia nomenclatura persiste per alcuni composti strettamente correlati, come ad esempio i termini paraformaldeide e paraldeide per indicare vari polimeri di formaldeide e acetaldeide.

Infine, esiste anche il prefisso piro– (dal greco pyro, che significa fuoco), ad esempio l’acido pirofosforico (e suoi sali), H4P2O7 che si ottiene riscaldando l’acido ortofosforico (2H3PO4 → H4P2O7 + H2O). Il nome IUPAC di questo acido è acido difosforico, si tratta di un solido cristallino bianco molto igroscopico. Il prefisso si ritrova anche in chimica organica, ad esempio il pirogallolo (1,2,3-triidrossibenzene) che si ottiene per disidratazione dell’acido gallico, chiamato per questo anche acido pirogallico[5].

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*Questo post è sostanzialmente una traduzione ragionata dalla rubrica del Journal of Chemical Education: “Ask the Historian”: W.B. Jensen, The Origins of the Ortho-, Meta-, and Para- Nomenclature, J. Chem. Educ., 2006, 83, 356.

[1] Wilhelm (Guglielmo) Körner (1839-1925) chimico tedesco naturalizzato italiano, fu allievo di Kekulè a Giessen fino al 1866, nel 1867 fu assistente di Cannizzaro a Palermo e nel 1870 fu nominato professore di chimica alla Scuola Superiore di Agricoltura a Milano dove rimase fino alla morte. La sua attività scientifica fu rivolta in particolare allo studio dei composti aromatici naturali e sintetici. In questo contesto fu un pioniere nella determinazione della struttura dei derivati benzenici disostituiti.

[2] Un ampio resoconto delle monumentali ricerche pratiche e teoriche di Berzelius si trova in I. Guareschi, Jöns Jacob Berzelius e la sua opera scientifica, Unione Tipografico-Editrice Torinese, Torino, 1915. Scaricabile al sito:

http://www.liberliber.it/mediateca/libri/g/guareschi/jons_jacob_berzelius_etc/pdf/jons_j_p.pdf

[3] Thomas Graham (1805-1869) chimico scozzese, particolarmente noto per le sue ricerche sui colloidi fu il primo a separare i colloidi dai cristalloidi, usando un dispositivo che chiamò dyalizer, un rudimentale precursore della odierna macchina per la dialisi del fegato.

[4] William Olding (1829-1921), chimico inglese, contribuì allo sviluppo della Tavola Periodica e in chimica organica si occupò di idrocarburi.

[5] L’acido pirogallico fu ottenuto per la prima volta da Carl W. Scheele (1742-1786), chimico svedese, di cui abbiamo parlato a proposito del tungsteno (o wolframio).

Divagazioni sull’aglio e sull’aggettivo “chimico”

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Praticamente in tutti i libri divulgazione chimica si cerca di sfatare un mito piuttosto persistente. O per meglio dire si prova a fare in modo che la parola chimica, o chimico inteso come aggettivo, cioè inerente alla chimica e alle sue applicazioni non assuma una connotazione negativa. Che tende a trasformarlo di fatto nel sinonimo di nocivo o di sintetico, nel secondo caso contrapposto a naturale o biologico che invece suscita sensazioni decisamente più positive, e molto di moda oggi.
Quando mio padre con un certo orgoglio raccontava ad un vicino di casa che il mio lavoro era quello di chimico, questo signore invariabilmente ogni volta gli rispondeva in dialetto torinese che “Allora suo figlio è uno di quelli che ci avvelena tutti”. Io le prime volte tendevo a prendere un poco cappello, come si diceva una volta. Poi con il tempo sorridevo di questo siparietto e in qualche modo lo trovavo anche simpatico, ma solo perché conoscevo questo signore anziano, e sapevo che lo diceva senza nemmeno pensarci troppo su, influenzato dalle tante notizie di incidenti industriali che negli anni hanno offuscato l’immagine della chimica e di chi se ne occupa. Seveso e Bhopal su tutti.

impianto-chimico

Negli anni ho sempre cercato di parlare di chimica con chiunque mi chiedesse qualcosa, sia che non la conoscessero affatto, sia che invece l’avessero studiata o in qualche modo ne avessero avuto a che fare.
Con risultati altalenanti, ma rivendicando la mia passione per la materia e la sua divulgazione.
Recentemente è successa una cosa abbastanza simile e tutto sommato divertente con Valentina la mia collega (che è una biologa), con la quale lavoro ormai da quattordici anni nel laboratorio dove ci occupiamo entrambi di analisi di acque potabili e reflue.
Quando si lavora fianco a fianco per così tanto tempo ci si finisce per conoscere molto bene, si trova una naturale e non forzata divisione dei ruoli, e durante le ore di lavoro si chiacchiera di cose estranee al lavoro.
Con Valentina intraprendo spesso conversazioni che riguardano la cucina, il modo corretto di alimentarsi.
Si parla spesso anche di piatti tipici. Negli ultimi anni ci siamo anche aiutati a vicenda a ridurre il consumo di carne per motivi di salute, e sotto il mio martellamento anche per ragioni di sostenibilità, legate al consumo di acqua che l’allevamento intensivo richiede.
Quindi in pausa pranzo quando ci è possibile cerchiamo di recarci in posti di ristoro vegetariani o vegani.
La mia origine piemontese e il mio cognome di origine invece prettamente ligure (genovese per la precisione) fanno sì che tra le altre cose apprezzi piatti che nella loro preparazione prevedano l’uso dell’aglio. E che faccia fatica per esempio a considerare completo un sugo al pesto che non lo preveda tra gli ingredienti.

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Valentina al contrario pur apprezzandolo non ne sopporta troppo l’odore e come molti fa una certa fatica a digerirlo.
Pochi giorni fa quando in pausa pranzo le è stata servita una porzione di spezzatino di soia con funghi ha subito domandato al cameriere se nella preparazione del piatto, e segnatamente nei funghi trifolati vi fosse l’aglio. La risposta del cameriere è stata affermativa. Quindi lei ha cominciato a chiedere qualche informazione in più pur mangiando poi tranquillamente la consumazione che aveva ordinato.
Il cameriere le ha spiegato che nel locale dove abbiamo mangiato, l’aglio viene usato per cucinare il misto di funghi, mentre non si usa per piatti per esempio di soli funghi porcini perché ne coprirebbe troppo il sapore. E che si usa aglio liofilizzato, quello che si trova in commercio.
Quando il cameriere si è allontanato abbiamo iniziato a chiacchierare e Valentina mi ha detto che in effetti l’aglio trattato in quel modo le sembrava molto diverso da quello fresco (che pure lei usa in cucina ma che rimuove a fine cottura ) e che le ricordava “qualcosa di chimico”.

L’aglio essiccato che si trova in commercio differisce dall’aglio fresco per una diversa attività antibatterica, nella composizione e nella qualità dell’allicina,  nel colore e sapore.

I risultati di uno studio condotto in India e pubblicato sull'”American Journal of Food Technology” che ha messo a confronto quattro diverse tecniche di essicazione dell’aglio (essicazione con aria calda, a microonde, su letto fluidizzato, e liofilizzazione) ha mostrato che la liofilizzazione riduce certamente la quantità di umidità e trattiene la maggior parte degli oli essenziali, ma a scapito delle caratteristiche organolettiche del prodotto e della sua qualità complessiva. In questo studio le tecniche sono state confrontate valutando la riduzione di umidità (moisture loss ML), la capacità di trattenere gli oli essenziali volatili (retention of volatile oils VOR) , e la minima riduzione delle caratteristiche organolettiche (sensory quality scores). Verificando questi parametri sui vari tipi di essicamento la liofilizzazione raggiunge il massimo di riduzione di umidità pari al 98%   e di capacità di trattenere gli oli essenziali fino al 93%.  Ma la variazione di caratteristiche organolettiche che deve essere la minore possibile raggiunge tra tutte le tecniche il punteggio massimo pari a 19 su un valore massimo di 20.

La conclusione a cui giunge lo studio che probabilmente il miglior compromesso sia quello di effettuare prima un trattamento di essicazione su letto fluido e successivamente la liofilizzazione per ottenere aglio liofilizzato con il miglior compromesso tra costi, riduzione massima di umidità e qualità complessiva.

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Ritornando alla mia chiacchierata con Valentina in pausa pranzo abbiamo riflettuto insieme sull’attribuzione di ogni tipo di negatività che si tende ad associare alla parola chimica o chimico.
Alla fine abbiamo convenuto entrambi sul fatto che sia una cosa di fatto sbagliata e non vera, ragionando su atomi e molecole, sui punti di contatto tra chimica e biologia, e su molte altre cose. Anche dei composti solforati dell’aglio come l’allicina, e delle proprietà benefiche che l’aglio ha. Le ho anche ricordato che veniva chiamato giglio fetido, ma che ha moltissime proprietà benefiche a cominciare dalle proprietà antibatteriche che ne fanno un antibiotico naturale, fino alle riconosciute proprietà di riduzione della pressione del sangue.

Tornando all’aggettivo chimico e al sostantivo femminile chimica non mi piace che siano utilizzati come sinonimi che riguardano qualcosa di sempre negativo.
Non è che mi sfuggano gli inconvenienti che alla chimica siano legati, ma sento l’esigenza di divulgarla, di scriverne, e di farla conoscere. Non per un tentativo di riabilitazione che  a mio giudizio non è affatto necessario.
Ma per fare in modo che non venga considerata la figlia minore delle scienze e si liberi di una nomea che fondamentalmente non merita. Più la si conosce e la si approfondisce, più la si apprezza.
Valentina sa della mia intenzione di scrivere questo articolo, ed ha apprezzato ed approvato. E ovviamente sa che il nostro non è una sorta di derby calcistico chimici contro biologi. L’episodio avvenuto è uno dei tanti spunti. Di discussione e di conoscenza di cose non banali.

Qui il link dell’articolo sulla comparazione delle tecniche di disidratazione.

Effect of Different Drying Techniques on the Quality of Garlic: A Comparative Study

Vinita Puranik, Puja Srivastava, Vandana Mishra and D.C. Saxena

Biosensoristica alimentare.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Luigi Campanella, ex Presidente SCI

Mentre il problema primario per l’uomo nei tempi passati era il vincolo quantitativo, cioè la quantità di cibo a disposizione, negli ultimi decenni nei paesi tecnologicamente avanzati il problema si sposta verso nuove frontiere di qualità della vita. Gli alimenti devono mantenere le proprietà qualitative di freschezza e sensoriali, ma innanzi tutto devono garantire le proprietà igienico-sanitarie e nutrizionali fino al momento del consumo. In aggiunta, il consumatore desidera una qualità di prodotto costante nel tempo e indipendente dalla stagionalità delle produzioni agricole e dalle annate.

Oltre al ruolo primario di approvvigionamento di nutrienti per soddisfare le esigenze metaboliche, e alle funzioni psicologiche e di benessere insite nel mangiare, recenti studi indicano come l’alimentazione sembri assumere un ruolo sempre più importante nella modulazione di certi equilibri metabolici utili a coadiuvare il mantenimento di un buono stato di salute. I fattori che influenzano in modo benefico gli equilibri fisiologici e psicologici sono costituenti secondari degli alimenti quali fibre, antiossidanti, vitamine ed altri composti minori. Essendo i prodotti alimentari tipici del Mediterraneo particolarmente ricchi di questi composti bioattivi, può essere affermato che tali prodotti costituiscono di per sè alimenti funzionali.

E’noto che esiste una correlazione tra alimentazione e mantenimento della salute. Il miglioramento del regime alimentare di una popolazione, attraverso l’offerta ai consumatori di prodotti alimentari industriali opportunamente formulati, trasformati e conservati, sembra contribuire a ridurre i fattori predisponenti manifestazioni patologiche. L’abbattimento dell’incidenza delle patologie cronico-degenerative più strettamente correlate all’alimentazione, aumenta il benessere sociale e riduce la spesa pubblica.

Vi sono numerosi studi epidemiologici sull’assunzione di grassi saturi, colesterolo, antiossidanti, fibre, sale, e altri, che indicano l’esistenza di una correlazione con l’insorgenza di patologie cronico-degenerative. Ad esempio, nei Seven Countries Studies degli anni ’50, ma anche in studi più recenti, è stata individuata l’esistenza di una correlazione tra l’assunzione di certi componenti alimentari e la manifestazione di patologie cronico-degenerative. Informazioni di questo tipo, anche se non arrivano a definire il meccanismo fisiologico, danno indicazioni importanti sullo sviluppo di linee guida per la preparazione e la conservazione di prodotti alimentari.

scs-logo-in-header2Una maggiore consapevolezza dell’importanza di una migliore alimentazione per la prevenzione di malattie collegate alle abitudini alimentari produrrà notevoli vantaggi sociali e sanitari, sia per i singoli cittadini che per specifici gruppi della popolazione. Inoltre le componenti potenzialmente dannose talvolta presenti nella catena alimentare pongono in costante discussione la sicurezza degli alimenti.

countries-thumbLa caratteristica nutrizionale della alimentazione mediterranea è stata negli ultimi anni valutata da studi scientifici. La maggiore conoscenza dei composti presenti nelle matrici alimentari mediterranee e il mantenimento della loro bioattività lungo la filiera fino al consumatore è un fattore importante nel sostegno dei prodotti alimentari italiani sui mercati esteri.

In campo agroalimentare anche in seguito ai recenti avvenimenti, il concetto di qualità si riveste di innumerevoli accezioni, tra cui quello dell’igienicità, che gioca un ruolo basilare, poiché la purezza e la sicurezza del prodotto sono considerate una conditio sine qua non, una caratteristica di base, essenziale affinché l’alimento stesso sia fruibile. A questa accezione elementare se ne accostano altre di non meno interesse, quali l’aspetto sensoriale: tipico di ogni prodotto, normalmente dipendente da una serie di fattori tra cui la composizione, gli aromi, le stagioni produttive, l’andamento climatico, parametri per natura non totalmente controllabili dall’uomo e dalle sue tecnologie. A questo si affianca l’aspetto nutrizionale, ossia la capacità dei costituenti del prodotto di apportare elementi fondamentali per una dieta alimentare equilibrata e bilanciata, e soprattutto per prevenire carenze o eccessi che possono sconfinare nel patologico. In effetti, l’interesse per le caratteristiche nutrizionali e salutistiche del bene è sempre più rilevante, nel tentativo di preservare peculiarità e specificità del prodotto stesso, perciò l’attenzione posta alla qualità della materia prima, alle modalità di trasformazione e di distribuzione è sempre più focalizzata a proteggere e garantire nel tempo le caratteristiche intrinseche del prodotto.

biosens1I recenti sviluppi scientifici hanno contribuito enormemente ad accrescere da una parte le conoscenze sulle possibilità e le fonti di inquinamento e contaminazione, dall’altra le competenze e le tecniche per prevenirle e/o porvi rimedio. Tuttavia, spesso i metodi tradizionali di rilevamento specifico delle componenti principali e loro caratterizzazione e di controllo della sicurezza del prodotto non sono totalmente affidabili; si incorre nel rischio di determinazioni imprecise, inesatte, non tempestive, di verifica ex-post e non ex-ante/in-fieri.

Nel tentativo di sopperire a tali mancanze e deficienze, la ricerca tecnologica ha condotto a definire nuove tecniche, e una delle metodologie più recenti ricorre all’uso dei biosensori.

biosens2L’applicazione in ambito agroalimentare, benché abbia dato buoni risultati, è piuttosto limitata e poco diffusa, probabilmente a causa della mancanza di un’evidenza applicativa, della fissità dei metodi tradizionali di rilevamento, dei problemi relativi all’uso di campioni non preparati, dei costi per la ricerca e l’attuazione nel campo specifico del biosensore, del non riconoscimento a livello ufficiale.

In alcune regioni italiane si è registrato negli ultimi decenni un notevole sviluppo nel settore delle attività agricole, da cui è scaturito un rilevante impulso per le industrie di trasformazione degli stessi prodotti. Ponendosi in linea con la domanda di prodotti alimentari caratterizzati da genuinità, igienicità e salubrità elevate, ci sarebbe l’esigenza del potenziamento delle strumentazioni e delle capacità analitiche di laboratori riconosciuti a livello regionale per una certificazione riconosciuta in ambito comunitario. L’obiettivo sarebbe quello di accertare e di definire la rispondenza ai parametri fissati dalla normativa nazionale e comunitaria vigente e per assicurare l’assenza di sostanze tossiche e nocive per la salute umana nei terreni, nelle acque di irrigazione e nei prodotti agroalimentari. Infatti, l’accresciuta articolazione dei mercati e la più attenta osservazione dei consumatori, ha imposto alle imprese del settore agro alimentare la necessità di operare in condizioni di “Certificazione di Qualità dei prodotti”.

Un primo risultato da raggiungere è anche quello di produrre un nuovo impulso fra gli operatori del comparto, grazie ad un notevole ampliamento della fascia, di per sé già significativa di prodotti ad elevata qualità intrinseca, dichiarata e certificata. Un’iniziativa, certamente utile, sarebbe quella di aprire uno sportello destinato a fornire informazioni sulle opportunità della certificazione di qualità e sui servizi disponibili agli operatori del territorio per qualificare e certificare i prodotti agroalimentari. Non dimentichiamo infatti, come esempio di riferimento, che nel nostro Paese, l’interesse sempre più accentuato verso il problema tossicologico, ha comportato a livello governativo l’esigenza di incentivare studi scientifici e formulare specifici protocolli analitici per certificare l’assenza di fitofarmaci nei prodotti destinati al consumo umano.

Si veda anche: http://www.daa.cnr.it/index.php/it/food/95-i-biosensori-ed-il-settore-agroalimentare?jjj=1476247913666

La perovskite e la rinascita accademica del fotovoltaico.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Federico Bella*

perov1Se il 2015 è stato l’anno internazionale della luce, il 2016 è l’anno che ha visto la rinascita della ricerca accademica nel settore fotovoltaico grazie all’interazione luce/perovskite. Quest’ultima è un materiale ibrido (organico e inorganico, con formula CH3NH3PbI3), non solo in grado di assorbire l’intero spettro solare meglio di qualsiasi colorante finora sintetizzato nel campo del fotovoltaico di terza generazione, ma anche di trasportare sia elettroni che lacune con dei tempi caratteristici invidiabili nel campo dei semiconduttori.

Contrariamente a quello che si legge sui canali media che stanno dando luce a questa tecnologia emergente, la perovskite in oggetto non è un minerale! A ciò si rifà soltanto il nome “perovskite”, coniato nell’Ottocento dal mineralogista tedesco Gustav Rose in onore del Ministro della Corte Imperiale russa Lev Perovskij, grande collezionista di minerali. Il minerale a cui si fece riferimento risultò essere un ossido doppio di Ca e Ti (CaTiO3) con una struttura cristallina così particolare da poter ospitare un ampio spettro di elementi e mostrare quindi una grande varietà di proprietà fisiche.

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Ossido doppio di calcio e titanio.

Di questo scenario, la perovskite attualmente in voga nel fotovoltaico conserva solo la simmetria ortorombica, e i cristalli di CH3NH3PbI3 sono tipicamente ottaedrici.

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Struttura cristallina della perovskite CH3NH3PbX3 p (X=I, Br e/o Cl). Il catione di metilammonio (CH3NH3+) è circondato da ottaedri di PbX6.

Le celle solari a perovskite hanno sestuplicato la loro efficienza negli ultimi sei anni: dal 3.5 al 22%, mediante ingegnerizzazione delle interfacce tra i vari componenti del dispositivo (vetro conduttivo/TiO2/perovskite/conduttore di lacune/Au). Mentre la gara al record di efficienza ha visto protagonisti svariati gruppi di ricerca su scala mondiale, un tema altrettanto rilevante è stato a lungo accantonato: la stabilità di questi dispositivi. Va infatti sottolineato che queste celle a perovskite hanno tre grandi nemici: la luce UV, l’umidità e il calore (sopra i 60 °C). Non di poco conto per una tecnologia che è pensata, tra le altre cose, per l’applicazione in finestra! E, paradossalmente, pioggia e sole (col suo 5% di raggi UV) ne provocano il degrado e la completa perdita di funzionalità in pochissimo tempo, nei casi migliori dopo pochi giorni.

Science ha pubblicato la settimana scorsa un lavoro di ricerca sperimentale condotto dal Politecnico di Torino insieme all’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), al Politecnico di Milano e all’Istituto Italiano di Tecnologia, dal titolo “Improving efficiency and stability of perovskite solar cells with photocurable fluoropolymers”. In questo lavoro viene proposto un rivestimento realizzato in un materiale polimerico innovativo in grado di contrastare efficacemente l’invecchiamento delle celle solari a perovskite. I ricercatori hanno realizzato un rivestimento fluorurato di spessore micrometrico che funge da efficace barriera contro l’umidità e garantisce in più caratteristiche autopulenti ai pannelli solari quando esposti agli agenti atmosferici. Il rivestimento è stato realizzato tramite fotopolimerizzazione, una tecnica di polimerizzazione estremamente rapida, economica ed a basso impatto ambientale (è usata comunemente per le otturazioni odontoiatriche e il fissaggio dello smalto sulle unghie). Per contrastare l’invecchiamento dei materiali indotto dalla luce ultravioletta, il rivestimento polimerico è stato inoltre potenziato con molecole luminescenti in grado di convertire la luce ultravioletta presente nella radiazione solare in luce non dannosa per la cella solare.

Con efficienze prossime al 19% ed un’eccezionale stabilità quando sottoposte ad una serie di test di invecchiamento anche in condizioni estreme per diversi mesi, le innovative celle solari a perovskite proposte su Science confermano le notevoli prospettive di questa nuova tecnologia di conversione dell’energia solare che potrà competere efficacemente con i classici pannelli al silicio in ambito edilizio, ma anche essere accoppiata al silicio stesso in dispositivi tandem ad elevatissime prestazioni.

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* Federico Bella è ricercatore post-doc al Polito, dove si occupa principalmente di chimica dei materiali per la conversione energetica.

La chimica, l’acciaio e la nascita della rivoluzione industriale

In evidenza

 Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Giorgio Nebbia

L’acciaio, il re dei materiali da costruzione, 1400 milioni di tonnellate di produzione annua nel mondo, non avrebbe potuto diventare quello che è, indispensabile per ponti, scatole di conserva, edifici, cannoni, navi, pentole, automobili, eccetera, senza una buona chimica, dapprima impiegata empiricamente poi, col passare del tempo, applicata consapevolmente anzi arricchita a mano a mano che venivano inventati processi che permettevano di ottenere più acciaio, di migliore qualità a minor prezzo.

Benché il ferro sia uno dei metalli più abbondanti sulla Terra (https://ilblogdellasci.wordpress.com/2015/10/27/ferro-promesse-da-marinaio-e-piccole-storie-di-vita/), la chimica si è divertita a portarcelo via di mano trasformandolo dallo stato elementare in ossidi, idrati, carbonati, solfuri, attraverso il continuo contatto con l’ossigeno dell’aria e con le acque e i loro sali. Qualcuno deve avere scoperto, circa tremila anni fa, che scaldando in qualche modo quella terra rossastra si otteneva un materiale duro, un “metallo”, utile per frecce, corazze e spade, vanghe e martelli; più tardi i soliti abili cinesi e gli arabi avevano capito che la trasformazione degli ossidi in ferro era facilitata dal riscaldamento in presenza di carbone, ma soltanto nel 1600 si è cominciato a comprendere le reazioni chimiche che stanno alla base della siderurgia.

Tanto per cominciare, a capire che il carbone “portava via” l’ossigeno dagli ossidi liberando il metallo; l’operazione si poteva fare in piccole quantità per volta scaldando in piccoli forni fusori, i “bassi fuochi”, il minerale con carbone di legno, l’ingegnoso materiale ottenuto “copiando” quanto avviene durante gli incendi dei boschi. In pochi anni, nei primi decenni del Settecento, furono fatte le due scoperte fondamentali; nel 1709 Abraham Darby* (1677-1717) scoprì che si poteva condurre la stessa reazione di riduzione usando, al posto del fragile e costoso carbone di legna, il carbone coke che era ottenuto scaldando in assenza di aria il carbone fossile (lo stesso principio per cui la legna si trasforma in carbone di legna). La scoperta fu motivata anche dal fatto che i primi decenni della siderurgia avevano richiesto grandi quantità di legna e i boschi stavano rapidamente sparendo, un po’ come rischia di succedere oggi col petrolio.

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Il forno fusorio di Darby nel Coalbrookdale Museum of Iron

Del resto già nella metà del 1600 i birrai avevano scoperto che il carbone fossile usato come combustibile generava dei fumi che danneggiavano la qualità della birra e che il coke era invece un combustibile “pulito”. Il carbone coke, duro, privo di zolfo, resistente alla pressione, si prestava bene in siderurgia per la riduzione del minerale di ferro e Darby condusse la reazione in forni verticali, “altiforni”, in cui dall’alto era caricato coke e minerale e dal basso si soffiava l’aria necessaria per trasformare il coke in ossido di carbonio capace di trasformare gli ossidi di ferro in ferro fuso.

Gli altiforni furono ben presto perfezionati da Abraham Darby II* (1711-1763) quando prese in mano l’azienda del padre. L’altezza dell’altoforno fu aumentata, col che era possibile aumentare la produzione di ferro di ciascuna carica, e alla miscela fu aggiunto calcare che reagiva con le materie estranee del minerale formando una massa fusa di scorie, le “loppe”, che più tardi si sarebbero rivelati utili come ingredienti del cemento: al solito un rifiuto trasformato in materia prima.

altofornoNei primi decenni l’aria veniva insufflata fredda nell’altoforno; per diminuire il consumo di carbone, sempre nello spirito di fare di più con meno — una pratica che era ben presente agli imprenditori anche prima dell’ambientalismo — Jean Beaumont Neilson (1792-1865) nel 1828 brevettò l’idea di insufflare nell’alto forno aria preriscaldata col calore dei gas caldi che uscivano dall’altoforno. Per migliorare questo recupero di calore Edward Alfred Cowper (1819-1893) nel 1859 fece un’altra invenzione “verde” (https://ilblogdellasci.wordpress.com/2016/03/23/noterelle-di-economia-circolare-3-cowper/): dal fondo di un grande condotto metallico verticale, pieno di umili mattoni disposti in maniera alternata, i gas caldi provenienti dall’altoforno entrano, passano attraverso la massa dei mattoni, scaldandoli, e vengono fatti uscire freddi all’esterno; a questo punto i mattoni hanno immagazzinato gran parte del calore dei gas e il ciclo viene invertito; l’aria fredda esterna passa attraverso la massa di mattoni caldi, si riscalda e viene immessa, il “vento”, nell’altoforno, con cicli alternati. Con le “torri Cowper” (usate ancora oggi), fu possibile diminuire il consumo di carbone di 10 GJ per tonnellate di ghisa, un bel successo se si pensa che oggi il costo energetico della ghisa si aggira fra 15 e 20 GJ/t.

L’altoforno aveva l’unico inconveniente che il ferro assorbiva una grande quantità, fino al 5 percento, di carbonio per cui il prodotto fuso ottenuto era una lega ferro-carbonio, la ghisa o “ferraccio”, in inglese ha il dispregiativo nome di “pig iron”, meccanicamente fragile, adatta in molte applicazioni, ma non per la fabbricazione di lamiere e tubi per macchine utensili, navi e armi.

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René Antoine Réaumur

A dire la verità un chimico, René Antoine Réaumur (1683-1757), aveva spiegato già nel 1722, che la differenza fra ghisa e acciaio dipende dal contenuto di carbonio che nell’acciaio è solo dell’1 percento; nei decenni successivi furono sviluppati vari processi di trattamento della ghisa fusa in grandi padelle metalliche scaldate all’aria mediante agitazione con pale azionate da speciali operai, il puddellaggio. La lenta e faticosa operazione di puddellaggio, scoperta e brevettata nel 1784 da Henry Cort (1740-1800), consisteva sostanzialmente nella combustione, per esposizione all’ossigeno dell’aria, del carbonio della ghisa; il calore di combustione teneva fusa la massa di acciaio, a mano a mano che si formava, essendo il punto di fusione dell’acciaio superiore a quello della ghisa. Una volta capito il meccanismo della reazione di decarburazione della ghisa si trattava di passare dalla lenta e costosa operazione di puddellaggio ad un sistema più rapido e meno costoso.

Il 14 agosto 1856 il quotidiano inglese “Times” pubblicò per intero la relazione presentata due giorni prima alla riunione dell’Associazione britannica delle Scienze a Cheltenham, da Henry Bessemer (1813-1898), scienziato, imprenditore e inventore del primo processo per la fabbricazione su larga scala dell’acciaio. I lettori non potevano immaginare che quell’articolo avrebbe aperto una pagina della rivoluzione chimica. Il convertitore consisteva in un recipiente a pera che poteva ruotare intorno a due perni; la ghisa calda fusa, così come usciva dall’altoforno, veniva versata nella bocca del convertitore e veniva attraversata da una corrente d’aria preriscaldata; l’ossigeno ossidava la maggior parte del carbonio; il calore di combustione teneva fusa la massa di acciaio così formato che poteva essere fatta uscire inclinando “la pera” sui suoi perni. In questo modo diminuiva il tempo di trasformazione della ghisa in acciaio e quindi il costo dell’acciaio anche perché non c’era bisogno di apporto esterno di calore.

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Sir Henry Bessemer (1813-1898) ©MP/Leemage

E’ difficile immaginare oggi l’effetto che l’invenzione ebbe sull’economia inglese e mondiale e si capisce che il principale quotidiano inglese dedicasse all’invenzione la propria prima pagina. Bessemer è stato un importante personaggio e il lettore curioso potrà trovare l’autobiografia, riprodotta in Internet https://archive.org/details/sirhenrybessemer00bessuoft (visitato 4-10-2016), che racconta anche come Bessemer arrivò alla sua invenzione. Un convertitore Bessemer, con cui era possibile ottenere da 10 a 20 tonnellate di ghisa per volta, fu presentato all’esposizione di Londra del 1862 e attrasse subito l’attenzione; un primo convertitore fu installato in Italia nel 1865 nelle “Officine Perseveranza” di Piombino dove esisteva un altoforno a carbone di legna. L’impianto funzionò però soltanto due anni.

Ben presto ci si accorse che il convertitore Bessemer aveva alcuni inconvenienti; il suo interno era rivestito con un materiale refrattario siliceo, acido, e non riusciva a ossidare le ghise provenienti da minerali di ferro contenenti fosforo, come quelli della Lorena. La soluzione fu offerta dai cugini Sidney Gilchrist Thomas (1850-1885) e Percy Gilchrist (1851-1935)(li abbiamo già conosciuti: https://ilblogdellasci.wordpress.com/2015/05/06/chi-gli-ha-dato-il-nome-s-g-thomas-1850-1885/), che nel 1878 brevettarono la sostituzione del rivestimento refrattario siliceo del convertitore Bessemer con un rivestimento refrattario basico di calcare il quale fissava chimicamente il fosforo e anzi, una volta recuperato, rappresentava una fonte di fosfati di calcio adatti come concimi; altro esempio di recupero commerciale di residui di lavorazione, quelli che oggi chiameremmo materie prime seconde.

Un altro inconveniente era che nei convertitori Bessemer il processo di ossidazione era “troppo” veloce: una carica trasformava la ghisa in acciaio in un quarto d’ora e in così poco tempo non era possibile prelevare campioni e analizzare e controllare e eventualmente correggere la composizione della ghisa. Infine il convertitore Bessemer non poteva trattare i rottami di ferro che, nella metà dell’Ottocento, cominciavano a diventare disponibili in grande quantità in seguito all’abbandono di molti manufatti di acciaio.

Per recuperare l’acciaio da questi rottami ci sarebbe voluto un forno fusorio capace di trattare insieme i rottami, la ghisa e eventualmente il minerale di ferro, in modo da ottenere acciaio e leghe di acciaio della qualità voluta. Wilhelm Siemens (1823-1883) in Inghilterra aveva inventato, nel 1857, un forno dotato di un recuperatore di calore costituito da una massa di mattoni scaldati dai gas di combustione, un po’ come il “cowper”. Il forno Siemens era stato pensato per la fusione del vetro, ma l’industriale francese, Emile Martin (1794-1871) pensò che avrebbe potuto essere applicato anche alla fusione dei rottami ferrosi e mise a punto il forno che porta il nome Martin-Siemens per la produzione dell’acciaio.

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Illustrazione di un forno Martin-Siemens, tratta da “Manuel de la métallurgie du Fer” di Adolf Ledebur, 1895.

I primi forni entrarono in funzione in Francia nel 1863 e si rivelarono un successo. Il processo di trasformazione in acciaio dei rottami miscelati, in opportuna proporzione, con ghisa e con minerale, si svolgeva lentamente, in circa due ore, il che consentiva di prelevare periodicamente dei campioni del metallo fuso la cui composizione poteva essere corretta a seconda delle esigenze dei produttori; per le analisi furono sviluppati nuovi metodi rapidi il che fece fare dei progressi anche alla chimica analitica. I forni Martin-Siemens, ciascuno dei quali aveva una capacità produttiva molto maggiore di quella dei convertitori Bessemer, potevano così fornire leghe speciali e con essi l’acciaio passò dalla sua infanzia alla maturità industriale: la produzione mondiale annua di acciaio passò dalle 22.000 tonnellate del 1867 a un milione di tonnellate nel 1880 a 28 milioni di tonnellate nel 1900 (nel 2015 è stata di circa 1400 milioni di tonnellate). Il primo forno Martin-Siemens in Italia fu installato nel 1876 a Piombino.

Comunque anche il processo Martin-Siemens ebbe un suo declino e fu sostituito da due processi, quello elettrico per fondere i rottami e quello a ossigeno per decarburare la ghisa, tutti e due orientati ad un ulteriore risparmio energetico, ad una maggiore utilizzazione dei rottami e ad una minore utilizzazione dei minerali e della ghisa e dei relativi processi inquinanti. Ma ormai siamo nel XX secolo.

*(Nota: non ci sono ritratti dei due Darby perchè entrambi erano quaccheri e rifiutavano di farsi fare ritratti)

La sfida della molecola

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Il titolo di questo post è tratto da un racconto di Primo Levi contenuto nel libro uscito da Einaudi nel 1981 dal titolo “Lilit ed altri racconti” che raccoglie testi già pubblicati per la maggior parte su giornali e periodici.

lilithNel racconto viene descritta in maniera molto particolareggiata la gelificazione di una resina sintetica all’interno di un reattore industriale.

Primo Levi come ben si sa lavorò per la maggior parte della sua carriera presso un’industria di smalti e vernici a Settimo Torinese, nelle vicinanze di Torino.

La rilettura di questo racconto mi smuove molti ricordi e per diverse ragioni. A Settimo Torinese ho trascorso la mia giovinezza insieme alla mia famiglia, e successivamente dopo il mio trasferimento in provincia di Varese per tre anni ho lavorato anche io in una azienda dove venivano prodotte vernici e resine sintetiche.

levi21Mi ricordo perfettamente che il proprietario mi chiese se conoscessi il Dott. Levi (cosi si espresse) quando sostenni il colloquio di assunzione, visto che provenivo dalla stessa città dove lui aveva lavorato per molti anni, fino al pensionamento per poi dedicarsi a tempo pieno alla scrittura. Molto a malincuore dovetti dirgli di no. Era il febbraio del 1987. Levi era ancora in vita. La notizia della sua morte la sentii al giornale radio proprio mentre ero rientrato a casa dei miei genitori da Varese. Era l’undici di Aprile di quello stesso anno, un sabato. La notizia mi lasciò un profondo senso di malinconia. Non avevo ancora portato con me i libri che più amavo, e nella libreria guardai i risvolti di copertina dei suoi libri dove la data di morte ancora non compariva.

Nel racconto vengono descritte situazioni che ogni chimico che lavora nell’industria o in laboratorio ha potuto sperimentare personalmente. In particolare uno dei due protagonisti prova un fortissimo senso di delusione e frustrazione perché durante il suo turno di lavoro la reazione di polimerizzazione che gli è affidata non va a buon fine, e provoca la gelificazione dell’intera massa di reazione pari ad otto tonnellate di prodotto. E confida queste sue sensazioni con l’altro personaggio del racconto in cui si può riconoscere proprio Levi. Il racconto prosegue con la descrizione delle operazioni preliminari di caricamento e pesatura con le bilance automatiche, e il controllo del reattore durante le ore di turno.levi22

Non so se attualmente nell’industria chimica vengano ancora usati, ma quando vi ho lavorato io le rampe di temperatura della reazione venivano gestite tramite una camma eccentrica a punteria calettata su un orologio meccanico, e il procedere della reazione nel tempo veniva poi tracciato su un registratore rotante che può in qualche modo ricordare il tachigrafo di un camion.

nockenwelle_aniUn sistema sostanzialmente analogico che credo sia stato ormai sostituito da controlli computerizzati. Alla fine della reazione dopo i controlli di qualità che in sostanza erano controlli della viscosità a tempi prestabiliti si poteva procedere allo scarico del reattore al suo lavaggio ed alla predisposizione per le successive “cotture” (questo è il termine con cui si indicavano le reazioni di produzione delle resine, usato anche nell’industria della birra per indicare la reazione di fermentazione).

Analogamente a quanto Levi aveva già scritto riguardo alla distillazione: “Distillare è bello. Prima di tutto perchè è un mestiere lento, filosofico e silenzioso, che ti occupa ma ti lascia tempo ad altro, un po’ come l’andare in bicicletta.”, anche in questo racconto il protagonista nel tempo morto, prima che il procedere della reazione lo impegni con i primi controlli di viscosità inizia a pensare ad altro.

Ma non alle proprie cose o alla fidanzata. Inizia a pensare alle molecole roteanti all’interno di quel reattore.

Questo è un brano particolarmente significativo. “Insomma io me ne stavo tranquillo, non c’era motivo di preoccuparsi. C’era ancora da aspettare due ore prima di cominciare coi controlli e ti confesso che io pensavo a tutt’altro. Pensavo…beh si, pensavo a quella confusione di atomi e molecole che c’erano dentro quel reattore, ogni molecola come se stesse lì con le mani tese, pronta ad acchiappare la mano della molecola che passava lì vicino per fare una catena”.

Questa parte del racconto è quella fondamentale. Richiama alla mente i momenti in cui nel lavoro quotidiano ci formiamo un’immagine di quello che sta avvenendo in un reattore industriale come narrato in questo racconto, ma anche se stiamo lavorando in laboratorio in semplici operazioni di titolazione o nell’uso di strumentazioni di laboratorio più sofisticate.

levi23Nella nostra formazione di chimici abbiamo imparato a costruire dei modelli di molecole nelle loro varie rappresentazioni. Le più belle ed eleganti da questo punto di vista sono le formule di struttura. E poi le rappresentazioni spaziali di modelli molecolari che oggi si possono trovare in commercio per uso didattico.

Come chimici abbiamo sempre lavorato seguendo un filo rosso di conoscenza che parte da Democrito e attraversa i secoli per arrivare fino a giorni nostri. Cercando di penetrare le leggi della materia e verificando in maniera pratica quello che in tutto questo tempo si era teorizzato e poi verificato prima sperimentalmente, e poi nell’applicazione pratica del lavoro quotidiano.

Questa forma mentis è, a mio parere uno stimolo fondamentale. Negli anni del mio lavoro presso l’industria varesina di vernici mi veniva in mente mentre in laboratorio mi dedicavo alla produzione di piccole quantità di resina alchidica in un piccolo reattore da dieci chili, un tempo usato per le sperimentazioni su impianto pilota. Capitava anche a me di immaginare questa danza di molecole appena la prima molecola di acqua di condensazione veniva eliminata dalla massa di reazione. E sia pure per quantità di prodotto ridotte ho provato sensazioni molto simili a quelle del protagonista del racconto, Rinaldo. Cambiavano solo le dimensioni del problema, otto tonnellate di resina polimerizzata ed inservibile nel racconto, pochi chili nel mio.

Inutile dire che questo articolo è un invito a leggerlo questo racconto, per capire fino in fondo una ulteriore lezione ed una morale che si trova in chiusura di esso. In primo luogo l’etica del lavoro e l’impegno di narrare della chimica, sia essa di ricerca o di lavoro quotidiano. Ma anche la metafora su cui ognuno potrà riflettere del prevalere del caos sull’ordine che ci sforziamo di conseguire in ogni momento della nostra vita. Ancora una volta la chimica ci offre una chiave di lettura che va oltre il suo orizzonte di disciplina che studia composizione e trasformazioni della materia, per sfiorare argomenti di carattere filosofico. Con il suo vasto bagaglio di metafore.

 

Il concetto di gas ideale e la teoria cinetica classica

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati

Nel capitolo 0 del suo recente libro (Storia umana della matematica, Einaudi, 2016), Chiara Valerio[1] afferma che: “Tutto quello di cui Euclide parla, non esiste. Non esiste una retta senza spessore e non esistono circonferenze perfette….il punto…è ciò che non ha parti…I ragionamenti, i teoremi, le costruzioni e le dimostrazioni di Euclide si applicano solo a queste forme inesistenti…” Secondo l’autrice dunque ciò che maggiormente caratterizza il matematico è l’immaginazione. “Una immaginazione che non trasforma, ma crea”, riconoscendo comunque che quegli enti inesistenti “…sono gli elementi dell’unica grammatica che, oltre a descrivere e comunicare il mondo, ha permesso di costruire e gestire dispositivi che ci hanno mandato oltre le stelle fisse, e più in là.”

ideale1Insomma, estrapolando il ragionamento di Valerio, i matematici immaginano e creano, mentre fisici, chimici e naturalisti osservano, imitano e danno una rappresentazione della realtà usando peraltro quell’unica grammatica. Senza entrare in questioni di filosofia della scienza, di cui fra l’altro sono completamente ignorante, mi è venuto in mente un ente della fisica e della chimica del tutto inesistente ma che ha dato un contributo eccezionale alla descrizione di gran parte della realtà fisica, il gas ideale. Infatti, come dice l’aggettivo, il gas ideale non si può percepire, non si trasforma in liquido, insomma non esiste. È vero però che questo ente inesistente è stato immaginato per interpretare il comportamento dei gas “reali”[2]. Premetteremo quindi una breve storia dell’origine delle “leggi empiriche dei gas”. Queste leggi che stabiliscono le relazioni fra le grandezze macroscopiche di una determinata massa gassosa, pressione P, volume V e temperatura T, quando se ne variano due mantenendo l’altra costante, furono enunciate fra la seconda metà del XVII e la fine del XVIII secolo. La prima, che stabilisce la relazione fra pressione e volume di una massa gassosa a temperatura costante, fu enunciata per primo da Robert Boyle[3] nel 1662. Eseguendo molti esperimenti sull’aria contenuta in un tubo a forma di J chiuso all’estremità corta e in cui introdusse volta a volta quantità diverse di mercurio dall’estremità lunga[4] giunse a stabilire che “la pressione esercitata da una massa di gas è inversamente proporzionale al suo volume quando la temperatura viene mantenuta costante”[5]. Questa legge è stata la prima a essere espressa anche sottoforma di equazione. Il fisico francese Edme Mariotte (1620-1684) giunse alla stessa legge indipendentemente da Boyle ma più tardi, questo è il motivo per cui taluni testi si riferiscono a questa come legge di Boyle e Mariotte.

6-robert-boyle-1627-1691Fra il 1787 e il 1802 diversi scienziati, fra cui l’italiano Alessandro Volta (1745-1827), i francesi Guillaume Amontons (1663-1705), Jacques Charles (1746-1823) e particolarmente il fisico e chimico Joseph Louis Gay-Lussac[6], studiarono le variazioni di volume e pressione di una massa gassosa al variare della temperatura a pressione e volume costante rispettivamente. A Gay-Lussac viene generalmente attribuito il merito della formalizzazione di queste relazioni nel 1802, oggi note appunto come leggi di Gay-Lussac.

La prima, riguardante la variazione del volume al variare della temperatura a pressione costante, afferma che “il volume di una massa gassosa varia linearmente con la temperatura quando si mantiene costante la pressione”, matematicamente:

Vt = Vo(1 + αt)

dove Vo è il volume della massa gassosa a 0 °C, α è il coefficiente di dilatazione termica e t è la temperatura in gradi centigradi.

La seconda prende in esame la variazione della pressione con la temperatura e afferma che “la pressione di una massa gassosa varia linearmente con la temperatura quando si mantiene costante il volume”, matematicamente:

Pt = Po(1 + βt)

dove Po è la pressione esercitata dalla massa gassosa a 0 °C, β è il coefficiente di espansione e t è la temperatura in gradi centigradi.

Le due espressioni non sono solo formalmente analoghe ma fu trovato che, entro gli errori sperimentali, α = β ≈ 1/270.

gay-lussacLe leggi di Gay-Lussac furono enunciate parecchi decenni dopo quella di Boyle quando si ebbero a disposizione macchine pneumatiche e apparecchiature per la manipolazione dei diversi gas che si andavano via via scoprendo. Fu così possibile sperimentare su intervalli più ampi di volume e pressione e su gas diversi. Inoltre, ancora prima del 1824 era stato riconosciuto un limite inferiore per la temperatura (probabilmente per estrapolazione delle rette V o P vs temperatura), limite chiamato zero assoluto, e costruita una scala di temperatura basata su questo valore limite[7].

I tempi erano diventati maturi per costruire (immaginare?) un modello per interpretare il comportamento dei gas. Molti illustri nomi sono legati alla costruzione del modello di gas ideale, ad es. Daniel Bernouilli (1700-1782), Mikhail Lomonosov (1711-1765), Georges Louis La Sage (1724-1803), John Herapath (1790-1868), John James Waterston (1811-1883), tuttavia il primo e più semplice modello di gas ideale è stato creato da August Krönig[8] nel 1856 [1] e da Rudolph Clausius[9] nel 1857 [2].

Secondo tale modello:

1) il gas è costituito da particelle sferiche infinitesime indistinguibili, praticamente prive di volume, aventi però massa m (punti materiali);

2) le particelle sono in continuo moto traslazionale e occupano tutto il volume del recipiente che contiene il gas;

3) nel loro moto le particelle si urtano fra loro e urtano il recipiente che le contiene;

4) gli urti sono perfettamente elastici quindi conservano energia e quantità di moto;

5) il moto delle particelle avviene in tutte le direzioni in modo casuale, ma poiché il loro numero è molto grande, statisticamente il numero di particelle che si muove in una direzione è uguale al numero che si muove in qualsiasi altra direzione, inoltre il gran numero di urti mantiene inalterata la distribuzione delle velocità delle particelle;

6) sulle particelle non agisce alcuna forza se non durante una collisione, la durata di un urto è trascurabile;

7) dato che dalle leggi empiriche allo zero assoluto la pressione si riduce a 0, si suppone che l’energia cinetica delle particelle sia proporzionale alla temperatura assoluta: Ec = (1/2)m<v2>=kT, con <v2> velocità quadratica media.

Lo sviluppo formale di questo “ente inesistente” in base alla meccanica di Newton conduce alla seguente equazione per la pressione esercitata dal gas:

P = nm<v2>/3V

dove n indica il numero di particelle contenute nel recipiente, nota come equazione di Krönig e Clausius[10].

rudolf-clausiusL’equazione di Krönig e Clausius collega anzitutto le quantità macroscopiche pressione e volume alle grandezze microscopiche massa e velocità media delle particelle, inoltre se si moltiplica e divide il secondo membro per due e si sposta il volume al primo membro, si ottiene:

PV = (2/3)n(m<v2>/2) = (2/3)nkT

che è l’equazione di stato la quale regola la variazione simultanea delle tre grandezze macroscopiche che caratterizzano appunto lo stato di un gas. Questa equazione fu già ottenuta empiricamente da Benoit-Paul Emile Clapeyron nel 1834 combinando le leggi empiriche di Boyle e di Gay-Lussac: pv = C(267 + t) con t temperatura centigrada (nel 1850 R. Clausius la migliorò sostituendo il valore più preciso 273 a 267). L’equazione di Krönig e Clausius è però teorica, ottenuta dallo sviluppo formale del modello di gas ideale. Tale equazione contiene anche la conseguenza che uguali volumi contengono ugual numero di particelle (ipotesi di Avogadro, 1811) ma sembra che Krönig non ne diede molto peso, mentre questa implicazione fu sottolineata da Clausius con una certa enfasi.

L’equazione di Krönig e Clausius interpreta quindi il comportamento dei gas? Non proprio, perché essa (e tutte le sue conseguenze) sono rigorosamente valide solo per il gas ideale, cioè un qualcosa che non esiste.

Però…c’è un però. Fortunatamente per Boyle, Gay-Lussac (e per tutti noi) la Natura ha fatto sì che quasi tutti i gas, in condizioni non estreme di pressione e temperatura (segnatamente bassa pressione e temperatura al di sopra del punto di liquefazione) si comportano approssimando più o meno il modello ideale. La maggior parte dei gas a temperatura e pressione standard (298 K = 25 °C e 1) bar possono essere trattati secondo il modello ideale.

In figura sono riportate le isoterme per l’anidride carbonica.

ideale2Come si può notare, al disopra di 304 K (31 °C) il comportamento della CO2 approssima sempre meglio quello del gas ideale (l’isoterma 50°C segue praticamente la legge di Boyle).

I progressi successivi della teoria cinetica classica sono dovuti a J. C. Maxwell (1831-1879) e L. Boltzmann (1844-19069 ai quali si deve l’introduzione della meccanica statistica in fisica.

Questo post è nato con l’intento di mostrare che l’immaginazione non è prerogativa dei soli matematici. Ho riportato come esempio il modello di gas ideale, sono certo che qualcuno vorrà riportare altri esempi di oggetti chimici “immaginari” che hanno determinato il progresso della scienza.

[1] Krönig, A., Grundzüge einer Theorie der Gase, Annalen der Physik und Chemie, 1856, IX Band, 315–322

[2] Clausius, R., Ueber die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennenAnnalen der Physik1857, X Band, 353–379.

[1] Chiara Valerio (Scauri, 1978) ha conseguito un dottorato in matematica all’Università Federico II di Napoli. Ha scritto diversi romanzi e racconti. Collabora con Radio3 e con un programma televisivo.

[2] Tutti i gas del mondo fisico sono “reali”. Purtroppo l’aggettivo è usato spesso per distinguere i gas reali dai gas ideali (!), un errore ricorrente in molti libri di testo di chimica e in rete.

[3] Robert Boyle (1627-1691) anglo-irlandese, filosofo naturale, fisico e chimico. Per quanto riguarda la chimica, l’opera più importante di Boyle è il trattato The Sceptical Chymist (London 1661), trad. it. Il chimico scettico (Theoria, 1985), in cui oltre una feroce e ironica critica delle procedure e delle teorie alchemiche, sono contenuti i concetti di elemento e composto insieme all’ipotesi della struttura atomica della materia. Fu il primo a affermare che l’aria è un miscuglio di gas.

[4] Lo storico Robert William Theodore Gunther (1869 – 1940) come pure altri studiosi, attribuiscono a Robert Hooke, assistente di Boyle, la messa a punto dell’apparato sperimentale.

[5] In realtà questo fenomeno era stato notato per la prima volta nel 1661 da Richard Towneley (1629-1707) matematico e astronomo inglese e Henry Power (1623-1668) fisico sperimentale, misurando la pressione dell’aria con un barometro di Torricelli a varie altitudini. Boyle menziona Towneley nel suo trattato sull’aria, è comunque indubbio che la formulazione e formalizzazione della legge sia dovuta a Boyle.

[6] Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) fisico e chimico francese, noto, oltre per le due leggi sopra citate anche per la legge sulle combinazioni chimiche fra sostanze allo stato gassoso, per aver stabilito che l’acqua è costituita da due parti di idrogeno e una di ossigeno (insieme a A. von Humboldt) e per i suoi lavori sulle miscele acqua-alcool.

[7] Esiste una differenza di natura teorica fra scala assoluta della temperatura e scala termodinamica, la prima essendo essenzialmente empirica, la seconda basata sul Principio zero della termodinamica. Alla buona, la scala termodinamica assume lo zero assoluto come zero, la scala assoluta è arbitraria, ad es. nella scala Celsius lo zero assoluto vale -273.15 °C, se tale valore viene assunto come 0 allora le scale coincidono. In ogni caso l’unità di misura è il kelvin (K) in onore di sir William Thomson altrimenti noto come Lord Kelvin (1824-1807) matematico e ingegnere britannico che fu il primo a determinare il valore corretto dello zero assoluto a cinque cifre significative: 0 K = – 273.15 °C.

[8] August Karl Krönig (1822-1879) chimico e fisico tedesco è noto soprattutto per il suo articolo del 1856 sulla teoria cinetica del gas ideale.

[9] Rudolf Julius Emanuel Clausius (Rudolf Gottlieb, 1822 –1888) matematico e fisico tedesco è considerato uno dei fondatori della termodinamica classica, formulò il primo enunciato del 2° principio della Termodinamica e introdusse il concetto di entropia. Sua è la famosa massima: “L’energia dell’universo è costante, l’entropia dell’universo tende a un massimo”.

[10] Il lavoro di Clausius fu criticato dal meteorologo olandese cristo Buys-Ballot perché le velocità delle particelle gassose calcolate in base alla teoria risultavano esageratamente elevate. Buys-Ballot fu anche chimico, fisico e mineralogista. Sicché nel 1858 Clausius corresse il modello assumendo una “sfera d’azione” di diametro, d, per le particelle e introducendo il concetto di libero cammino medio, l, a indicare la distanza media percorsa fra un urto e il successivo. Per conservare l’idealità l deve essere abbastanza grande rispetto a d, ma piccolissimo rispetto alle dimensioni del contenitore.

Corruzione e fuga.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

 Giorni fa mi chiedevo su queste pagine quando la SCI dovrebbe prendere una posizione pubblica e mi pare che adesso ce ne sia l’occasione; di che si tratta? Ve lo spiego brevemente.

Pochi giorni fa su tutti i giornali sono comparse delle dichiarazioni del dott. Cantone, magistrato, Presidente dell’Autorità Nazionale Anticorruzione nel corso della tavola rotonda sul tema “I modelli organizzativi anticorruttivi tra pubblico e privato” tenutasi a Firenze. cantoneSiamo subissati di segnalazioni su questioni universitarie, soprattutto segnalazioni sui concorsi“.

E ancora

C’è un grande collegamento, enorme, tra fuga di cervelli e corruzione“.

Sull’università “proveremo a fare linee guida ad hoc, che non vogliono burocratizzare ma provare a consentire l’esercizio della discrezionalità in una logica in cui la discrezionalità però non diventi arbitrio, in cui discrezionalità significhi dare conto ai cittadini, non solo gli studenti ma tutti i cittadini perché l’università è il nostro futuro“.

L’università dovrebbe essere l’esempio, per rilanciare il nostro Paese. Le classifiche internazionali, purtroppo, in questo senso, e se non ci premiano una delle cause sta anche in una serie di vischiosità del sistema universitario. Non concordo che le università italiane sono baracconi burocratici; ma all’estero tutti credono che lo siano, e sappiamo bene quanto conti non solo il fatto di essere ma anche di apparire. E questo apparire costituisce un danno enorme per il nostro Paese“.

Ha detto anche altre cose su un caso specifico di corruttela e criticato la legge Gelmini, ma stiamo alle prime tre.

Le sue dichiarazioni hanno suscitato discussione e polemiche. In particolare Ciro Ciliberto, presidente della UMI, l’Unione Matematica Italiana, una associazione del tipo della SCI, ha scritto una lettera aperta in cui critica fortemente queste dichiarazioni e invita Cantone a correggerle o a precisarle.

ciro-cilibertoNella stessa lettera Ciliberto dice:

chiunque può segnalare quel che vuole e ”segnalare” non vuol dire un bel nulla, forse ”denunciare” vorrebbe dire qualcosa in più. Il grave è che le viene attribuita la deduzione che, da queste non meglio precisate ”segnalazioni”,  ne derivi che la corruzione dilaghi nelle università del nostro paese, al punto che, secondo lei, ci sarebbe ”un grande collegamento, enorme, tra fuga di cervelli e corruzione”. Dunque, la fuga dei cervelli sarebbe in gran parte motivata non dalla drammatica e ampiamente documentata carenza di fondi e investimenti per la ricerca che determina un enorme calo di competitività e attrattività del nostro sistema universitario, con conseguente mancanza di opportunità di lavoro decoroso per i nostri giovani più brillanti, ma semplicemente dalla casta baronale corrotta e inefficiente.

E inoltre:

il nostro ”corrotto” sistema universitario, questi giovani brillanti li produce, e sono bravi e tanto competitivi da trovare posto nelle migliori istituzioni di ricerca straniere. Questo vuol dire che, nonostante il vero e proprio accanimento dei vari governi che si sono succeduti negli ultimi circa dieci anni, nel tagliare fondi alla ricerca, il sistema incredibilmente funziona ancora, evidentemente grazie alla competenza e qualità dei docenti. I bravi ricercatori nascono sotto i cavoli, qualcuno deve aver loro insegnato qualcosa! O no?

E ancora: Quel che risulta a me, e che ormai è chiaro ai colleghi stranieri più attenti alle nostre cose, è che la situazione della ricerca in Italia è al limite della sostenibilità per le difficoltà economiche cui ho fatto cenno ed anche per le normative che alcuni politici hanno voluto appiopparci, che anche le dichiarazioni a lei attribuite sembrano giudicare viscose, paralizzanti e talvolta umilianti. Leggo infine che lei avrebbe annunciato per l’Università ”linee guida ad hoc, che non vogliono burocratizzare, ma provare a consentire l’esercizio della discrezionalità in una logica in cui la discrezionalità però non diventi arbitrio”, regole che servano a dar conto ”a tutti i cittadini, perché l’università è il nostro futuro”. Che l’università, la scuola, la cultura, siano il nostro futuro sono in molti ad affermarlo. Peccato che nessuno ne tragga l’unica conclusione sensata, e cioè che occorre investire meglio, e soprattutto molto di più di quanto non si faccia ora, investire quanto investono i paesi con cui vogliamo confrontarci e relazionarci.

Devo dire che condivido quasi completamente la valutazione di Ciliberto; è pur vero che il nostro paese è “ben piazzato” (cioè in fondo) nelle classifiche internazionali della corruzione e perfino della libertà di stampa, ma direi che il fatto che è ultimo in Europa per investimenti nella ricerca, nella didattica e nel numero di laureati siano una base materiale almeno altrettanto potente.

Luciano di Samosata (Contro un bibliomane ignorante) diceva: Una cosa terribile è l’ignoranza, fonte senza fine dei mali umani, diffonde una nebbia sui fatti, oscura la verità, e lancia un buio sulla vita individuale. Siamo tutti pedoni nelle tenebre

e noi ripetiamo in uno dei banner del blog:” Se pensi che l’istruzione sia costosa, prova con l’ignoranza” (Derek Bok -25° presidente dell’Università di Harvard).

Il nostro paese ha preso sul serio la sfida retorica di Bok e al contrario di TUTTI gli altri paesi europei ha ridotto di miliardi il già basso investimento in istruzione e ricerca, ha ridotto in 10 anni del 20% il numero di docenti universitari, ha bloccato il ricambio generazionale di fatto almeno dal tempo di Tremonti e della legge Gelmini; vi ricordate? Il primo miliardo lo abbiamo perso con loro, i ministri del tunnel dei neutrini!

Una delle scuse di questa strategia è stata la parentopoli, dimostrata dalle omonimie e denunciata in un famoso articolo da Stefano Allesina; peccato che l’articolo sia sbagliato. I casi di potenziale parentopoli denunciabili sulla base delle omonimie non superano l’1.36% del totale dei docenti.

Ma cosa è successo dopo? Nulla di diverso purtroppo.

Faccio due esempi recenti di come la riduzione di spesa e le regole burocratiche folli ci opprimono letteralmente e questo occorre dirlo ai giovani e a tutti. E su questo per fortuna Cantone la legge Gelmini la critica, in questo direi che si poteva cogliere l’unica sollecitazione giusta della sua perorazione (a parte ovviamente la PUNIZIONE a SEGUITO di DENUNCIA non di segnalazione dei casi di corruttela).

Il primo esempio è il PRIN; PRIN significa Progetti di ricerca di interesse nazionale e i fondi non venivano erogati da ben 4 anni, dal 2012; per qualche dato più ampio potete vedere qui. Ma la cosa che mi interessa far notare è che stiamo parlando di richieste per oltre 2 miliardi di euro e fondi per soli 91 milioni di euro; 4000 progetti di cui solo 300 sono stati finanziati, il 7.5% e con importi pari al 4% del totale richiesto, in definitiva ai progetti vincenti hanno dato comunque metà in media di quanto richiesto.

La corruzione cosa c’entra con questo?

Il secondo esempio sono le regole folli; la legge dice che il dottorato non può durare meno di tre anni; da questo si dedurrebbe che il percorso di dottorato che in tutti i paesi o quasi del mondo è superiore ai tre anni possa se le esigenze di formazione o di ricerca lo impongono essere in qualche modo supportato per OLTRE tre anni; ma invece l’ultimo ritrovato della burocrazia ministeriale è che l’interpretazione autentica è che la durata sia al MASSIMO tre anni; si veda qui in particolare art.8 comma 6.

Se ne deduce che se non finisce in tre anni giusti lo studente è fregato e i soldi spesi già sono persi. Nessuno sta chiedendo allo stato di metterci i soldi ma almeno di lasciarli usare quando ci sono.

Ovviamente si possono trovare trucchi perfettamente legali, l’Italia è “la patria del diritto” ma anche dei legulei e dei trucchetti, ma non credo che Cantone dicesse questo.

O forse no, dopo tutto anche Cantone si occupa di diritto.

Voi che ne dite?

Chimicappello.

In evidenza

a cura della Redazione del Blog

Cari colleghi,
da qualche giorno questo blog ha superato il traguardo dei 500.000 contatti da quando esiste (circa 4 anni); non è un numero enorme, ma da comunque il senso dell’impegno di chi ci ha lavorato e della presenza realizzata fra il pubblico; corrisponde a meno di 1000 contatti per ciascuno in media dei post pubblicati; tuttavia dobbiamo dire che siamo solo parzialmente soddisfatti perché soprattutto la partecipazione all’attività editoriale dei soci SCI e degli iscritti agli ordini, sebbene presenti è di gran lunga inferiore alle esigenze e anche alle aspettative. Come sapete si tratta di un blog non  speculativo, ma problematico e promozionale di forme di confronto e di partecipazione, di stimolo per i più giovani.
Se considerate che fra SCI ed Ordini abbiamo circa 13.000 persone raggiungibili vi fate subito un quadro della situazione; certamente il blog può cambiare e migliorare, ma d’altra parte c’è una situazione di base che diremmo manifesta. Ed è la solo parziale disponibilità dei chimici a partecipare alla divulgazione e al dibattito sui temi di chimica e società. Abbiamo altre volte indicato in circa 100.000 il numero di laureati della nostra disciplina in Italia, di questi una piccola parte, attorno al 10% sono organizzati in associazioni di qualche tipo e di questo 10% ancora il 10% partecipa in qualche modo alla vita culturale della chimica; sono numeri che si possono ottenere dal traffico nostro ma anche dai risultati di altri blog e siti; questa rozzissima regola del 10% mostra la difficoltà ad attrarre il grande pubblico, ma prima di tutto a coinvolgere perfino noi stessi. Dove sono i chimici che lavorano nell’industria, nelle dogane, nelle struttura sanitarie pubbliche e in tutte le altre istituzioni del paese? Si facessero vivi!

Facciamo allora un appello a voi tutti ad una maggiore partecipazione in termini di contributi scritti e in termini di discussione e diffusione; l’importanza della nostra disciplina dal punto di vista applicativo e sociale non è affatto diminuita, anzi: eppure questo non sembra stimolare la discussione; in parte si tratta di una tendenza presente nella nostra vita sociale, chiudersi nel proprio guscio, in parte di una tendenza specifica che l’ambiente dei chimici italiani vive da alcuni decenni. Più collaborazione si riesce ad ottenere, più il dibattito diventa uno strumento di approfondimento e confronto. Necessario anche per contrastare alcuni vecchi difetti italiani: preoccupante tendenza all’analfabetismo di ritorno, pigrizia nella lettura e di conseguenza un proliferare di leggende e inesattezze anche su temi di interesse generale.
Cerchiamo di uscirne; i problemi delle risorse e dell’energia chiedono una maggiore applicazione di una scienza e di una chimica volte al bene comune e non all’interesse economico di pochi; senza la partecipazione democratica e massiva alle discussioni e alle decisioni in corso non è detto che le cose migliorino.
Scienza e democrazia sono legate; scienza vuol dire conoscenza e conoscenza vuol dire partecipazione, un aspetto irrinunciabile della democrazia; se la democrazia al momento è la peggior forma di governo (eccettuate tutte le altre), la scienza è oggi, più che il mero tempo di lavoro, la principale forza produttiva; al di fuori della scienza spettacolo e di una scuola pubblica solo parzialmente efficace, le due cose si legano con difficoltà, eppure una scienza senza democrazia è un mero strumento di dominio sociale e una democrazia senza scienza è tecnicamente insostenibile in un mondo di quasi 8 miliardi di persone.
Siamo chiamati a contribuire a costruire un mondo basato su produzione circolare, energie rinnovabili, equità sociale, cultura critica diffusa; la chimica ha un ruolo enorme in tutto ciò; senza di essa, senza la scienza più in generale  e senza la cosciente partecipazione di chi la applica l’obiettivo è irrealizzabile; di più l’umanità va incontro a problemi crescenti.
Il blog è solo una goccia nel mare, ma almeno a questo la redazione sa di poter contribuire e vi esorta a fare altrettanto.

Tungsteno o Wolframio: due nomi per lo stesso elemento

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati

(Per questo post ho ampiamente attinto alla rubrica del Journal of Chemical Education: “Ask the Historian”: W.B. Jensen, Why Tungsten Instead of Wolfram?, J. Chem. Educ., 2008, 85, 488-489.)

Il Tungsteno, simbolo W (da wolframio, appunto) è l’elemento 74 della Tavola Periodica. E’ un metallo di transizione e, per sue proprietà metalliche (alto punto di fusione 3422°C, conducibilità elettrica 1,89 × 107 S/m, durezza 7,5) ha trovato e trova molteplici applicazioni, dagli acciai rapidi alla pesca sportiva, dalla radiologia alle pale per turbine. Ma il suo uso più conosciuto è nei filamenti per le (ormai vecchie) lampadine a incandescenza. Abbastanza noto è il libro del medico scrittore Oliver Sachs, “Zio Tungsteno” (Adelphi, 2006), con i ricordi del giovane Sachs che nell’infanzia e adolescenza si interessò moltissimo alla chimica.

zio-tungstenoVediamo una breve storia del tungsteno (wolframio) per capire l’origine dei due nomi dati a questo elemento.

Nel 1747 il chimico e mineralogista (nonché farmacista e medico) svedese Johan Gottschalk Wallerius (1709 – 1785) descrisse un nuovo minerale presente in Svezia che, a causa della sua pesantezza, chiamò tung sten, che in svedese significa “pietra pesante” (oggi: wolframite[1]).

wolframite

wolframite

tunsteno-metallo

tungsteno-metallo

Nel 1781 il chimico Carl Wilhelm Scheele[2], anch’egli svedese, riportò la scoperta di un nuovo “ossido acido” in questo minerale che, a causa di ciò, chiamò ossido tungstico acido. Due anni più tardi, i fratelli Elhuyar (Fausto e Juan José, chimici spagnoli) isolarono lo stesso ossido dalla wolframite e si accorsero subito che si trattava dello stesso composto scoperto da Scheele il quale, in conformità alla nomenclatura francese in uso all’epoca, chiamò nel 1784 il metallo contenuto nell’ossido tungsten regulus.

Tuttavia, nella successiva riforma della nomenclatura chimica del 1787, Lavoisier e collaboratori rifiutarono l’uso del termine “regulus” per nominare i nuovi metalli poichè esso non si accordava con la proposta di nomenclatura per i composti binari[3]. Di conseguenza la parola regulus fu eliminata (allo stesso modo per molibdeno e manganese) e il termine accorciato in tungstène, rendendo così il nome del metallo identico al corrispondente nome comune (tung sten) del minerale da cui sarebbe stato estratto. Robert Kerr, traduttore e divulgatore della riforma lavoisierana in Gran Bretagna, tradusse in tungsten il termine tungstène.

Sebbene anche i chimici tedeschi adottarono infine la nomenclatura riformata di Lavoisier e colleghi, preferivano spesso usare vocaboli derivati dal greco antico, ad esempio Sauerstoff invece di ossigeno, Wasserstoff invece di idrogeno[4]. La letteratura chimica tedesca e scandinava di questo periodo fu anche più strettamente affine alla letteratura mineralogica rispetto a quella inglese e francese, ciò che provocò ulteriori problemi rispetto al termine tungsteno, perchè i mineralogisti cominciarono a favorire l’alternativa wolframio per il nuovo metallo in onore del suo isolamento dal minerale wolframite. La confusione aumentò con la proposta di chiamare scheelium il metallo, in onore del suo scopritore, Scheele.

carl-wilhelm-scheeleCosì nel 1791 la versione tedesca del famoso dizionario della chimica di Macquer elencò il metallo solo alla voce “Wolfram”, mentre il dizionario tedesco Remler del 1793 riportò wolfram, tungsten e scheelium come sinonimi. In netto contrasto, dizionari chimici inglesi e francesi di questo periodo non fanno menzione di queste alternative e utilizzano solo il nome adottato da Lavoisier e dai suoi collaboratori o il suo equivalente inglese.

Entrambi i nomi tungsteno e scheelium riflettono il fatto che l’elemento in questione è stato scoperto da uno svedese e quindi vi è una certa ironia apprendendo che il grande chimico svedese Jöns Jacob Berzelius raccomandò che, almeno nella letteratura chimica nord-europea, l’elemento dovesse essere indicato con il nome wolfram. Ciò anche a causa dell’introduzione di Berzelius del nostro attuale simbolismo chimico (intorno all’anno 1814), in cui ogni elemento è rappresentato da una o due lettere del suo nome latino o latinizzato (v. link in nota 3). Al fine di distribuire più equamente i simboli su tutto l’alfabeto, Berzelius insistitè su alcune scelte “inusuali”, molte delle quali suggerite dalla sua conoscenza dettagliata della letteratura mineralogica e la sua preferenza per il latino, come natrium invece di sodio, kalium invece di potassio, tantalio invece di niobio, e naturalmente, wolframium o wolfram invece di tungsteno.

Commentando quest’ultima scelta nel suo famoso libro di testo, Berzelius sostenne:

scheelite

scheelite

Anche se alcuni chimici hanno suggerito che dovrebbe essere chiamato scheelium in onore di Scheele, non solo questo nome non si adatta bene alla lingua svedese, ma l’immortalità del nostro connazionale non richiede un tale sostegno supplementare; così la mia preferenza è andata al nome wolfram[5].

Il simbolismo di Berzelius fu rapidamente adottato dalle comunità dei chimici tedeschi e scandinavi, ma l’impatto sugli inglesi e sui francesi è stato molto più lento. In effetti, i simboli di Berzelius erano rari nei libri di testo inglesi e americani precedenti il 1840, dopodichè la discrepanza tra il nome tungsten e il simbolo W è stata considerata solo un altro caso di un nome accoppiato con un simbolo sulla base di un latino alternativo (wolframium), non diversamente dal caso del sodio, Na per natrium. I chimici francesi, forse per spirito di rivalsa su quello che i tedeschi avevano fatto in precedenza con alcuni dei nomi proposti da Lavoisier, alterando alcuni dei suoi simboli, continuarono per un certo tempo a utilizzare Az per l’azoto e ovviamente Tu per tungsteno. Tuttavia, nell’interesse dell’universalità, prevalse il simbolo W per il tungsteno, anche se francesi e inglesi conservano ancora la scelta del nome originale di Lavoisier per questo elemento.

Infine, nel 1961 la IUPAC dichiarò ammissibili entrambi i nomi.

 

[1] In realtà la wolframite non è un vero e proprio minerale ma una miscela dei minerali ferberite e hubnerite, entrambi tungstati di ferro e manganese, il primo più ricco in ferro, il secondo in manganese. La wolframite ha una composizione variabile secondo la zona di provenienza. La wolframite, insieme alla scheelite (tungstato di calcio, CaWO4), rappresentano le principali riserve di tungsteno. La wolframite deve il suo nome al mineralogista irlandese Peter Woulfe (1727-1803) che nel 1779 dedusse che il minerale doveva contenere un nuovo elemento.

[2] Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), chimico svedese, scoprì per primo l’ossigeno (ma la scoperta è accreditata a Joseph Priestley), il molibdeno, il tungsteno, il bario e il cloro (queste scoperte furono poi attribuite ad altri, fra i quali Humphrey Davy). Scoprì gli acidi organici tartarico, ossalico, urico, lattico e citrico, come pure gli acidi fluoridrico, cianidrico e arsenico. Parlava essenzialmente in tedesco, lingua utilizzata all’epoca dai chimici e farmacisti svedesi.

[3] Sulla riforma della nomenclatura di De Morveau, Lavoisier, Bertholet e De Furcroy abbiamo parlato in un precedente post: https://ilblogdellasci.wordpress.com/2016/07/20/lorigine-della-nomenclatura-e-della-simbologia-chimica-moderna/

[4] Non mi meraviglio perché fino a quando sono stato studente, negli anni ’70, nelle etichette delle bottiglie Merck per l’acido cloridrico e l’acido nitrico c’era scritto Salzsaure e Salzspetersaure rispettivamente. Provate a vedere cosa vi suggerisce anche oggi il traduttore google a questo proposito…

[5] Il contributo di Scheele fu poi ulteriormente riconosciuto col nome scheelite dato all’altro importante minerale del tungsteno (v. nota 1).

Automazione, microfluidica e analisi chimica.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Luigi Campanella, già Presidente SCI

L’automazione rappresenta oggi nel laboratorio una via per migliorare produttività e qualità.

I chips microfluidici stanno divenendo il nuovo paradigma per l’analisi chimica in laboratorio. Nanocapillari costruiti in substrati planari usando la tecnologia del silicio si avviano a sostituire beakers e tubature per il trasporto e la manipolazione dei liquidi a livello dei sub microlitri. Diametri ridotti significano anche ridotto uso di agenti e di reagenti, migliorata qualità analitica, tempi più brevi di analisi ed accresciuto campo applicativo.

Un altro sviluppo di questi anni riguarda l’uso di microstrutture quali i micro-reattori per la sintesi chimica per applicazioni varie, dalla chimica combinatoria alla produzione industriale su vasta scala. Nanoreattori a livello del singolo enzima ( volumi inferiori agli attolitri) consentono di realizzare reazioni enzimatiche con una sola molecola di enzima nel volume di misura. La nanofluidica è perciò una tecnologia potenzialmente in grado di cambiare in modo fondamentale la nostra percezione delle scienze chimiche e della vita.

nano1Un microdispensatore è fabbricato in silicio con un trasduttore piezo elettrico. Una piccola goccia del volume di 50 picolitri è capace, attraverso operazioni multiple, di provocare un arricchimento al quale corrisponde un segnale che può essere mediato attraverso l’uso di un cromatografo liquido annesso al dispensatore. Per muovere piccole quantità di liquido dai contenitori di conservazione al reattore si può applicare il principio della goccia acustica. Una grande varietà di solventi, DNA, proteine, cellule in un volume dell’ordine dei microlitri possono essere così trasportate senza apprezzabile perdita di attività o di vitalità. Un trasduttore è accoppiato al fondo di microcapsule per produrre ultrasuoni capaci senza contatto di provocare la formazione di una goccia di soluzione o, analogamente, di volumi maggiori per lavaggi, mescolamenti, aggiunta di reattivi, risparmiando anche sui volumi da smaltire.

Il LabCD è una piattaforma microfluidica centrifuga che usa la forza centrifuga su un disco rotante per pompare o somministrare liquidi.

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JN Kuo Biomed Microdevices. 2014 Aug;16(4):549-58.

Uno dei grandi vantaggi di un test deve essere quello della velocità della risposta, soprattutto in medicina. Ciò spesso provoca un contrasto fra qualità e rapidità rinunciando alla prima per la per la seconda. Ci si chiede cosa sia meglio per il paziente. In effetti molto spesso la ridotta qualità analitica non deriva dalle caratteristiche del test ma dagli operatori non usi a tecnologie tanto innovative. Il dilemma suddetto pertanto merita come prima importante risposta quella di una più attenta formazione del personale addetto e descrizione molto più accurata e dettagliata dei relativi protocolli. Ci sono peraltro approcci per ridurre gli errori: un sistema qualità appropriato per le infrastrutture, metodi di controllo del sistema accurati, implementazione delle misure, computerizzazione dei dati; finora non molto si fa in questa direzione.

Lo scattering della luce di risonanza da parte di particelle è stato applicato a molti biotest. Queste particelle colloidali, per lo più metalliche, di nano-dimensioni irradiano energia come luce dispersa a seguito di illuminazione con luce bianca. Lo scattering della luce ha proprietà che sono controllate dalla dimensione delle particelle nonché dalla loro forma e composizione e sono prevedibili secondo appropriati algoritmi. Il segnale di luce prodotto da una singola particella è da 104 a 106 volte maggiore del segnale ottenuto attraverso i comuni fluorofori, con in più il vantaggio di non decadere né essere estinti. La superficie delle particelle può essere derivatizzata con differenti biomolecole che possono poi, legandosi con molecole bersaglio, produrre effetti specifici. Gli oggetti biologici vengono intrappolati mediante un metodo elettroforetico usando costrizioni geometriche fatte di materiali fabbricati mediante processi litografici. La costrizione è necessaria per costringere il campo elettrico in una soluzione conduttrice, come tamponi di forza ionica, cosi’ creando un gradiente di alto campo con un massimo locale. Cellule di batterio possono essere intrappolate e separate in flusso da cellule di sangue.

Il nanospray ( lo spray caratterizzato cioè da flussi molto bassi rispetto ai valori convenzionali) è tecnica poco robusta e poco riproducibile. Molto di questo comportamento risulta come una conseguenza dell’elevato numero di “spray modes” possibili a basse velocità. Quando queste tecnica è accoppiata alla cromatografia a gradiente la stabilità risulta in ogni caso complicata dalla variazione della tensione superficiale, della viscosità e della conducibilità della fase mobile. Piuttosto che usare la corrente ionica come monitor delle prestazioni dello spray vengono monitorate la geometria del cono, il getto e la coda ortogonalmente allo spettrometro di massa.nano2

Quelli descritti sono alcuni dei moderni sviluppi dell’analisi automatica dei quali quella finalizzata al controllo ambientale comincia a raccogliere i frutti in termini di prestazioni e di sofisticazioni strumentali.

Riferimenti:

K. Mawatari et al.   Anal. Chem. 2014, 86, 4068−4077

D.G. Haywood  Anal. Chem. 2015, 87, 172−187  (si può scaricare liberamente)

JN Kuo Biomed Microdevices. 2014 Aug;16(4):549-58.

Farmaceutica, nutraceutica, elettroceutica.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe.

La parola farmaceutica viene dal greco, probabilmente ha radici egiziane; è la scienza dell’uso del farmaco, parola di analoga origine che significa sia medicina che veleno, a conferma del fatto che il vecchio adagio del grande ParacelsoE’ la dose che fa il veleno” ha una tradizione millenaria; una nozione dialettica direi, nel senso hegeliano del termine, qualcosa che cambiando di quantità si trasforma nel suo opposto. Sembra un gioco di parole, ma in effetti è un risultato basilare della chimica applicata alla cura del corpo umano.

La farmaceutica tradizionale è stata uno dei maggiori successi della chimica, la pallottola magica che risolve i problemi medici, esemplificata dall’azione degli antibiotici nel risolvere la questione millenaria delle infezioni batteriche che mietevano milioni di vittime. Ma come l’uso sconsiderato degli antibiotici, sia nell’uomo che negli animali ci ha condotto ad una situazione estremamente rischiosa, per la quale oggi esistono batteri capaci di resistere a tutti i tipi di antibiotici conosciuti, così un po’ tutta l’impostazione tradizionale della pallottola magica segna il passo, perde splendore. Come abbiamo raccontato oggi si cerca di intervenire diversamente, destabilizzando la rete di contatti (Quorum Sensing )che i batteri se nocivi ed invasori stabiliscono all’interno dell’organismo umano attraverso il cosiddetto Quorum Quenching (https://ilblogdellasci.wordpress.com/2016/05/18/la-comunicazione-tra-batteri-1-parte/).

Le malattie croniche sembrano in molti casi difficilmente aggredibili in modo banale, con singoli farmaci, e contemporaneamente si è compreso il ruolo almeno in parte sia della genetica che dell’ambiente nella determinazione della malattia; il ruolo dell’inquinamento ambientale e della alimentazione nel favorire lo sviluppo dei tumori per esempio ha condotto all’idea che si può fare prevenzione o che si può perfino guarire da certi tipi di disturbi attraverso una alimentazione opportuna che elimini alcune componenti oppure che gestisca con equilibrio i diversi cibi o ancora come ci ha raccontato un recente post che introduca degli “integratori”, delle molecole che l’organismo possa sfruttare per combattere da solo gli effetti dell’invecchiamento o della degenerazione dei tessuti o dell’inquinamento. E’ il campo della nutraceutica.

Ma questa parola è a malapena entrata nel nostro vocabolario che un’altra “ceutica” fa il suo ingresso nel medesimo vocabolario, nel mercato e nella pratica clinica: la elettroceutica.

elettroceutica1Di cosa si tratta? Ne troviamo notizia nelle grandi riviste scientifiche ed una giustificazione nell’interesse che un colosso dell’industria farmaceutica GSK (che aveva fino a poco tempo fa un grande centro di ricerca in Italia, a Verona, dedicato allo sviluppo di farmaci per le terapie delle malattie nervose e mentali, poi chiuso), Google e grandi università statunitensi (come il MIT) e tedesche dimostrano sul tema, investendo massicciamente in questo nuovo settore con la convizione che entro pochi anni la medicina ne sarà rivoluzionata. Di che si tratta? Cosa è la elettroceutica?

L’idea base è relativamente antica; l’uso della corrente elettrica per guarire o uccidere ha una storia tutto sommato lunga e molte storie si potrebbero raccontare a partire dall’uso della “terapia anticonvulsivante”, volgarmente elettroshock. Nel 1870 il ricco Cornelius Vanderbilt cercava “dottori elettrici” per guarire e nelle prigioni americane la scarica elettrica è usata per i prigionieri condannati a morte (ancora una volta l’idea di Paracelso, è la dose che fa il veleno); d’altronde oggi è comune l’uso di apparecchi come il pacemaker cardiaco o il defibrillatore che usano potenziali elettrici per salvare la vita delle persone. Ma non solo: impianti neurali clinici come gli impianti cocleari per ripristinare l’udito, impianti retinici per ripristinare la vista, stimolatori del midollo spinale per alleviare il dolore o pacemaker cardiaci e defibrillatori impiantabili, non esterni, sono esempi di possibili applicazioni

Ma qui parliamo di qualcosa di ancora più sofisticato; il cervello controlla gli organi e ne riceve informazioni, c’è una rete di collegamenti sulla quale si può intervenire per ricavare informazioni, risolvere i problemi di funzionamento, in alternativa o in parallelo con l’uso di farmaci e si possono oggi individuare perfino gruppi o singole cellule ed agire in modo molto fine su di esse. Per fare questo, una volta conosciuto ed analizzato il sistema organico occorrono dispositivi impiantabili di dimensioni minime, dotati di elettrodi inerti, fissarli in loco e fornire loro energia o tramite sorgenti interne oppure tramite energia radiante inviata dall’esterno in forma elettromagnetica o acustica, compiti per cui la chimica dei materiali è una necessità.

  elettroceutica2La descrizione di questo nuovo possibile modo di aggredire i malfunzionamenti cellulari è diventata la nuova frontiera della pubblicità delle grandi case come GSK che si sono avviate su questa strada: oltre la farmaceutica.

Vi segnalo due articoli che potete approfondire, uno dell’MIT su Nature (Nature. 2013 April 11; 496(7444): 159–161) ed uno su Angewandte Chemie intitolato indovinate un pò: la Chimica dei cyborg (Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 13942 – 13957)!

 elettroceutica3Quest’ultima immagine è perfino inquietante, potrebbe prefigurare aspetti di controllo elettronico addirittura e il fatto che la DARPA, l’agenzia USA di ricerca delle forze armate, ci investa con lo scopo dichiarato di controllare la salute dei soldati sul campo non è tranquillizante; ma d’altronde la scienza ha sempre questo aspetto duplice, potere di vita E di morte (come ne “Il 27° giorno” Urania 154 di J. Mantley) in cui gli alieni invasori propongono una versione supertecnologica della pillola magica che ha letteralmente potere di vita E di morte, è sia bomba che soluzione universale dei mali, contemporaneamente.

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L’elettroceutica è la nuova frontiera della medicina oppure dobbiamo averne timore?

Sta a noi controllare il tutto e questo si fa entrando in campo, facendo divulgazione, abbandonando la torre d’avorio cari colleghi chimici, dibattendo insieme sul ruolo della scienza nella società contemporanea: la scienza e la tecnologia applicate in modo socialmente coordinato sono la forza produttiva principale, il semplice tempo di lavoro o il numero di lavoratori diventano sempre meno importanti. E’ per questo che discutere e divulgare gli sviluppi scientifici e le loro implicazioni sociali è un compito ineludibile, a cui come chimici e come cittadini non possiamo sottrarci. Voi che ne dite?

 

La sostenibilità ambientale del cuoio

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Biagio Naviglio**

(l’autore è ricercatore presso la Stazione Sperimentale per l’Industria delle Pelli e delle Materie Concianti Srl – Via Poggioreale 39 – Napoli e Presidente dell’ordine dei Chimici della Campania)

cuoio1Introduzione

Le componenti fondamentali della sostenibilità devono essere intese come :

– la capacità di generare reddito e lavoro per il sostentamento della popolazione (sostenibilità economica);

– la capacità di generare condizioni di benessere umano, inteso come sicurezza sul territorio,salute e diritti civili equamente distribuiti (sostenibilità sociale) ;

– la capacità di mantenere lo stesso livello di qualità e riproducibilità delle risorse naturali (sostenibilità ambientale).

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Le tre componenti della sostenibilità secondo una delle definizioni più comunemente accettate

Anche nel settore conciario la questione della sostenibilità ha guadagnato , negli ultimi tempi, una notevole attenzione tra i clienti del settore, i consumatori e la comunità in generale. Ciò anche perché ricerche di mercato hanno evidenziato che la maggior parte dei consumatori sostiene di essere orientata , a pari prezzo, all’acquisto di prodotti con migliori performance in termini di sostenibilità e di essere disposti a spendere di più , qualora le informazioni a riguardo siano attendibili e verificabili. Conseguentemente l’industria conciaria sta mettendo in atto tutte le strategie in grado di garantire il pieno rispetto delle diverse componenti della sostenibilità come ad esempio :

– la conformità alla normativa ambientale (scarichi idrici , rifiuti solidi , emissioni in atmosfera,ecc.);

– la valutazione del Carbon Footprint in accordo alla metodologia LCA (Life Cycle Assessment);

– l’uso delle migliori tecnologie disponibili (BAT- Best Available Technology)) per la riduzione dell’impatto ambientale;

– la conformità alla legislazione che regola la salute e sicurezza sul lavoro; il rispetto dei diritti dei lavoratori e nessun tipo di lavoro minorile;

– l’impegno nel garantire il benessere degli animali e la tracciabilità delle pelli grezze;

– la trasparenza e il “Made in” con l’impegno di comunicare l’origine della produzione del cuoio;

– la sicurezza degli articoli in cuoio e la tutela del consumatore con l’impegno del pieno rispetto della legislazione concernente le sostanze chimiche soggette a restrizioni in ambito REACH.

Struttura dell’industria conciaria italiana

L’industria conciaria italiana è tradizionalmente ed indiscutibilmente considerata leader sia a livello europeo (66% della quota sulla produzione europea) che mondiale (17 % della quota sulla produzione mondiale) ; le concerie italiane si trovano in una posizione di assoluta avanguardia anche per quanto riguarda la ricerca , le tecnologie e le strategie di mercato .

Il settore conciario italiano è tradizionalmente organizzato in quattro distretti industriali, ognuno con la propria specializzazione produttiva : Arzignano, Zermeghedo e Montebello in Veneto; S. Croce sull’Arno e Ponte a Egola in Toscana , Solofra in Campania e Turbigo e Castano Primo in Lombardia.

La principale specializzazione produttiva del polo conciario veneto riguarda la lavorazione delle pelli bovine grandi che vengono destinate ai clienti dell’imbottito (arredamento ed interni auto) , alla calzatura ed alla pelletteria.

Il distretto toscano si caratterizza per l’elevato grado di artigianalità e flessibilità delle produzioni, primariamente destinate all’alta moda; le lavorazioni riguardano soprattutto le pelli di vitello e le bovine medio-grandi, alcune delle quali utilizzate per la produzione di cuoio da suola.

In Campania , invece, esiste un polo conciario specializzato nella concia di pelli ovine e caprine per abbigliamento, calzatura e pelletteria.

Infine una significativa presenza conciaria permane in Lombardia , nell’area magentina, la cui specializzazione industriale riguarda la produzione di pelli ovicaprine destinate per l’alta moda.

Il processo produttivo conciario

Il lavoro di trasformazione delle pelli grezze in cuoio finito vanta tradizioni millenarie. La pelle è infatti da sempre uno dei materiali più diffusamente utilizzati dall’uomo per la fabbricazione di calzature, capi di abbigliamento e oggetti d’uso quotidiano di vario genere; nessun altro materiale è comparabile al cuoio per un così ampio range di applicazioni. Le inimitabili proprietà fondamentali del cuoio derivano dal fatto che esso è un biomateriale microporoso ed igroscopico con una elevata superficie interna della fibra collagenica. Queste caratteristiche permettono un adeguato controllo del flusso di calore, di umidità e di aria attraverso il cuoio e ne determinano le sue proprietà di comfort.

Il processo produttivo conciario è costituito da una serie di trattamenti chimici e meccanici che consentono la trasformazione della pelle grezza in cuoio finito; tali operazioni chimiche e meccaniche sono atte ad eliminare l’epidermide ed il tessuto sottocutaneo dal restante derma che viene convertito in cuoio. Quando la pelle è trasformata in cuoio, la sua struttura naturale è conservata ; tale struttura consiste in fasci di fibre di proteine, le proteine del collagene, che si intrecciano tra loro in maniera naturalmente tridimensionale in tutto lo spessore della pelle (figura 1)

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Figura 1: Struttura fibrosa della pelle

Il processo produttivo a ciclo completo prevede delle fasi ad umido e delle fasi a secco. Le fasi ad umido comprendono i cosiddetti lavori di riviera (rinverdimento, calcinaio, decalcinazione-macerazione), quelli di concia propriamente detti e le operazioni di riconcia, tintura e ingrasso. Le fasi a secco riguardano alcune operazioni meccaniche e il processo di rifinizione.

In figura 2 si riporta il diagramma a blocchi di un processo produttivo conciario a ciclo completo; a partire dalla fase di ricevimento della pelle grezza in conceria fino al cuoio finito. Nel diagramma si riportano non solo le fasi relative alla concia al cromo ma anche quella previste per la produzione del cuoio suola.

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Figura 2 : Schema del processo conciario

I problemi ambientali dell’industria conciaria derivano dal fatto che

  1. a) nel processo produttivo la maggior parte dei prodotti chimici utilizzati resta nei reflui allo stato originario o trasformati in derivati in quanto le quantità fissate sono quasi sempre inferiori a quelle fornite. Nel caso ad esempio della concia al cromo convenzionale, il rendimento di fissazione non supera quasi mai il 60/%. Ciò comporta da un lato elevati consumi e sprechi delle materie prime, dall’altro la presenza di elevate quantità di prodotti chimici negli scarichi con conseguente necessità di trattamenti depurativi.

Le acque reflue di concerie sono quindi caratterizzate oltre che dalla presenza del cromo trivalente , nel caso della concia con solfato basico di cromo, da elevate concentrazioni di sostanze organiche (COD – Chemical Oxigen Demand), di composti azotati , di sali (in particolare cloruri e solfati) , di solfuri , di tensioattivi e così via.

b)La trasformazione della pelle grezza in cuoio dà luogo ad una produzione di rifiuto pari ad oltre il 50% in peso della materia prima lavorata , oltre ai fanghi derivanti dalla depurazione degli scarichi idrici.

Per questi motivi l’industria conciaria è spesso considerata una attività altamente inquinante e pertanto nell’immaginario collettivo richiama cattivi odori , acque inquinate e un suolo contaminato

Come spesso avviene, quando si tratta di problemi ambientali, esiste un divario tra la percezione e la realtà del rischio.

La sostenibilità della materia prima (pelli grezze) e della sua trasformazione

L’industria conciaria si occupa sostanzialmente della trasformazione di un rifiuto dell’industria della carne e/o del latte in un prodotto industriale adatto ad essere valorizzato nella produzione di articoli in pelle e/o cuoio. Pertanto il cuoio può essere considerato come una soluzione ambientalmente sostenibile ad un reale problema di smaltimento di elevate quantità di spoglie animali che si originano dall’industria della carne.

Infatti la disponibilità di pelli grezze sul mercato dipende dalla quantità di macellazioni a scopo alimentare e non è in alcun modo influenzata dal fabbisogno dell’industria manifatturiera della pelle ; in sostanza il numero di animali allevati e macellati a fine vita è funzionale ai fabbisogni di altre industrie (carne , latte, lana, ecc.).

Per quanto concerne l’impatto ambientale (effluenti e rifiuti) del processo produttivo conciario è da tener presente che

Come accennato precedentemente l’industria conciaria italiana è prevalentemente strutturata in poli conciari; questo tipo di accentramento permette di affrontare in maniera razionale e mirata alcune delle problematiche ambientali legate alla lavorazione della pelle.

Ad esempio per far fronte alla domanda di disinquinamento delle acque è stata favorita, a partire dagli anni ’70, la costruzione di impianti di depurazione centralizzati di tipo consortile specializzati nel trattamento di acque a prevalente origine conciaria (questi impianti trattano, in genere, anche percentuali minori di effluenti urbani).

In quegli anni, mentre la politica ambientale tendeva ad esasperare i trattamenti depurativi a piè di fabbrica, la realizzazione di strutture centralizzate di depurazione, quali impianti di servizio di aree industriali per scarichi di difficile trattabilità, era stata fortemente voluta , sin dall’inizio, dagli operatori del settore per i molti vantaggi che tale soluzione comportava:

  • maggiore continuità ed affidabilità di esercizio ;
  • possibilità di impiegare tecnologie di tipo avanzato, insostenibili in proprio dai singoli insediamenti;
  • sensibile riduzione dei costi unitari di trattamento;
  • migliore trattabilità dello scarico complessivo ;
  • maggiori garanzie di controllo e minore impatto ambientale globale.

In sostanza, per il settore conciario, è stato anticipato il modello depurativo indicato successivamente nella normativa europea.

Attualmente in Italia gli impianti consortili trattano circa l’85% delle acque reflue conciarie mentre il restante viene trattato in impianti di singole concerie.

Se il trattamento depurativo è effettuato correttamente e l’impianto consortile è adeguatamente condotto, tutti i parametri delle acque (Cromo , COD , ecc.) in uscita rispettano i valori limiti previsti dalla legislazione vigente, con l’eccezione talvolta dei parametri cloruri e solfati. In genere, tuttavia, i valori di questi parametri non sono tali da produrre danni ai corpi idrici recettori e lo sversamento delle acque depurate è consentito da apposite autorizzazioni e/o deroghe regionali.

Per quanto concerne i rifiuti come ad esempio il carniccio , la rasatura e i ritagli di pelle (residui solidi specifici della lavorazione conciaria) essi vengono adeguatamente gestiti e valorizzati per la produzione di fertilizzanti , ammendanti , ecc., in particolare nei distretti industriali della Toscana e del Veneto.

Inoltre nel distretto conciario toscano viene effettuato , mediante un impianto centralizzato, il recupero del cromo trivalente; infatti opportuni trattamenti dei liquidi di concia al cromo esausti consentono il riciclo di tale conciante nel processo produttivo.

La problematica ambientale della concia al cromo

La ragione principale per la crescita della richiesta di conce alternative è la scarsa immagine del cromo e conseguentemente delle pelli conciate con tale metallo. Secondo quanto frequentemente contestato, una delle maggiori cause dell’inquinamento conciario è l’impiego per la concia di prodotti a base di cromo. In pratica la presenza di cromo nelle acque reflue e quindi nei fanghi di depurazione oltre che in alcuni residui solidi è uno dei punti più frequentemente citati da chi addita l’industria conciaria quale fonte di grave inquinamento. Ciò è dovuto anche al fatto che, talvolta, quando si dice che l’industria conciaria usa il cromo si tende a pensare che si tratti di cromo esavalente, che è notoriamente tossico e cancerogeno.

Tuttavia anche il cromo trivalente,utilizzato nel processo conciario sottoforma di solfato basico di cromo, è un metallo pesante e come tale soggetto a limitazioni nelle acque reflue e nei residui, anche se, per quanto è noto, non presenta particolari problemi né sul piano sanitario né su quello ambientale (è facilmente abbattibile come idrossido già a pH 4,5 circa e l’idrossido è quasi inerte in condizioni normali).

Ad ogni modo nonostante ciò è evidente che il termine “chrome free” implica necessariamente che vi è un problema che sta alla base circa l’impiego del cromo trivalente nella produzione del cuoio. Questo concetto ha la sua origine nell’asserito impatto ambientale del cromo(III) nelle “emissioni conciarie” (scarichi idrici, residui solidi, ecc.) e nella sua potenziale mobilità e trasformazione nei residui solidi conciati e nei fanghi. Anche la potenziale ossidazione nelle pelli finite del cromo trivalente a cromo esavalente sta negli ultimi tempi generando delle preoccupazioni nei riguardi del cuoio al cromo. Inoltre un altro inconveniente che deriva dalla concia al cromo è rappresentato dallo smaltimento degli scarti di lavorazione, quali la rasatura, la smerigliatura e la rifilatura. Infatti il loro eventuale incenerimento può provocare l’ossidazione del cromo III a cromo VI mentre lo smaltimento di tali residui in discarica oppure il loro riutilizzo è legato anche al concetto di riciclabilità e biodegradabilità. Al riguardo è noto che nel sentimento comune un cuoio con concia organica ed esente da metalli pesanti è più facilmente degradabile rispetto a quello contenente cromo ed anche più anallergico. Questa ultima caratteristica rende l’uso di tale tipo di cuoio più favorevole nei confronti dei soggetti predisposti alle allergie e alle irritazioni cutanee.

Valutazione del ciclo di vita

Una valutazione oggettiva dei vantaggi produttivi ed ambientali derivanti dall’impiego di conce alternative a quella al cromo, non è facile né semplice. Sul piano produttivo si potrebbe dire che gli svantaggi sono superiori ai vantaggi. Le limitazioni nella destinazione di questi cuoi rispetto a quelli al cromo, i processi produttivi relativamente più complessi e lunghi, la necessità di impiegare un maggior numero di prodotti chimici per compensare alcuni inconvenienti, rendono complessivamente questi sistemi meno flessibili e più costosi.

Sul piano ambientale, la quantità globale dell’inquinamento prodotto con questi sistemi di concia chrome-free e/o metal-free è probabilmente maggiore per la necessità di utilizzare prodotti più difficilmente eliminabili dalle acque. Al riguardo, alcuni anni fa, uno studio di autori tedeschi (B. Trommer, H.J. Kellert, Comparison of tanning methods from an ecological viewpoint – Leather, dic. 1999 parte I e gen. 2000 parte II), in cui vengono raffrontati quattro tipi di concia (concia convenzionale al cromo, concia wet-white con glutaraldeide e tannini sintetici, concia combinata glutaraldeide e cromo e concia vegetale con mimosa) mediante applicazione della metodologia LCA (Life Cycle Assesment) al solo processo conciario, mette in evidenza che la concia al cromo è da preferire sotto tutti gli apetti considerati.

Infatti lo studio mostra che le fasi che maggiormente contribuiscono all’inquinamento/tossicità delle acque sono quelle successive alla concia (riconcia, ingrasso, tintura, ecc.) ed è risultato notevolmente maggiore per le conce alternative esaminate. In pratica, il solo svantaggio rilevato per la concia convenzionale al cromo è stato, come era ovvio, la presenza di cromo nei fanghi di depurazione con le conseguenti difficoltà per lo smaltimento.

La concia peggiore, da questa valutazione generale, è risultata la concia con tannino vegetale (mimosa) che ha il solo vantaggio dell’assenza di metalli concianti e/o pesanti nel prodotto e nei fanghi. Ad ogni modo i risultati di questo studio sono comunque parziali in quanto non sono stati presi in considerazione gli altri criteri ambientali previsti dalla metodologia LCA. Infatti questo metodo si basa su un approccio sistematico definito “from cradle to grave”, cioè “dalla culla alla tomba”: il prodotto, processo o servizio, è analizzato in ogni fase della sua vita, dall’estrazione e trasformazione delle materie prime, attraverso la produzione, il trasporto e l’utilizzo, fino al riciclo o allo smaltimento. Attraverso uno studio LCA è quindi possibile individuare le fasi in cui si concentrano maggiormente le criticità ambientali e le informazioni necessarie per realizzare gli interventi di miglioramento.

Al riguardo una recente ricerca riguardante la valutazione del Carbon Footprint (CF) di pelli ovine per abbigliamento ha evidenziato che la maggior parte dell’impatto climatico (Carbon Footprint) deriva dalla fase di agricoltura-allevamento, e cioè a monte del processo di lavorazione conciario.

Per quanto concerne , invece, la fase “core” cioè il cuore del processo di lavorazione effettuato in azienda i dati riscontrati mostrano che il contributo maggiore dell’impatto ambientale , in termini di CF, è dovuto ai prodotti chimici impiegati nelle diverse fasi di lavorazione.

Conclusioni

La sostenibilità del cuoio , in particolar modo quello derivante dalla produzione italiana, è sostanzialmente basata su processi produttivi che risultano essere conformi alle norme ambientali di riferimento; la conceria italiana , la cui produzione si concentra , per la quasi totalità, all’interno di poli industriali territoriali da molti anni considera la tutela dell’ambiente come parte integrante della propria crescita produttiva. L’adozione di tecnologie pulite , il maggior uso di prodotti chimici più ecocompatibili, l’impiego di macchinari con un più elevato rendimento energetico , hanno consentito di raggiungere adeguati livelli di efficienza ambientale dei cicli produttivi.

Per quanto concerne la sicurezza del prodotto , in termini di presenza di sostanze particolarmente pericolose- SVHC , la pelle finita (cuoio) italiana è generalmente conforme ai requisiti previsti dalle normative internazionali ed in particolare a quelli regolamentati dal REACH.

Bibliografia

  1. Unione Nazionale Industria Conciaria : Rapporto di Sostenibilità 2014
  2. Naviglio G., La Gestione Ambientale nell’Industria Conciaria, Tesi di laurea – Ingegneria Gestionale 2003-2004
  3. Naviglio B. , Calvanese G. , Aveta R. , Caracciolo D., Girardi V. , Scotti M. , Tortora G., Romagnuolo M. , I sistemi di concia alternativi al cromo : dal chrome-free al metal-free , CPMC ,86, 5, 275-289 , 2010
  4. Wolf G., Meier S., Lin A., Leather and Sustainibility : from contradiction to value creation, World Leather, 14-16, December 2013/January 2014
  5. Germann H.P., Sustainible leather manufacture – Realistic objective or wishful thinking ? , Leather , 28-30, April 2010
  6. Naviglio B., Fabbricino M., Cozzolino A. , La valutazione del Carbon Footprint del cuoio : il caso della lavorazione delle pelli ovine nel Distretto di Solofra , CPMC , 90,6,245-261, 2014

**Biagio Naviglio è laureato in Chimica Industriale, Ricercatore Senior della Stazione Sperimentale Pelli dal 1981 con attività nella chimica e tecnologia della concia per la riduzione dell’impatto ambientale. Socio della SCI divisione di Chimica Industriale
Presidente dell’ordine dei chimici della Campania da febbraio 2016 ad oggi

 

Violare un tabù.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati.

Come noto, quando un pezzetto di metallo alcalino viene messo in acqua si ha una violenta reazione con sviluppo di idrogeno che può portare a una piccola esplosione (l’esplosione si verifica sempre col potassio). La più recente newsletter di C&EN riporta l’articolo di un gruppo di ricercatori secondo cui una goccia di una lega sodio-potassio (liquida a temperatura ambiente) posta su una superficie d’acqua dà luogo a un processo diverso ma ugualmente spettacolare.

tabu1P.E. Mason, P. Jungwirth, T. Buttersack, S. Bauerecker, A Non-Exploding Alkali Metal Drop on Water: From Blue Solvated Electrons to Bursting Molten Hydroxide, Angew. Chem. Int. Ed. Engl,  2016, August 4, DOI: 10.1002/anie.201605986

All’inizio, la lega reagisce con l’acqua formando gli idrossidi dei metalli alcalini, idrogeno e sviluppando calore. La spinta idrostatica della lega e il gas che si produce limitano il contatto fra il metallo e l’acqua in modo che la reazione procede in modo non esplosivo. Un’atmosfera inerte, (generata da un flusso continuo di argon) impedisce l’accensione dell’idrogeno.

A circa 0,3 secondi dall’inizio della reazione, le superfici interagenti diventano blu a causa degli elettroni solvatati, questo fenomeno è visibile ad occhio nudo nonostante che la durata degli elettroni in acqua sia di sottomillisecondi.

tabu2La goccia continua a sviluppare calore per circa due secondi, allorchè i metalli alcalini iniziano a evaporare e la goccia diventa rossa. A circa tre secondi, il vapore metallico schiarisce e la temperatura della lega si abbassa man mano che essa si trasforma in una massa di idrossidi fusi dei metalli alcalini. Supportata da uno strato di vapore, la goccia galleggiante resiste per un secondo prima di cadere in acqua formando una soluzione acquosa degli idrossidi.

Gli autori documentano tutto ciò nel seguente video:

http://cen.acs.org/articles/94/i35/Liquid-alkali-metal-alloy-floats.html?utm_source=NonMember&utm_medium=Newsletter&utm_campaign=CEN

Commenti saranno particolarmente graditi, sul sito di Angewandte ce ne sono già un certo numero.

 

 

La Storia della Chimica tra i banchi di una Fiera Antiquaria

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Roberto Poeti

 

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La fiera antiquaria di Arezzo si svolge la prima domenica di ogni mese . Molte stradine e piazze della città vecchia si riempiono di bancarelle che espongono merce di ogni genere : oggetti e strumenti dei mestieri passati , suppellettili , mobili , quadri , vecchi gioielli ecc.. . Può capitare che di tanto in tanto siano esposte intere collezioni di vetreria per laboratorio chimico e farmaceutico . Ma ci sono anche bancarelle che offrono vecchie edizioni di libri , fotografie d’epoca , stampe antiche . In queste ultime bancarelle possono capitare per noi chimici delle vere e proprie perle . Si tratta di manuali di chimica che possono risalire fino al settecento . Qualche volta i loro prezzi sono ragionevoli . L’ultima volta che ho visitato la fiera , scorrendo i titoli di vecchi libri allineati in un tavolo , ho avuto uno scatto di meraviglia quando ho letto sul frontespizio di un piccolo testo “ Raffaele Piria “ e il titolo “Trattato Elementare di Chimica Inorganica “ Pisa 1845 .

Il prezzo era francamente modesto e così l’ho acquisito alla mia collezione.

Raffaele Piria (Scilla, 20 agosto 1814 – Torino, 18 luglio 1865) è stato un grande chimico italiano , dette vita presso l’Università di Pisa , dove fu chiamato nel 1842 ad occupare la cattedra di chimica, ad una prestigiosa scuola di chimica.

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Raffaele Piria

A Pisa ebbe come allievi Stanislao Cannizzaro e Cesare Bertagnini . Altri suoi allievi furono Orazio Silvestri e Paolo Tassinari. Vista la grande fama e importanza che caratterizza gli allievi del Piria , la scuola pisana è considerata quella che, in Italia, ha fondato la Chimica moderna . E’ stato un patriota durante il Risorgimento e poi un importante uomo politico dopo l’Unità d’Italia. Tra il 1840 ed il ’41 pubblicò il Trattato elementare di Chimica Inorganica , che si rivelò subito di grande importanza per rigore scientifico e chiarezza dell’espressione ; lo dedicò al suo illustre maestro , il grande chimico Jean Baptiste Dumas , presso il cui laboratorio aveva compiuto importanti ricerche, ricordiamo quelle sulla salicina , e a partire da questi studi si aprì la strada alla realizzazione della famosa aspirina poi prodotta dalla società tedesca Bayer . Così presenta il Trattato di Piria Gaetano Giucci nel “ Degli Scienziati Italiani formanti parte del VII congresso di Napoli nell’autunno del 1845 , Notizie Bibliografiche raccolte da Gaetano Gucci , Napoli 1845 “ :

Fu tale l’accoglienza fatta dal pubblico a questo lavoro di Piria che in breve tempo se n’esaurirono tre edizioni “ .

In realtà le edizioni furono cinque , l’ultima venne da lui curata dopo il 1860 poco prima della sua morte . Cannizzaro così descrive il lavoro del suo Maestro:

Il Piria fra gli smalti ed i cammei della sua non mai abbastanza lodata e citata monografia, fu una delle maggiori glorie scientifiche italiane tanto per l’importante parte con cui contribuì al progresso della chimica, quanto per la durevole influenza che egli esercitò sull’insegnamento scientifico della penisola”.

Ma le sorprese più grandi che riserva la Fiera sono là dove meno te l’aspetti. Così è accaduto tempo fa quando in mezzo a vecchi quadri, vasi di porcellana incrinati e sbreccolati e poltrone sdrucite, seminascosti, quasi a vergognarsi di tale compagnia, erano allineati sei volumi rilegati in pelle marrone chiara, con titoli e fregi dorati ai dorsi, che riportavano “ TADDEI CHIMICA GENERALE“. I volumi sono ben conservati e le pagine del testo di carta bianca, di ottima qualità, sono arricchite di fini incisioni xilografiche. Nel frontespizio si legge che i sei volumi sono stati pubblicati tra il 1850 e il 1855. Contengono, riportate fedelmente , ” Le lezioni orali di un corso privato “ tenute dal Professore Cav . Gioacchino Taddei a cavallo tra il 1849-1850.

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I sei volumi di “ Chimica generale “ di Taddei

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Gioacchino Taddei (San Miniato, 1792 – Firenze, 1960) appartiene alla generazione precedente a quella di Piria , e ancora molto giovane , nel 1819 , ottiene la cattedra di Chimica Farmacologica nell’Arcispedale di Firenze . Come farà Piria dopo di lui , nel 1821 , due anni dopo l’incarico all’Arcispedale , Taddei inizierà una lunga peregrinazione in Europa dove incontrerà i protagonisti della nuova Chimica .

  Imperò nell’agosto del 1821 egli si dirigeva per l’Italia superiore alla volta di Parigi, ove erano in fama ed onoranza i nomi di Vauquelin, di Gay-Lussac, di Thenard e di Chevreul, dai quali ebbe cortese e familiare accoglienza ed ogni facilitazione di apprendere quanto più si poteva dalla loro voce e dai loro lavori, e di far loro ad un tempo comunicazione dei proprj; tanto che nell’anno appresso si vide publicata in francese la traduzione della sua Memoria intorno ad un nuovo antidoto del sublimato corrosivo. Da Parigi il Taddei non fece ritomo in patria senza prima visitar Londra, che vantava allora di possedere un Davy, un Vollaston, un Dalton, già saliti in molta rinomanza e gli ultimi in ispecie per la nuova dottrina delle

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Giovacchino Taddei

proporzioni determinate; la quale fece si bella impressione nell’animo del nostro viaggiatore che reduce appena in Firenze la volle far conoscere a’suoi, illustrandola in quella sua publicazione col titolo «Sistema di Stechiometria chimica».”

Così scriveva il prof. Serafino Capezzuoli nel volume IX de «Il Politecnico», del settembre 1860. La citazione è tratta di una sintetica biografia del Taddei scritta a pochi mesi dalla sua morte.

E’ sorprendente come molti giovani chimici, con pochi mezzi a disposizione, provenienti da molti paesi, inclusi gli Stati Uniti, intraprendessero   un lungo viaggio, per quei tempi, alla volta della Germania, Francia e Inghilterra , considerate i luoghi della Nuova Chimica. Non era la fuga dei cervelli come oggi la conosciamo, i nostri viaggiatori facevano ritorno nei loro paesi per diffondevi le conoscenze apprese. Paesi nei quali, in qualche modo, riuscivano a trovare un ambiente disposto ad accoglieva queste novità.

Ma torniamo al nostro Taddei .

Perché si parla nel frontespizio di “Lezioni orali di un corso privato “? Non aveva la cattedra di Chimica al Reale Arcispedale fiorentino ? Negli anni 1848-49 Taddei partecipa in modo attivo alle vicende politiche che scuotono il Granducato di Toscana . E’ tra i principali protagonisti dell’Assemblea Costituente Toscana durante la vacanza del Granduca , ricoprendo la carica di presidente . Al ritorno di quest’ultimo al potere seguì l’allontanamemto del Taddei dai suoi incarichi pubblici e gli fu interdetto l’insegnamento anche nelle scuole private . Così il Taddei nella propria abitazione terrà per due anni un corso di chimica che comprenderà la chimica inorganica e organica articolato in ben 187 lezioni per la prima e 99 per la seconda . Sempre il Capezzuoli nella biografia del Taddei

Perduta la sua carissima catedra in un coi diletti discepoli, cercò pure nella scienza un conforto e ve l’ebbe onorevole ed efficace. Vedetelo infatti nella sua propria abitazione attorniato da un eletto stuolo di cittadini volonterosi d’intendere e d’ammirare i vantaggi e le bellezze della Chimica, vedetelo, io diceva, dettare un corso di lezioni private intorno a questa scienza ampiamente svolta da lui in ogni sua parte, e comporre così e divulgare per le stampe un libro di Chimica generale che più degli altri onora grandemente il Taddei. E divero il suo natural genio intollerante di qualunque pastoja e vago di spaziare in ogni regione della Chimica, potè spiccare liberissimo il volo, quando non astretto da veruno speciale e determinato modo d’insegnamento fu padrone di scegliere il campo più confacente alle sue vaste aspirazioni. Il perchè non fu né poteva essere il Taddei, a parlar propriamente, uno specialista, ma poteva essere e fu un Chimico inteso a seguire la scienza ed abbracciarla quanto essa è grande nelle sue molteplici diramazioni e nelle sue svariatissime applicazioni. Aprite quel libro delle Lezioni orali di chimica generale, disteso e spartito in sei grossi volumi, e sempre maggiore ne ritrarrete la convinzione di quanto è stato dello fin qui “.

Per meglio comprendere il clima in cui si tennero le lezioni riporto, sempre da un’altra biografia scritta da Tertulliano Taddei e pubblicata nel 1860 , l’introduzione alla Edizione delle Lezioni scritta dagli stessi compilatori :

Allorquando ci proponemmo di raccogliere diligentemente e quindi pubblicare le Lezioni Orali del Professore Gioacchino Taddei, fummo guidati a interpretare questo lavoro non tanto dal vedere che numerosi ed eletti accorrevano d’ogni ceto gli uditori , quanto dal modo col quale l’illustre chimico fiorentino intendeva a rendere la sua scienza uno studio e dilettevole a un tempo ; uno studio che per la sua aridità fu fin qui da molti creduto la parte più ardua del tirocinio farmaceutico e delle mediche discipline , e solo ai cultori da queste devoluto “.

E ancora

“Reputeremo bastantemente ricompensate le nostre fatiche , se anche per esse potrà realizzarsi il voto espresso dal nostro illustre maestro , il quale all’occasione di comunicarci il piano che si proponeva di tenere nel corso di queste Lezioni , si esprimeva così «Io mi chiamerei fortunato qualora riuscendo ad insinuare il gusto per le chimiche discipline in ogni ceto di persone , potessi far si che venisse molto più estesamente coltivato e diffuso questo ramo di filosofici studj , senza il quale reputo non possa darsi vera e completa scientifica educazione ».

Vorrei concludere con la “scoperta più voluminosa “ fatta poco tempo fa . Ammonticchiati alla rinfusa in un grande tavolo , assieme ad oggetti tra i più disparati , giacevano , senza nessun riguardo, molti volumi appartenenti ad una stessa collezione , e mi sarebbero passati inosservati se non avessi intravisto, passando vicino , la scritta sul dorso di uno dei volumi la parola Chimica . Si trattava dell’Enciclopedia di Chimica di Francesco Selmi (Vignola (MO) 1817 – 1881). L’opera consiste di undici grossi volumi , due di supplemento stampati in corso d’opera e , dopo la morte del Selmi  , di altri cinque di supplemento, a cura quest’ ultimi di   Icilio Guareschi . Il primo volume esce nel 1868 e l’ultimo, l’undicesimo , nel 1878 . L’ultimo volume contiene un ampio e interessante “ compendio storico “ che parte dalla civiltà egizia e termina con la chimica  dei primi dell’ottocento. I cinque supplementi del Guareschi ( dovrebbero essere sette ) sono prodotti nel decennio 80-90 ( Per inciso in genere sono riportate in letteratura un numero di supplementi inferiore a quelli da me trovati ). L’opera è veramente monumentale , e racchiude le conoscenze scientifiche nel campo della chimica e della tecnologia chimico – industriale dell’epoca. La stampa è ottima , molto ricca di incisioni xilografie , lo stato di conservazione buono . E il prezzo ? Non osavo chiederlo . Me la sono aggiudicata , dopo una contrattazione serrata , ad un prezzo ragionevole. L’opera del Selmi è il primo esempio di enciclopedia di chimica stampata in Italia e in Europa. La cosa che è per molti aspetti sorprendente è la grande tiratura che ebbe l’opera . Vennero stampate ben settemila copie! Se pensiamo in quel periodo al basso grado di scolarizzazione in generale e in particolare la scarsa diffusione della cultura scientifica , soprattutto quella chimica ci si chiede chi ebbe tanta fiducia in questa impresa editoriale .

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Ma per comprendere la sua mole l’ho confrontata con l’Enciclopedia della Chimica della casa editrice USES che apparve negli anni 1970 . Nello scaffale superiore è l’opera moderna , mentre nello scaffale inferiore è l’opera del Selmi ( mancano due volumi che ho prestato ) . Una nota curiosa : la casa editrice che ha stampato le due opere a distanza di cento anni è la stessa!

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Francesco Selmi ((Vignola (MO) 1817 – 1881)

Francesco Selmi ((Vignola (MO) 1817 – 1881) ha molto in comune con gli altri due chimici Piria e Taddei . Sono stati scienziati e uomini politici protagonisti del risorgimento e del nuovo stato unitario. Come scienziato Selmi diffuse in Italia le teorie di Liebig soprattutto la chimica applicata all’agricoltura e collaborò con Cavour sia dal punto di vista scientifico che istituzionale. La vicinanza con Cavour favorì la sua integrazione nell’ambiente scientifico torinese . In quel periodo Selmi strinse anche rapporti di amicizia con Ascanio Sobrero (1812-1888), destinato a diventare famoso in tutto il mondo per la scoperta della nitroglicerina . Sarebbe stato proprio Selmi a comunicare la scoperta nel corso della Riunione degli Scienziati italiani di Venezia nel 1847. La sua frequentazione con i protagonisti della chimica italiana ebbe altre testimonianze :   dopo i moti del 1848 un altro grande della chimica di quel tempo , Cannizzaro , fu costretto a rifugiarsi a Parigi. Nel 1851 lo scienziato siciliano riuscì finalmente a rientrare in Italia , trovando sistemazione presso il Collegio nazionale di Alessandria come professore di chimica e fisica, grazie all’aiuto di Francesco Selmi . La figura ricca e complessa del nostro scienziato è dimostrata dalla sua profonda cultura che spazia dal campo scientifico a quello umanistico . Compirà infatti approfonditi studi danteschi , condotti con estremo rigore filologico, che portano Selmi a raccogliere nelle biblioteche d’Italia una mole enorme di informazioni sui codici della Divina Commedia e su altre opere del poeta fiorentino. E l’ Enciclopedia di Chimica Scientifica e Industriale rappresenta l’emblema dell’altra faccia della medaglia . La divulgazione di una cultura scientifica diffusa e aggiornata per l’affermazione di una classe borghese moderna e illuminata è lo scopo principale di questa opera . Ogni argomento è assegnato ad un esperto della materia e lo stesso Selmi partecipa alla stesura di molte ‘voci’ ; tra i chimici importanti che vi collaborano troviamo tra i più assidui Ugo Schiff (Francoforte sul Meno, 26 aprile 1834 – Firenze, 8 settembre 1915) .

Ora è tempo di preparare un’altra spedizione esplorativa tra i banchi delle Fiera dell’Antiquariato di Arezzo .

Silicio, siliconi e dintorni.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati

Questi due nomi hanno generato (e continuano a farlo) una grande confusione, specialmente fra i traduttori di articoli giornalistici e romanzi, suscitando facili ironie da parte degli addetti ai lavori. Ricordo ad esempio il titolo di un articolo comparso nel quotidiano di Bologna: “In arrivo l’automobile al silicone!” per intendere l’auto munita di componenti elettronici. Oppure la “Silicon Valley”, tradotta come “Valle del Silicone”.

silicio

Silicio, elemento Z=14

Si potrebbero riportare decine di queste “perle”. Il fatto è che la traduzione corretta del vocabolo inglese Silicon è Silicio, nome dato all’elemento 14 della Tavola Periodica, mentre il vocabolo inglese per “silicone” (un importante materiale contenente silicio ma con proprietà completamente diverse) è proprio “silicone”. Vi è davvero assonanza, ma i traduttori quando hanno a che fare con termini scientifici potrebbero consultare un dizionario o, più semplicemente, andare su Google…[1].

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Prodotti comuni contenenti siliconi

Vediamo di cosa si tratta in qualche dettaglio.

Il silicio, simbolo Si, è il secondo elemento per abbondanza (27.7%), dopo l’ossigeno, nella crosta terrestre sottoforma di minerali (quarzo, feldspati, silicati, alluminosilicati) costituenti le rocce (graniti, argille). Il primo a isolare il silicio elementare a un certo grado di purezza fu il grande chimico J.J. Berzelius (1779-1848) nel 1823. Egli pensò che questo elemento assomigliava molto al boro perché entrambi gli elementi formavano ossidi non volatili che producevano facilmente materiali vetrosi e si potevano ottenere isolati solo come polveri amorfe. Ciò lo portò a assegnare la formula SiO3 all’ossido di silicio in analogia con quello del boro (BO3)[2]. Successivamente fu poi stabilito il giusto peso atomico al silicio e la sua posizione nella Tavola Periodica, sotto al Carbonio, sicchè all’ossido di silicio venne assegnata la formula corretta, SiO2 [1].

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Friedrich Wöhler

Nel 1857, il chimico Friedrich Wöhler[3], che fu allievo di Berzelius, sintetizzò il tetraidruro di silicio (SiH4), stechiometricamente e strutturalmente analogo al metano (CH4) [2]. Successivamente, ottenne, per idrolisi del silicato di magnesio, una serie di composti contenenti silicio, idrogeno e ossigeno, trovando comunque molto difficile assegnare a questi formule precise. In base a dati analitici assegnò a uno di questi composti le possibili formule Si8H4O6, Si6H3O4, Si12H6O8 e altre simili. Poiché gli unici altri composti con questa stechiometria complessa che Wöhler conosceva erano i composti organici del carbonio, nel 1836 scrisse:

… Un risultato di grande interesse in quanto può essere visto come un composto costruito alla maniera di una sostanza organica in cui il silicio svolge il ruolo del carbonio nel materiale organico. Forse può servire come base per tutta una serie di corpi simili, e potrebbe quindi esistere la prospettiva di una chimica speciale del silicio, simile a quella che esiste nel caso del carbonio.[3]

Questa frase, tradotta dall’originale tedesco [3] in inglese da W. Jensen [1]*, ha probabilmente influenzato i giornalisti “scientifici” e gli scrittori di fantascienza che hanno immaginato pianeti basati sul silicio al posto del carbonio, e esseri extraterrestri con organismi al silicio. Queste fantasie sono chiamate da Jensen “strong analogies” fra la chimica del carbonio e quella del silicio. Ma, dice Jensen, sono esistite e esistono anche “weak analogies” che hanno portato proprio alla scoperta dei siliconi. Queste “analogie deboli” consistono nella considerazione che sarebbe stato possibile modificare o perturbare usuali composti organici sostituendo atomi isolati di carbonio con atomi di silicio. In particolare, l’attenzione fu inizialmente posta sulla sostituzione di atomi di carbonio corrispondenti a centri otticamente attivi, a gruppi funzionali, ecc.

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C. Friedel

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J. M. Crafts

Nel 1844, il chimico francese, Jacques-Joseph Ebelmen[4], aveva preparato con successo una serie di alcossido derivati di silicio di formula generale Si(OR)4, e nel 1863 C. Friedel e J. M. Crafts[5] sintetizzarono il primo alchil derivato del silicio, il tetraetilsilano, Si(C2H5)4 [1]. La ricerca fu proseguita da Friedel, e in particolare dal chimico tedesco Albert Ladenburg[6] per tutto l’ultimo quarto del 19° secolo, quindi, nel 1916, il chimico svedese Artur Bygden potè elencare diverse centinaia di composti organometallici del silicio in una sua monografia.

Lo storico americano Jensen afferma che la maggior parte dei composti elencati da Bygden erano semplici prodotti di sostituzione dei tetralchilmonosilani, e in quasi tutti i casi le strutture loro assegnate furono basate esclusivamente sul presupposto che una stechiometria analoga a quella di un composto corrispondente del carbonio implicava automaticamente una analoga struttura. Questo da un lato ci dice che i chimici lavoravano in base alla “analogia debole”, ma dall’altro che nei giornalisti e romanzieri si rafforzava invece l’idea della “analogia forte”.

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Frederick Stanley Kipping

Nel 1899 il chimico organico inglese Frederick Stanley Kipping[7], iniziò uno studio intensivo sui composti organosilanici (in base alla analogia debole) che proseguì per quasi quattro decenni. Forse il risultato più importante di Kipping è stata la sintesi di una nuova classe di derivati organosilanici contenenti ossigeno, i siliconi. Anche Kipping, nei suoi primi lavori, dava per scontato che stechiometria analoga implicava automaticamente struttura analoga. Di conseguenza, quando ottenne una classe di composti di formula generale R2SiO, pensò di aver scoperto gli analoghi alchilsilanici dei chetoni R2CO, da qui il nome “siliconi” che Kipping diede a questi composti. Si deve concordare con Jensen che questo termine ha eguagliato nella nomenclatura chimica, per le sue implicazioni fuorvianti, solo l’ipotesi di Lavoisier che la composizione di zuccheri e amidi implicava che essi fossero letteralmente idrati di carbonio.[1]

Tuttavia, nel 1936, nella sua Bakerian Conference su “I derivati organici del silicio”, in cui riassunse la sua vita professionale, il suo lavoro e l’esperienza maturata, egli si mostra molto dubbioso sulla possibilità di una chimica organica basata sul silicio, infatti dice:

Anche dopo poche esperienze, era evidente che derivati corrispondenti dei due elementi in questione mostravano differenze molto notevoli nelle loro proprietà chimiche; ora si può dire che il caso principale, se non l’unico, in cui essi presentano una somiglianza molto stretta è quello delle paraffine e dei silicoidrocarburi contenenti un atomo di silicio direttamente unito a quattro radicali alchilici. Ma in qualsiasi confronto fra i composti del carbonio e i derivati organici del silicio è molto più importante il fatto che molte, se non la maggior parte, delle principali classi dei primi non sono rappresentate tra questi ultimi. Apparentemente ciò non è semplicemente una conseguenza di una insufficiente indagine sperimentale sui derivati di silicio, ma è dovuto alle differenze fondamentali nelle proprietà degli atomi di silicio e carbonio …[4]

In altre parole, dopo 40 anni di ricerca, Kipping era giunto alla conclusione che anche la “analogia debole” aveva difetti, e il successivo lavoro avrebbe presto mostrato che il suo pessimismo era pienamente giustificato.

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E.G. Rochow

In effetti fu presto dimostrato, in particolare dal chimico americano E.G. Rochow[8], che le strutture e la chimica dei siliconi e di altri alchilsilani contenenti ossigeno sono meglio descritte dal punto di vista della chimica inorganica come derivati progressivamente depolimerizzati in cui uno o più “ponti” Si−O−Si vengono sostituiti da radicali R− o da gruppi RO−:

2(R−) + (= Si−O−Si =) → 2 (= Si−R) + (−O−)

piuttosto che dal punto di vista della chimica organica come semplici analoghi silicio-sostituiti dei chetoni, alcoli, ecc. Infatti, un processo parallelo si osserva nel campo strettamente inorganico quando si depolimerizzano i silicati per reazione con ossidi metallici, un processo che porta alla formazione di strati, catene, anelli e anioni silicato, nonché vetri silicati di viscosità variabile [5]. Va notato che i Bragg avevano dimostrato, tramite la cristallografia a raggi X, la totale assenza di qualsiasi somiglianza tra le strutture di anidride carbonica e carbonati, da un lato, e le strutture di biossido di silicio e silicati, dall’altro, e che Alfred Stock[9], lavorando sui silani nel periodo 1916-1923 aveva mostrato che gli idruri di silicio erano altamente sensibili all’aria e all’umidità contrariamente agli alcani.siliconi-2

Tutto questo per ribadire la pratica impossibilità di realizzare una chimica del silicio analoga alla chimica del carbonio o chimica organica.

Ovviamente ciò nulla toglie all’importanza che i siliconi rivestono oggi nei campi più disparati, dai lubrificanti alla medicina, dall’elettronica all’edilizia, ecc.

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una bellla molecola di silicone: il ciclometicone o decametilciclopentasilossano un “silicone” ciclico usato nell’industria cosmetica e nel lavaggio dei tessuti

Notate che i siliconi vengono anche definiti silossani o meglio polisilossani, un termine che eliminerebbe l’ambiguità del più comune termine silicone.

[1] W.B. Jensen, The Chemistry of Bug-Eyed Silicon Monsters, An invited lecture given at the 203rd National ACS Meeting, San Francisco, CA, on 05-10 April 1992.

[2] F. Wöhler, H. Buff, Ueber eine Verbindung von Silicium mit Wasserstoff, Ann. Chem., 1857, 103, 218-229, cit. in [1]

[3] F. Wöhler, Ueber Verbindungen des Silicium mit Sauerstoff und Wasserstoff, Ann. Chem., 1863, 127, 257-274, p. 268, cit in [1]

[4] F. S. Kipping, Organic Derivatives of Silicon, Proc. Roy. Soc., 1937, 159A, 139-148.

[5] E. G. Rochow, An Introduction to the Chemistry of the Silicones. Wiley: New York. NY. 1946, cit. in [1]

Noterella semiseria dell’autore: L’universo fisico è illimitato, teniamo quindi sempre in mente l’aforisma di Shakespeare: “Ci sono più cose in cielo e in terra, Orazio, di quante ne possa immaginare la tua filosofia”

*e dall’inglese in italiano dal sottoscritto

[1]Secondo wikipedia, la confusione non riguarda solamente l’inglese/italiano, ma anche altre lingue ad es. spagnolo/inglese: Silicio(Silicon)/Silicona(Silicone); tedesco/inglese: Silizium(Silicon)/Silikon(Silicone).

[2] Ciò anche a causa degli errori nel calcolo dei pesi atomici. Come abbiamo ricordato più volte occorrerà aspettare la “rivoluzione” di Cannizzaro per la determinazione esatta dei pesi atomici (1858/1860).

[3] Di Wöhler abbiamo diffusamente parlato in un precedente post https://ilblogdellasci.wordpress.com/2016/05/30/friedrich-wolher-e-gli-albori-della-chimica-organica-di-sintesi/

[4] Jaques-Joseph Edelmen (1814-1852) chimico e mineralogista francese fece importanti ricerche su diversi minerali e studiò e migliorò un metodo di fabbricazione di ceramiche e porcellane.

[5] Charles Friedel (1832-1899) chimico e mineralogista francese, James Mason Crafts (1839-1917) chimico americano spese la sua carriera fra Francia e Stati Uniti. Fra i due chimici vi fu una stretta collaborazione culminata nella nota reazione di Friedel e Crafts che consiste nell’alchilazione o acilazione di composti aromatici catalizzata da acidi di Lewis.

[6] Albert Ladenburg (1842-1911) chimico organico tedesco isolò per primo la scopolamina e si interessò particolarmente di alcaloidi. Medaglia Davy 1905.

[7] Frederick Stanley Kipping (1863-1949) chimico inglese, pioniere nella chimica dei composti organosilanici ebbe un certo ruolo nelllo sviluppo della gomma sintetica e dei lubrificanti siliconici. Medaglia Davy 1918.

[8] Eugene George Rochow (1909 – 2002) chimico inorganico americano è noto sopratutto per le sue ricerche sugli organosilanici. Descrisse il processo diretto, noto come processo di Rochow o di Muller-Rochow per preparare siliconi su scala industriale.

[9] Alfred Stock (1876-1946), chimico inorganico tedesco, è stato pioniere nelle ricerche sugli idruri del boro e del silicio, sul mercurio e la sua velenosità e in chimica di coordinazione.

Come la pensa un chimico. 2 Parte.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Giorgio Nebbia

la prima parte di questo post è qui.

Nelle settimane di agosto ho ripensato a lungo come rispondere all’invito di Claudio (Lettera del 20/08/2016 12:42) ossia di suggerire quali possono essere gli “habits”, come dice il nostro collega matematico (https://medium.com/@jeremyjkun/habits-of-highly-mathematical-people-b719df12d15e#.n1peqypz6), del chimico. Finalmente mi è venuta in mente la ricetta che un vecchio (ma allora non avrà avuto più di 50 anni) bidello (così si chiamavano quegli straordinari servitori dello stato che pulivano i laboratori e le aule di lezione, mettevano in ordine la vetreria, che peraltro ogni studente o assistente o professore doveva lavarsi da solo, consigliavano e facevano coraggio agli studenti) mi diede quando misi per la prima volta, avevo venti anni, piede in un laboratorio.

Per fare il chimico occorrevano varie cose che lui elencava in un ritornello in bolognese, intercalato da pittoresche espressioni che non posso ripetere: attenzione, scienza, pazienza, fortuna e memoria; lui aggiungeva anche che bisognava aver passione per le ragazze. E Gaetano Benazzi, voglio ricordare il suo nome e sono forse l’ultimo sopravvissuto fra quelli che l’hanno conosciuto, di pazienza ne doveva avere tanta per gli affettuosi scherzi che noi ragazzotti gli facevamo.

Attenzione

Il successo di una analisi o di una sintesi dipende dall’attenzione a quello che si sta facendo; una distrazione può anche costare la vita: prendere una boccetta per un’altra, miscelare sostanze che danno luogo a sostanze esplosive, portare vicino ad una fiamma solventi infiammabili, eccetera.

Stare attenti ai dettagli; anche un precipitato apparentemente insignificante può nascondere una sostanza nuova che meritava di essere studiata; l’andamento anomalo di una analisi può indicare la presenza di un’altra sostanza.

Scienza

La conoscenza è indispensabile. Affrontare qualsiasi lavoro di laboratorio cercando di sapere tutto quanto è possibile su quello che hanno fatto i nostri predecessori, quelli che hanno scritto un secolo fa o in una sconosciuta rivista russa o finlandese.

A questo proposito la prima cosa da fere è “la bibliografia”, quella che poi sarebbe in parte confluita nella pubblicazione, a riprova che l’autore ha fatto fare un passo avanti alle conoscenze precedenti.

Si tratta di una vera e propria indagine storica che ai miei tempi si faceva attraverso quelle straordinarie collezioni dei Chemical Abstracts e dei Chemisches Zentralblatt (se ne è parlato in un blog di qualche tempo fa: https://ilblogdellasci.wordpress.com/brevissime/tassonomia-bibliografica/). Lunghe file di volumi pesanti e rilegati che contenevano dei brevi riassunti degli articoli pubblicati quasi dovunque, con straordinari indici per autore, per nome della sostanza, per brevetto.

Oggi i chimici hanno a disposizione raffinati strumenti telematici, ma in ogni caso nell’esplorazione del passato occorrono le altre doti, attenzione, pazienza, memoria.

Spesso la soluzione di un problema è sepolta in poche righe di un articolo che aveva tutt’altro titolo, o di un brevetto e non bisogna trascurare niente a costo di riempire pagine e pagine di “schede”.

Pazienza

Sono stato un modesto chimico perché sono privo di questa indispensabile attitudine; non aspettavo mai che una soluzione fosse andata a secco perfettamente, per avere più presto il risultato di una analisi ero disposto a saltare un passaggio utile o indispensabile, talvolta per non far aspettare la moglie non ripetevo l’esperimento per controllare se veniva nello stesso modo.

Se un trattato (penso a quelle favolose “bibbie” di sintesi chimiche o di analisi) dice che bisogna aspettare dieci minuti, bisogna ubbidire; fermarsi a sette minuiti può mandare a monte il lavoro di un’intera giornata.

Un esperimento va ripetuto fino a che non da sempre lo stesso risultato; la fretta può far credere di avere ottenuto un risultato che invece non c’è. Forse questa dote, non necessaria per lo storico o il filosofo, è essenziale in tutte le scienze sperimentali (oltre che utile nella vita quotidiana e familiare).

Fortuna

La chimica è una gara con la natura, una nemica bella e maligna. Si possono passare dei mesi a percorrere una strada che non porta in nessun posto o si può essere colpiti da una noticina o da un fatto apparentemente insignificante che contiene la soluzione cercata.

Si può osservare un fatto importante e poi dimenticarlo o trascurarlo. Jack Good, un matematico, scrisse un giorno che occorrerebbe conservare e rileggere i quaderni degli appunti di chi ci ha preceduto perché spesso contengono delle “half-backed ideas”, idee-mezzo-cotte-e-mezzo-crude, magari intuizioni buone, che un chimico ha avuto in un certo momento e poi non ha avuto tempo o voglia di approfondire.

Ricordando che, come ha scritto Pasteur, “il caso aiuta la mente preparata”.

Memoria

E’ una dote utile sempre, ma indispensabile per il chimico perché la bella e maligna natura con cui deve gareggiare per tutta la vita fa spesso lo scherzo di far apparire un lampo, un’osservazione, di ascoltare una lezione o di leggere un articolo che contengono una osservazione che sarebbe utile ricordare a distanza di tempo.

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“Fare” il chimico (il verbo “fare” si applica al chimico molto più che al fisico o allo storico o al letterato), è salire una scala percorsa da tanti altri, dietro di noi, ciascuno dei quali ci ha bisbigliato qualche cosa, sapendo che ci sono altri sul gradino successivo ad aspettare che noi gli si racconti quello che abbiamo visto, una scala senza fine.

Date per scontate queste attitudini, la vita del chimico è una continua sorpresa e divertimento come scrisse quel nostro collega (*): «I chimici sono uno strano genere di mortali, spinti da un impulso quasi folle a cercare il loro piacere fra fumo e vapore, caligine e fiamme, veleni e povertà: eppure fra tutte queste calamità vivo così bene che non cam­bierei la mia esistenza neanche con quella del re di Persia».

(*) Johann Joachim Becher (1635-1682), Acta laboratorii chymica monacensis: seu physica subterranea, 1669

 

Come la pensa un chimico. 1 parte.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura della Redazione del Blog della SCI

Questo post nasce da un altro post che qui sotto elenchiamo,

http://www.ilpost.it/mauriziocodogno/2016/08/18/caratteristiche-di-un-matematico/

il quale a sua volta parte da un altro post in inglese

https://medium.com/@jeremyjkun/habits-of-highly-mathematical-people-b719df12d15e#.zafsc2apv

che discute i modi di fare e di pensare degli “highly mathematical people”

Stimolato da queste letture il postmaster Della Volpe ha mandato il link di Codogno alla redazione e chiesto un parere; ne ha avuto varie risposte e la Redazione ha deciso di farne un post; sottolineiamo che non c’era una domanda specifica ma un quesito così generale che la risposta (quando c’è), come vedrete, tocca aspetti molto diversi del tema: come la pensa o si comporta o agisce un chimico? Fra l’altro habits è un termine a più facce e quindi è giusto che il taglio sia così eterogeneo. Va da se che stiamo chiedendo ai lettori di contribuire alla discussione e, se se la sentono, di scrivere dei brevi pezzi che riprenderemo nei post successivi. Stiamo discutendo di noi stessi, di come ci vediamo nel senso lato del termine.

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(in ordine di tempo)

nebbiaGiorgio Nebbia (che poi ha scritto un pezzo che sarà la 2 parte del post):

Molto divertente.

Perché non mandi a ciascuno di noi — o a chi vuoi — una domanda: “Secondo te quale sono le ‘caratteristiche’ del chimico ?”, invitando chi ne ha voglia a rispondere con 20 righe entro il … diciamo 1 o xxx settembre ?

“Caratteristiche” non sarebbe il termine esatto; “habits” non è neanche “abitudini”, ma sarebbe più giusto il modo o i modi di pensare, di ragionare, di comportarsi nella propria professione, piuttosto di “professarsi chimico”, che è insieme insegnare, fare ricerca, fare analisi, fare sintesi, perfino stasare un lavandino. Non riesco a trovare una parola italiana adeguata.

Si può insegnare “da chimico” anche fuori dall’Università o dalla scuola, parlando ad altri chimici, parlando a non-chimici, in un dibattito, scrivendo su un giornale popolare.

Se qualcuno risponde puoi magari farne un post.

campanella.pm.240.shLuigi Campanella:

Cari tutti, mi era sembrata un’ottima idea! Poi però cercando di rispondere mi sono reso conto che i miei modi di pensare ed agire non risentono della mia condizione di chimico,ma piuttosto di quella di ricercatore,se non addirittura di cittadino.

mauroicardiMauro Icardi:

Dal mio punto di vista credo che tre siano le cose che contraddistinguono il modo di porsi di un chimico. Ovviamente faccio riferimento alla mia esperienza personale.

Sono ormai alle soglie dei trent’anni di lavoro in laboratorio di analisi. Un laboratorio al servizio della gestione di processo di vari depuratori, che potrebbe dover fare (e me lo auguro) un ulteriore salto di qualità se finalmente potrà partire la gestione unitaria a livello provinciale del ciclo idrico.

Penso che occorra per primo essere sempre curiosi. Non dare niente per scontato, anche se ormai sono più di vent’anni che fai le stesse cose sugli stessi impianti. Ma le variazioni, le modifiche macroscopiche (variazioni di portata, precipitazioni piovose brevi e forti) modificano certamente la materia prima con la quale lavori.

Essere metodico ed ordinato ma non in maniera maniacale. Il laboratorio deve funzionare, non essere una specie di “santuario”.

Pensare che devi comunicare con chi ha della chimica ( e conseguentemente di te) idee a volte bizzarre. E convincerlo a fare determinate operazioni,anche se i risultati non saranno immediati.

Ultimo mio personale “chiodo fisso”. Finchè puoi non smettere mai di reimpararla la chimica. Ma questo vale in generale. Non smettere mai di voler capire un pochino di più. Levi diceva che la chimica era ricca di metafore che si potevano applicare alla vita di tutti i giorni. Io credo che non si sbagliasse.

annarosaluzzattoAnnarosa Luzzatto (Annarosa è una biologa e fa parte da tempo della redazione):

A me pare che le posizioni di Luigi e di Mauro non siano da considerarsi in contrapposizione.

Le caratteristiche – o direi meglio, le regole – di un matematico indicate nell’articolo mi sembra corrispondano a quelle che un qualsiasi cittadino dovrebbe seguire se vuole mantenere un comportamento equilibrato e ragionevol, caratteristiche che dovrebbero essere particolarmente praticate e sentite da chiunque lavori in ambito scientifico.

L’articolo di Codogno però è solo un riassunto di un libro che spero più complesso, per cui non so dire se ci siano elencate anche caratteristiche davvero più sviluppate in un matematico. Infatti penso che, come dice Mauro, ci siano caratteristiche specifiche che risultano sviluppate in modo particolare in chi ha un certo tipo di approccio scientifico.

Nel mio caso, dato che la mia attività di ricerca era centrata principalmente sull’osservazione di ultrastrutture cellulari al microscopio elettronico a trasmissione, credo di aver sviluppato in modo particolare l’abitudine di osservare con particolare attenzione i particolari, cercando di coglierne soprattutto le “stranezze”, senza lasciarmi influenzare, per quanto possibile, dalla tendenza del cervello umano a “riconoscere”, in immagini poco chiare, strutture note e ben conosciute, come capita a chi individua volti ed immagini nelle nuvole o nei profili delle montagne.

Guardare è per tutti un’attività ovvia, mentre in realtà è molto complessa ed implica funzioni cerebrali molto evolute. Il cervello umano tende ad individuare  rapidamente le sagome note ed in particolare i volti umani, anche estrapolando da pochi elementi riconoscibili che possono invece indicare la presenza di strutture del tutto differenti.

Saper guardare senza estrapolare automaticamente figure note è una capacità che si impara con fatica e con lunga pratica. Questa capacità aiuta il morfologo, ma nella vita quotidiana può essere un intralcio: adesso che con l’età la mia acuità visiva è calata di molto, faccio più fatica di altri a interpretare il significato per esempio di un’immagine, in quanto sono predisposta a vedere singoli punti e linee come potenziali rappresentazioni di molteplici immagini differenti, quindi tardo a vedere quella ovvia che ad altri salta all’occhio al primo sguardo.

balzani1venturiVincenzo Balzani e Margherita Venturi:

Cari tutti,

facendo seguito al messaggio di Mauro anche noi proponiamo qualche idea sulle caratteristiche che deve/dovrebbe avere un chimico.

Il chimico sa che ci sono molecole belle, anche se non le ha mai viste

Il chimico sa che si possono interrogare le molecole fino a costringerle di rivelare la loro vera identità

Il chimico sa che le molecole, come le persone, possono essere più o meno “intelligenti”

Il chimico sa come convincere le molecole più intelligenti a compiere determinate azioni

Il chimico ama la Terra, unico luogo dove possiamo vivere, e si preoccupa di custodirla

Il chimico deve sempre ricordare che le interazioni delle molecole con l’uomo e con l’ambiente possono avere effetti imprevedibili

Il chimico è un grande esploratore della natura: questa sua caratteristica gli ha permesso e gli permette di capire come è fatto e come funziona il mondo, uomo compreso, scendendo a livello atomico e molecolare. Con il passare degli anni il chimico, forte dell’esperienza acquisita studiando le molecole e i processi naturali, è diventato un grande inventore: sfruttando questa caratteristica/abilità ha creato e crea continuamente molecole e processi artificiali capaci di cambiare il mondo (in bene, ma a volte, volutamente o imprevedibilmente, anche in male).

Il chimico deve sapersi muovere con agilità e cognizione di causa fra i livelli submicroscopico, macroscopico e simbolico: è infatti in grado di interpretare il mondo dei fatti e delle evidenze (livello macroscopico) in termini di interazioni fra molecole e atomi (livello submicrescopico) e viceversa, e di dare una rappresentazione sintetica di entrambi i livelli mediante simboli ed equazioni (livello simbolico)

rinaldocervellatiRinaldo Cervellati:

Desidero fare un brevissimo intervento sulle caratteristiche che dovrebbe avere un chimico, riprendendo quanto scritto da Mauro a proposito della capacità di comunicare.

Poichè sappiamo tutti quanto sia distorta l’immagine della chimica che ha il pubblico, anche (se non sopratutto) perchè è sempre più la “cenerentola” delle materie scolastiche a tutti i livelli, la capacità di comunicazione, nella maniera più semplice e senza formule o equazioni è dovrebbe giocare un ruolo fondamentale nelle caratteristiche del chimico.

La mia esperienza con amici e conoscenti che spesso mi chiedono info, ad es su come perchè si usa il bicarbonato per “lucidare” oggetti in argento è che la più convincente è il paragone con un antiruggine: la patina brunastra che ricopre l’argento è dovuta all’azione dell’ossigeno dell’aria, il bicarbonato è in grado di sciogliere questo materiale. Se la persona ne vuole sapere di più, allora entro nel merito. Una spiegazione semplice anche se mi chiedono perchè si prende il bicarbonato contro l’acidità di stomaco. Un pò più difficile quando mi chiedono qualcosa sulle droghe: eroina,  cocaina, crack, ecc. c’è tanta confusione su questo argomento. Sono sempre riuscito a far capire le differenze senza entrare nel tecnicismo.

oidualcClaudio Della Volpe:

Vorrei concentrarmi non tanto sul modo di pensare scientifico-generale , ma sull’habit sociale sul comportamento sociologico tipico del chimico italiano attuale e direi che a questo riguardo: siamo pochi, scarsamente presenti sul piano culturale, tendenzialmente chiusi in noi stessi e nella nostra comunità.

Siamo una piccola comunità in Italia; su circa 6 milioni di laureati siamo attorno a 100.000; di questi sono iscritti ad associazioni culturali o professionali una minoranza, (non più di 13.000) anche se devo riconoscere che esistono alcune piccole ma fattive organizzazioni culturali (per esempio Chimicare e anche dei siti web di singoli molto attivi); ancora più ristretto è il gruppo di chimici che si esprime e che scrive o partecipa alle discussioni; non ci sono chimici professionalmente divulgatori sui mass media anche se ci sono molti autori di libri divulgativi, di riviste o persone attive anche politicamente; altrove abbiamo chimici che sono diventati famosi o hanno raggiunto ruoli politici perfino; in Italia, dopo gli anni 60 le cose sono state molto ma molto più limitate. Perchè? Perchè pur essendo dotati almeno nelle loro figure carismatiche di quelle doti che si sono dette finora i chimici sono nell’angolo?

Una possibile risposta è quella proposta da Cerruti in uno storico articolo della Treccani: che ci sia stato un episodio o se volete una serie di episodi (li trovate sul blog raccontati da Scorrano e da Guido Barone) che hanno in qualche modo “bloccato” la nostra partecipazione alla vita culturale del paese e in genere quella degli scienziati di stampo naturalistico; paradossalmente questo non era avvenuto nè durante il fascismo, nè appena dopo; fino agli anni 60 la chimica e i chimici anche forse grazie al Nobel di Natta e al ruolo culturale/politico di alcuni sono stati sempre presenti sul versante dei media, ma anche nell’immaginario collettivo. Cosa è successo dopo? Dopo la prima metà degli anni 60 c’è stato una sorta di periodo oscuro che ha coinciso con gli episodi riguardanti Marotta e Ippolito di cui abbiamo parlato in alcuni post e di cui parla per esempio Cerruti. Ci sono poi stati anche i grandi episodi di inquinamento, Seveso prima di tutti, ma qualcosa era già cambiato. E qui veniamo a quella che Pietro Greco chiama una anomalia di fondazione: la Chimica è l’unica scienza che ha lo stesso nome di una industria.

Sta di fatto che la chimica italiana ha messo i remi in barca rispetto al passato. L’atteggiamento medio del chimico è stato segnato da una scarsa partecipazione alla vita culturale e politica del nostro paese, si è chiuso in se stesso e l’immaginario collettivo ha messo la chimica fra “i cattivi”; solo negli ultimi anni le cose stanno lentamente cambiando, ma rimane questa profondissima cicatrice culturale che si accompagna anche ad una riduzione del peso della Chimica nella scuola. La Chimica come tecnica, o al massimo come Meccanica quantistica applicata, una sorta di riduzionismo culturale che ci tiene come soggiogati. Sono poche le voci che si levano contro questa concezione riduzionistica della Chimica, che sottolineano invece che la Chimica è la scienza dei processi, dei sistemi che reagiscono, dell’equilibrio dinamico, della retroazione. In definitiva i chimici dovrebbero essere come detto sopra da alcuni di noi fra i massimi esperti della bellezza e della complessità della Natura, e loro entusiasti difensori ma di fatto ora e nel nostro paese sono tutt’altro.

(continua)

A volte ritornano.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

E’ di pochi giorni fa la notizia che negli Stati Uniti si sta sperimentando la produzione di una pellicola trasparente per la conservazione degli alimenti. Il titolo (come sempre piuttosto fuorviante) è questo: “Plastica addio, arriva la pellicola di latte”.

L’idea è quella di produrre una pellicola trasparente composta da caseina e pectina da utilizzare per la conservazione dei cibi.

caseina1La fase di produzione di questi ecoimballaggi di nuova generazione, messi a punto presso il Dipartimento dell’Agricoltura degli Usa, ha di recente preso il via con una prima linea da parte di una piccola azienda texana, ma già altre realtà stanno guardando con interesse ai nuovi imballaggi, tanto che i ricercatori prevedono che le prime pellicole al latte possano arrivare sul mercato nell’arco dei prossimi 3 anni.

Questo progetto è stato presentato al 252esimo “National Meeting & Exposition of the American Chemical Society” (ACS), il congresso della Società Americana di Chimica.

Per il momento non si conosce ancora molto del processo di produzione perché i ricercatori hanno deciso di concentrarsi soprattutto sulla comunicazione dei vantaggi nell’utilizzo dei nuovi imballaggi a base di caseina. In particolare sul fatto che potranno ridurre i problemi provocati dalla diffusione ormai incontrollata di rifiuti di plastica nell’ambiente.

Secondo la coordinatrice del progetto, Peggy Tomasula, questo tipo di pellicola basata su proteine riduce di 500 volte la diffusione di ossigeno rispetto ai film in uso e garantirebbe “una migliore conservazione dei cibi nella catena della distribuzione e riducendo di conseguenza gli sprechi”.

Questo perché il polimero così ottenuto avrebbe porosità di dimensioni inferiori a quelle in uso attualmente, sia di polietilene, sia di cellophane che di quelle ottenute dall’amido di patate.

Cortesia della ACS.

Per migliorarne le caratteristiche meccaniche si aggiunge pectina di agrume, un polisaccaride naturale. Il film infine sarebbe anche mangiabile, una caratteristica alquanto originale rispetto agli altri.

Non è però la prima volta che si sente parlare dell’utilizzo della caseina per la produzione di materiali e non come cibo.

Possiamo indicativamente ricordare tre periodi: il primo collocabile tra la fine dell’800 e i primi del 900, il secondo nel periodo immediatamente precedente la seconda guerra mondiale , e quello odierno di cui il progetto americano non è che uno degli ultimi.

I primi studi sulle fibre ottenibili dalle proteine si effettuarono per riprodurre fibre tessili pregiate quali la seta che venne però sostituita dal rayon ottenuto dalla cellulosa.

Mentre fibre che dovevano sostituire la lana vennero prodotte proprio a partire dalla caseina presente nel latte. Questo perché vi era una certo eccesso nella produzione di latte, e allo stesso tempo una mancanza reale o percepita di fibre naturali. La lana poi aveva importanza primaria per la produzione militare.

I progetti vennero sviluppati sia in Italia con la produzione del Lanital, che sempre negli Stati Uniti con la fibra denominata Aralac (da American Research Associates e dalla parola latina Lac che significa appunto latte).

caseina3

Il processo produttivo di lavorazione prevedeva la separazione dei grassi e degli oli dalla caseina del latte.

La caseina è insolubile in acqua (essendo idrofobica), e in acidi e alcol, mentre si può solubilizzare in soluzioni basiche di idrossido di sodio o di ammonio. Sempre per il medesimo motivo la caseina ( o meglio le caseine, ce ne sono almeno 4 tipi diversi) forma nel latte delle micelle, come il sapone in acqua.

La solubilizzazione è necessaria per ottenere un prodotto filabile. Per migliorarne la viscosità la soluzione di caseina veniva lasciata “maturare” facendo attenzione all’ossidazione ed agli attacchi batterici.

Successivamente veniva estrusa in un bagno coagulante che conteneva acidi come il solforico e sali come i solfati di sodio, alluminio, magnesio.

Successivamente si sottoponeva la fibra grezza ad un trattamento di reticolazione in bagni acidi di formaldeide per migliorarne la tenacità. Al termine del processo di produzione il filo veniva lavato ed asciugato e poteva già essere utilizzato nelle normali macchine tessili.

Una fibra di questo tipo risultava meno soggetta agli attacchi delle tarme, ma decisamente meno resistente alle sollecitazioni quali l’abrasione. E dai ricordi dei soldati in guerra abbiamo testimonianze che tenesse meno caldo della lana naturale. In Italia la SNIA VISCOSA che deteneva il brevetto del Lanital e ne avviò l’industrializzazione cercò dopo la guerra di rilanciarlo con il nome di Merinova.

caseina4

Ma lo sviluppo delle fibre acriliche in poco tempo fece uscire quelle caseiniche dal mercato.

L’interesse per questo tipo di fibre è ritornato alla ribalta per diversi motivi, primo fra tutti quello della richiesta di prodotti ecosostenibili. Nel processo produttivo al posto del bagno di formaldeide per la reticolazione della fibra si usano acidi policarbossilici quali il citrico per diminuire la produzione di residui di produzione inquinanti ed aumentare la biocompatibilità.

Attualmente questo tipo di fibre viene associato a fibre in poliestere per migliorare la qualità complessiva del filato associando la fibra caseinica alle più tecnologiche fibre in acrilico.

In questo modo si ottiene una fibra molto più simile alla seta al tatto. La fibra si ottiene per copolimerizzazione di caseina e fibra acrilica modificate.

Questi tipi di studi e sperimentazioni che prendono origine da necessità contingenti del passato sono un tentativo di sfruttare nuove materie prime. O per meglio dire materie seconde se per esempio la caseina viene recuperata da sottoprodotti delle lavorazioni casearie.

La caseina è la principale proteina del latte e quindi il suo uso pone il problema della sostituzione di un cibo così comune e diffuso, mette in concorrenza cibo e materie prime ed inoltre la sua effettiva riciclabilità dipende dalla quantità di energia fossile usata nella produzione del latte vaccino.

Nei prossimi anni si potrà valutare meglio il successo o meno di questi prodotti che attualmente con il nome di Q Milk o Rollomilk ci riportano ad un passato dove per necessità contingenti si utilizzavano le materie prime diverse dal petrolio che non era disponibile come lo è oggi, per le ragioni più diverse ma sostanzialmente nel periodo tra la prima e la seconda guerra mondiale per quelle geopolitiche.

Ma come si vede i corsi e ricorsi storici si riferiscono anche alla chimica ed ai suoi processi di produzione.

Per approfondire: http://www.labmanager.com/news/2016/08/edible-food-packaging-made-from-milk-proteins-video-?fw1pk=2#.V8zRHYWp97Y

Chimica e squali.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

In questi giorni molti giornali citano questa notizia estiva, tipico riempitivo delle pagine quando non ci sono altre notizie; lo squalo che vive qualche secolo http://video.corriere.it/incontro-ravvicinato-lo-squalo-groenlandia/75711126-6053-11e6-92f0-b1559c509232.

squalodigroenlandiaLo squalo della Groenlandia e in genere gli squali sono molto interessanti per un chimico per varie ragioni legate al loro metabolismo e alle loro caratteristiche fisiche.

Allora anzitutto la notizia che lo squalo groenlandese viva secoli è vera anche se l’origine della notizia è un singolo articolo sia pur di Science: http://science.sciencemag.org/content/353/6300/702.

Mia sorella che è andata in vacanza in Islanda mi ha segnalato che la carne di squalo è un cibo ricercato ma molto particolare. La tradizione islandese è di cucinare lo squalo della Groenlandia in un modo molto particolare; si tratta di un cibo islandese tipico chiamato hákarl o squalo fermentato.

La carne fresca dello squalo è tossica, a causa dell’alto contenuto di urea Harnstoff.svge di ossido trimetilamminico TMAO225px-Trimethylaminoxid.svg

Notate di passaggio la diversa simmetria delle due molecole: la prima (in prima approssimazione) planare, la seconda tetraedrica seppure deformata.

Da wikipedia apprendiamo che “la carne può essere consumata dopo un processo di trattamento, di cui lo hákarl islandese rappresenta uno dei rari esempi. Lo hákarl trattato ha un forte odore di ammoniaca, non dissimile da quello di molti prodotti per la pulizia domestica. È spesso servito in cubetti infilzati su uno stuzzicadenti. In generale, chi tenta di assaggiarlo la prima volta ha un immediato moto di repulsione dovuto all’odore; per questo, i “neofiti” sono spesso avvertiti di tapparsi il naso prima di ingerirlo, dato che l’odore è assai più forte del gusto. Usualmente, e così nel þorramatur, è accompagnato da un bicchierino di acquavite locale, il cosiddetto brennivín (letteralmente: “vino ardente”). Cibarsi di hákarl è considerato da alcuni segno di coraggio e di forza. Esiste in due varietà: il glérhákarl (lett. “squalo vetroso”), piuttosto duro e di colore rossastro, ottenuto dalla ventresca, e lo skyrhákarl, (lett. “squalo-skyr), più morbido e bianco, ottenuto dal resto del corpo.”

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Contributo sperimentale di Sergio Palazzi chimico ed estimatore dello hákarl (11 ago 2016)

Se l’odore ed il gusto dello hákarl sono caratteristici, non meno lo è la sua preparazione. Lo squalo pescato viene privato della testa e delle interiora e sistemato in una fossa scavata in della sabbia ciottolosa; la fossa viene poi ricoperta a sua volta di ciottoli in modo da formare una sorta di collinetta, sulla quale vengono poste infine delle pietre più pesanti che servono a pressare lo squalo. In questo modo, i fluidi presenti nella carne dello squalo vengono espulsi (un pò come si fa con le melenzane). Lo squalo viene lasciato a fermentare nella fossa per un periodo che va da 6 a 12 settimane, a seconda della stagione.

Una volta estratto dalla fossa, lo squalo viene tagliato in spesse strisce e appeso a seccare per diversi mesi. Durante il periodo di essiccazione si sviluppa una crosta brunastra, che viene rimossa prima della consumazione. Lo hákarl viene quindi tagliato a pezzetti e consumato. Modernamente, però, la carne di squalo viene pressata anche in grossi contenitori plastici sottovuoto.

da http://www.ilfattoalimentare.it/italiani-squalo-smergilgio-finning-code-di-squalo-shark-alliance.html

Come mai la carne di squalo ha queste caratteristiche? Il motivo fondamentale è che lo squalo ha un contenuto nelle sue carni di urea e di trimetilammina molto elevato e che può rivelarsi perfino tossico e dunque occorre “trattare” la carne prima di mangiarla.

Tutto parte dai meccanismi con quali lo squalo, che vive in acqua, riesce a rimanere in equilibrio osmotico con il suo ambiente ed espelle l’azoto; i due meccanismi si intrecciano.

Da una parte lo squalo come la maggior parte degli organismi che hanno a disposizione molta acqua espelle l’azoto sotto forma di urea, una molecola che si scioglie bene in acqua; d’altra parte la escrezione di urea non avviene con il meccanismo renale, tipico per esempio del nostro corpo. L’urea viene espulsa infatti attraverso la ghiandola rettale che è il vero organo escretore; inoltre l’urea trattenuta nell’organismo serve a mantenere l’equilibrio osmolare con l’acqua di mare, gli squali sono isoosmotici cioè non sono capaci di regolare la propria concentrazione di sostanze disciolte in rapporto a quella esterna, non sono in grado di vivere in acqua dolce insomma, non ci sono squali d’ acqua dolce (eccetto uno), ma conservano costante la propria concentrazione di sostanze disciolte e lo fanno usando non i sali ma l’urea; in questo modo lo scambio di acqua con l’esterno viene ridotto al minimo a patto di non cambiare ambiente salino: se metteste uno squalo in acqua dolce l’acqua penetrerebbe nelle cellule dello squalo facendolo gonfiare e uccidendolo.

Ma la presenza di un eccesso di urea ha un effetto notevole sulle proteine dello squalo, nel senso che l’urea, (come mi insegnava il mio amico e tutore di tesi recentemente scomparso, Guido Barone) è una sostanza structure-breaker, ossia distrugge la struttura, l’equilibrio fra le due quasi-fasi dell’acqua, l’acqua tipo ghiaccio, l’acqua strutturata e l’acqua destrutturata; l’urea interagisce bene tramite i suoi legami idrogeno con l’acqua ma la simmetria della sua molecola è totalmente diversa e le sue sfere di idratazione  (come le chiamerebbero i colleghi Vittorio Elia e Giuseppina Castronuovo che studiano da anni questi fenomeni) non interagiscono favorevolmente con essa, l’acqua si disfa, diciamo così. Questo altera il contributo dell’acqua al mantenimento della struttura proteica: lo squalo ha rimediato a questo contributo destrutturante dell’urea quasi-planare aggiungendo un secondo componente plasmatico che ha effetto opposto all’urea , la trimetilammina, quasi-tetraedrica appunto.

Ecco dunque che la miscela urea-trimetilammina che lo squalo usa così efficacemente diventa per noi se proviamo a mangiare carne di squalo un tantinello indigesta.

Ricordo di passaggio, ma servirebbero altri post, che dallo squalo si ricavano molti prodotti utili (la pelle è un abrasivo e i giapponesi la usano per rivestire il manico della katana, la spada rituale perché le punte microscopiche rivolte (in alcune specie) tutte nella medesima direzione rendono più difficile farsi “sfilare” la spada dall’avversario) , la squalamina un antibiotico (ma è sintetizzabile in laboratorio), lo squalene , 375px-Squalene-from-xtal-3D-balls-Aun idrocarburo triterpenico ricavato dal suo fegato impiegato nell’industria farmaceutica e cosmetica, per cicatrizzare le ferite, per nutrire la pelle; nell’animale lo squalene che è meno denso dell’acqua, contribuisce a sostenere la notevole massa degli squali, producendo la spinta idrostatica di questa specie animale.

Lo squalo è una risorsa biologica utile ma viene usato male, ucciso solo per usarne le pinne in cucina e gettando in mare il resto dell’animale, una vera crudeltà, le sue carcasse usate per farne concime.

In Europa, l’Italia è il più grande consumatore europeo di carne di squalo; i nomi più diffusi di squali presenti sui nostri mercati sono: palombo, smeriglio, gattuccio, cagnetto, vitello di mare, asià, nocciolo. Molto del bacalhau (baccalà) che si mangia alle Azzorre e in molte ex-colonie africane del Portogallo è prodotto con carne di squalo; in Inghilterra il fish and chips (pesce fritto e patatine) è a base di carne di squalo.

La pesca agli squali si svolge in tutto il mondo e dovrebbe essere controllata ovunque, in modo da non distruggere le popolazioni. Per impedire la distruzione di questa importante risorsa naturale, la pesca agli squali va controllata secondo criteri rigorosi, ma soprattutto diversi da quelli validi per altri pesci. Infatti i lunghi tempi di gestazione tipici di questi animali e la loro ritardata maturità sessuale, rendono problematico – o addirittura impossibile – il recupero delle popolazioni sottoposte a uno sfruttamento intenso.

da http://www.copernico.bo.it/sito_old/subwww/lavoro%20evoluzione/condroitti/prodotti_dagli_squali.htm

La nitriera borbonica del Pulo di Molfetta. Una storia poco conosciuta.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Angela Rosa Piergiovanni

piergiovanniForse non è molto noto che il fenomeno del carsismo è molto comune in Puglia. Le Grotte di Castellana, in provincia di Bari, rappresentano sicuramente il risultato più spettacolare e sono una delle maggiori attrazioni turistiche della regione. In realtà, il territorio pugliese è costellato da una varietà di strutture carsiche sia ipogee che epigee (grotte, doline o puli, gravine e lame) che, essendo decisamente meno spettacolari delle grotte di Castellana, restano ai margini degli itinerari turistici più frequentati o ne sono del tutto escluse. Il Pulo di Molfetta, in provincia di Bari, ne è un esempio eppure avrebbe molte interessanti storie da raccontare dall’insediamento neolitico ritrovato ai suoi margini, al convento cinquecentesco dei frati cappuccini ma è anche un esempio, forse unico in Italia, di archeologia industriale collegata al carsismo.

Il Pulo è una depressione di forma ovoidale, con un diametro di circa 170 metri, un perimetro di quasi 600 metri e una profondità intorno ai 35 metri. Una immagine da satellite permette di apprezzare meglio forma e dimensioni (Fig. 1).

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Fig. 1. Veduta aerea del Pulo (fonte Google Earth).

La sua origine è dovuta al crollo in tempi molto remoti della volta di ampie cavità sotterranee generate appunto dal carsismo. La conformazione del territorio antecedente al crollo è intuibile osservando le pareti verticali che sono costellate da numerose grotte poste su vari livelli, molte delle quali sono comunicanti tra loro. L’attuale aspetto, sicuramente molto diverso da quello immediatamente dopo il crollo della volta, è frutto di millenni di erosione ad opera degli agenti atmosferici. Questa erosione ha prodotto nel tempo molteplici crolli delle pareti laterali, costituite da calcari organogeni del cretaceo inferiore, ampliando progressivamente la depressione originaria. La penetrazione, e quindi l’azione corrosiva, delle acque meteoriche è infatti favorita dalla fitta stratificazione a “chiancarelle” delle rocce e da una loro notevole fratturazione in senso verticale. Peculiarità del Pulo non è la formazione nei millenni di stalattiti o stalagmiti ma dei nitrati di grotta. Si tratta di una patina biancastra di salnitro che ricopre ampie zone delle pareti e delle volte delle grotte. La formazione del salnitro è causata dalla decomposizione di materiale organico nel suolo sovrastante la dolina. Questo, disciogliendosi nell’acqua piovana, passa nella roccia sottostante ad alta porosità. Il percolato incontra lungo il cammino verso il basso, delle cavità in cui parte dell’acqua evapora producendo il suo progressivo arricchimento in composti azotati. Sulle pareti interne delle grotte, nella zona più vicina all’interfaccia roccia-aria, i composti azotati del percolato possono subire l’azione ossidante dei batteri che da luogo alla formazione di acido nitrico. L’acido così prodotto si combina con i composti basici circostanti contenenti potassio, calcio e magnesio. L’evaporazione dell’acqua residua da luogo ai nitrati che, in condizioni di saturazione, si depositano nelle fratture della roccia.

La casuale scoperta della presenza di salnitro nelle grotte del Pulo avvenne nel 1783 ad opera dell’abate Fortis, studioso padovano in visita in Puglia su invito del canonico molfettese Giuseppe M. Giovene che aveva iniziato la sistematica ricognizione scientifica del Pulo.pulo1

(Pulli 1817)

Questa la descrizione che ne fece il Pulli circa 20 anni dopo, in cui è riportato come alle grotte di maggiore rilevanza vennero dati i nomi dei regnanti del tempo. La notizia del ritrovamento non sfuggi all’attenzione delle autorità borboniche. Infatti, questa inaspettata fonte di salnitro poteva rappresentare una parziale alternativa alla dipendenza delle strutture statali da appaltatori privati che all’epoca, gestivano la produzione del salnitro a partire dallo stallatico obbligatoriamente conferito dai contadini. Alla fine del ‘700 la disponibilità di salnitro era garanzia di un adeguato armamento dell’esercito. Infatti, esso era il componente principale della polvere pirica, che si otteneva miscelando nitrato di potassio, carbone di legna e zolfo in rapporto 7:2:1, rispettivamente. Per sfruttare le potenzialità di questa nuova fonte di salnitro nel gennaio del 1784 divenne operativa all’interno del Pulo la “Reale Nitriera Borbonica”. Si trattava di una complessa struttura industriale concepita per trasformare in loco il salnitro estratto dalle grotte sfruttando la disponibilità di legna fornita dalle campagne circostanti, la falda acquifera sottostante facilmente accessibile e un sistema per la raccolta dell’acqua piovana. L’impianto era costituito da tre distinti corpi di fabbrica, in parte in muratura, destinati alle diverse fasi del lungo e laborioso ciclo produttivo. Un complesso sistema di vasche, canali e cisterne consentiva la lisciviazione delle terre nitrose estratte dalle grotte del lato nord della dolina. L’acqua madre così ottenuta ricca di nitrati subiva una fase di decantazione in una vasca interrata. Successivamente il liquido madre era trasferito nell’edificio dotato di fornaci in cui avveniva la cottura e raffinazione del salnitro grezzo. Nella prima fase di operatività della struttura (1784-1786) la cottura avveniva in 4 piccole fornaci ciascuna contenente una caldaia metallica (Fig. 2).

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Fig. 2. Fornaci per la cottura del salnitro grezzo (fonte Radina 2007).

La fase finale del processo produttivo si svolgeva nell’ultima struttura costituita da un vano in cui il salnitro era lasciato cristallizzare in appositi catini di ceramica invetriati internamente. A completamento della nitriera fu riadattato il cinquecentesco convento dei cappuccini, posto all’ingresso della dolina, che divenne sede del corpo di guardia incaricato di sorvegliare l’opificio. All’epoca esistevano diverse nitriere in “Terra di Bari”, alcune delle quali in comuni limitrofi a Molfetta pertanto, sebbene le modalità operative fossero diverse da quelle adottate nel Pulo, il raffronto in termini di produzione fu inevitabile. Dopo solo due anni dall’inizio delle attività, le denunce per la scarsa produttività portarono a miglioramenti del processo produttivo e alla sostituzione dei responsabili della nitriera. Fu abbandonato l’uso di acqua salmastra per la lisciviazione delle terre nitrose e per incrementare la produzione il sopraintendente Targioni fece costruire, tra il 1787 e 1789, una fornace a setti radiali di dimensioni decisamente maggiori rispetto alle fornaci già in uso (Fig. 3).

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Fig. 3. Grande fornace a setti radiali per la cottura del salnitro grezzo (fonte Radina 2007).

L’attenzione che la nitriera e il processo produttivo utilizzato per l’estrazione del salnitro suscitò tra gli studiosi del tempo fu notevole. Il famoso geologo francese Dieudonné Tancrède Gratet de Dolomieu accolse con meraviglia la scoperta dell’abate Fortis e molti illustri personaggi del tempo visitarono personalmente la nitriera. Tra essi vanno ricordati il naturalista G.A.W. Zimmermann, il mineralogista inglese sir John Hawkins, l’illuminista teramano Melchiorre Delfico, il conte svizzero Karl Ulysses von Salis Marschlins. A seguito della sua visita Zimmermann stilò un accurato resoconto sull’opificio nel “Viaggio alla nitriera naturale di Molfetta” che fu presentato il 27 agosto 1788 all’Académie Royale des Sciences di Parigi.

Sir J. Hawkins, nella sua visita avvenuta nel 1788, disegnò la famosa veduta del Pulo donandoci una istantanea del tempo che consente oggi di visualizzare la nitriera borbonica in attività (Fig. 4).

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Fig. 4. Veduta di J. Hawkins tratta da G. Zimmerman “Voyage à la nitrière nauturelle qui si trouve à Molfetta dans la Terre de Bari en Pouille”. (Bari Biblioteca Provinciale De Gemmis).

In primo piano sono ben visibili due costruzioni con tetto spiovente ricoperto di tegole, attribuibili ai corpi di fabbrica utilizzati per la cottura e lo stoccaggio del salnitro. Analizzando attentamente la veduta si può osservare come la vegetazione arborea circostante appaia molto ridotta, soprattutto se confrontata alla situazione attuale (Fig. 1). Presumibilmente gli alberi presenti nel Pulo furono i primi ad essere utilizzati come combustibile per le fornaci. Infine, sullo sfondo sono ben evidenti i cumuli di pietrame residui del processo estrattivo.

L’attività della nitriera ebbe però vita breve poiché la produzione nonostante gli sforzi dei gestori non raggiunse mai livelli molto elevati. Il 25 ottobre 1808 l’ispettore generale delle nitriere e polveriere del Regno di Napoli, il chimico terlizzese Pietro Pulli (1771-1841), visitò la nitriera del Pulo trasmettendo alle autorità una relazione su quanto osservato. Nel documento sono descritti in dettaglio i corpi di fabbrica utilizzati nel ciclo produttivo, le caratteristiche delle rocce ma soprattutto non sono risparmiate critiche a chi, non esperto in scienze chimiche, aveva ritenuto di individuare nel Pulo una abbondante fonte di salnitro.

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pulo3 (Pulli 1817)

Questo rapporto in cui erano ben evidenziati tutti i punti deboli del ciclo produttivo indusse le autorità a decretare la chiusura della “Reale Nitriera Borbonica”. Iniziò così il lento ed inesorabile degrado delle strutture mentre il Pulo nel suo complesso tornava ad essere utilizzato da privati per scopi esclusivamente agricoli.

Recenti campagne di scavo condotte tra il 1997 e il 2003 hanno consentito il recupero e restauro di quanto rimaneva delle strutture della nitriera borbonica (Fig. 5) consentendo anche la fruizione del sito da parte dei visitatori.

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Fig. 5. Veduta aerea dei resti murari della nitriera borbonica (fonte Google Earth).

Purtroppo anche questa nuova vita della nitriera ha avuto vita breve per vicissitudini burocratiche e l’oblio è nuovamente calato su questo esempio di archeologia industriale decisamente particolare. Oggi è possibile ripercorrere parte di questa storia, come quella più generale del Pulo, come sito di insediamenti umani in epoca neolitica, visitando il “Museo Civico Archeologico del Pulo” a Molfetta. Unica nota positiva che è possibile trovare in questa vicenda di recupero e abbandono, purtroppo non unica nel nostro paese, è rappresentata dal fatto che la mancanza di una stabile presenza antropica nella dolina garantisce la sopravvivenza di un’isola di flora mediterranea, in gran parte spontanea, ed un rifugio per l’avi-fauna ad appena un chilometro dal centro abitato. Le oltre 200 specie vegetali recentemente censite ne fanno un hot spot di biodiversità vegetale di notevole rilevanza scientifica. Tuttavia cercare di conciliare la tutela della biodiversità e la fruizione del sito e della sua storia sarebbe sicuramente un bel risultato per la collettività.

Bibliografia

Chiapperini R. 1983. Contributo botanico e bibliografico per lo studio della flora pugliese: con particolare riguardo al Pulo di Molfetta e alla provincia di Bari. Mezzina Ed., Molfetta.

De Santis M.I. 1983. Molfetta nella descrizione di viaggiatori del Settecento e le vicende della nitriera borbonica al Pulo, Mezzina Ed., Molfetta.

Flores E. 1899. Il pulo di Molfetta: stazione neolitica pugliese. Conferenza tenuta in Molfetta nella sede della societa Dante Alighieri il 19 marzo 1899. V. Vecchi Ed., Trani.

Pulli P. 1817. Statistica nitraria del regno di Napoli. Vol II, F.lli Chianese ed., Napoli, pag. 217-226.

Radina F. 2007. Natura, archeologia e storia del Pulo di Molfetta. Adda Ed., Bari.

Link utili per approfondimento

https://www.youtube.com/watch?v=Mrh7cYetE7k

http://www.pulodimolfetta.it/index.php/

L’odore del mare.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

L’odore del mare.

C’è una bella canzone di Eduardo De Crescenzo che parla dell’odore del mare,

Se penso al mondo come a un’armonia

tutto è giusto sia così

se ogni strada è la strada mia

il mio posto è stare qui

L’odore del mare mi calmerà

la mia rabbia diventerà

amore amore è l’unica per me

né dare né avere la vita va da sé

né bene né male intorno a me non c’è

né luna né sole è tutto nel mio cuore

Già ma da dove viene l’odore del mare? E perchè ogni mare ha il suo, e quello di Pescara non sa come quello di Napoli? É la domanda da cento milioni che mi ha fatto il solito amico di Napoli, che mi aveva già fatta quella della pietra focaia; e perchè non pensiate che me lo sono inventato vi dico anche come si chiama: Biagio, è un chimico pure lui, ormai in pensione, ma sempre chimico e anche appassionato di cucina. Non ho intenzione di togliere la poesia a questa cosa, per carità, ma anzi forse la poesia ne esce rinforzata, non diminuita perchè dopo tutto ha colto, prima della scienza, la tipicità dell’odore del mare.

Allora supponiamo che siate in spiaggia o in una città di mare, sapete da dove viene quel particolare odore che è tipico del mare, e del vostro mare in particolare? Quando respirate a pieni polmoni l’aria salmastra minuscole gocce di acqua di mare, di aerosol marino vi entrano nei polmoni e voi state letteralmente gustando il vostro mare; e anche ad una certa distanza da esso rimangono gli odori dei principali costituenti biologici e chimici di una miscela molto complessa.

Una possibile spiegazione è dunque che l’odore del mare venga da una miscela di composti la cui precisa composizione è diversa da caso a caso.

Ci sono almeno tre diverse classi di composti che vi contribuiscono:

-il DMS, dimetilsolfuro mare1

-i dictioptereni, (di seguito dictiopterene D, C, B)

mare2 mare3  mare5

ed infine i bromofenoli mare6.

Vediamo meglio.

Il DMS è un prodotto della degradazione dei tessuti, del catabolismo delle alghe o del fitoplancton, viene dal dimetilsolfoniopropionato (DMSP), la cui formula è indicata nella figura seguente che da ragione anche dei rapporti reciproci fra le due molecole.

Nell’articolo da cui è tratta questa immagine si discutono gli enzimi che degradano il DMSP e la loro genetica; quegli enzimi si trovano in varie specie batteriche sia marine che terrestri, perfino in batteri che si trovano in sistemi produttivi semplici, come nella produzione di alcuni formaggi, che hanno di fatto l’aroma “del mare”.mare7

La cosa interessante è il compito climatico di questa molecola che gioca un ruolo nel ciclo complessivo dello zolfo; nella immagine di Science si fa riferimento al fatto che , direttamente, o indirettamente tramite i suoi prodotti di ossidazione, il DMS svolge un ruolo nella formazione di nuclei di condensa del vapore acqueo; a loro volta tali nuclei sono indispensabii nella formazione delle nuvole, perchè, come molti di voi ricorderanno, la transizione di fase vapore/liquido è sfavorita in modalità omogenea, ossia senza nuclei di condensa, a causa del cosiddetto effetto Kelvin. La tensione di vapore di un liquido o il suo potenziale chimico aumenta con la curvatura, quindi diminuisce con il raggio di curvatura; quando un vapore condensa, se non si supera un certo volume di condensato il nucleo tende a rievaporare velocemente; viceversa se c’è un nucleo di condensa il volume necessario è già fornito da questo nucleo o direttamente o come contributo di energia libera di miscelamento che riduce la spinta a rievaporare.

In sostanza senza nuclei di condensa non ci sarebbero nuvole. Il DMS gioca quindi un ruolo cruciale sulle grandi aree oceaniche; molti anni fa il chimico James Lovelock, il padre (insieme a Lynn Margulis, una biologa) della ipotesi GAIA, aveva ipotizzato questo ruolo del DMS, la cosiddetta ipotesi CLAW, illustrata nella seguente immagine (CLAW è un acronimo dalle iniziali dei proponenti).mare8

In entrambi i casi si tratta del fatto che l’aumento del catabolismo del fitoplancton interagisce in modo positivo o negativo con la formazione di nuvole e la formazione di nuvole a sua volta interagisce con la formazione del fitoplancton. Il riscaldamento dell’oceano viene diminuito dalla formazione delle nuvole stimolata dal catabolismo del fitoplancton (più caldo l’oceano, più fitoplancton, più DMS, più nuvole, meno luce, meno caldo l’oceano), ma può anche esserne aumentato (più caldo l’oceano, più stabilità convettiva, meno risalita di nutrienti, meno plancton, meno DMS, meno nuvole, più luce, più caldo l’oceano). Cogliete anche voi che le due ipotesi, entrambe ragionevoli, (ma non ancora verificate bene) funzionano in intervalli diversi di condizioni. Si tratta di meccanismi di retroazione spontanei che di fatto consentono alla biosfera di possedere modalità di equilibrio, di omeostasi, o di evoluzione che a prima vista appaiono frutto di un disegno intelligente, ma che in realtà non sono diversi dai meccanismi di retroazione negativa classici (come quello del galleggiamento di un corpo) o di retroazione positiva e quindi di allontanamento dall’equilibrio (come l’effetto Droste o l‘effetto Larsen), conosciuti per sistemi inanimati.

I dictioptereni sono invece composti volatili di origine naturale, prodotti dagli organi sessuali delle alghe brune (le cosiddette Feoficee) e giocano il ruolo di feromoni ; in qualche modo potremmo considerarli l’equivalente dei profumi delle piante terrestri, servono ad ottimizzare la riproduzione sessuata delle alghe che li producono, attirando e fissando la componente spermatica. Probabilmente il loro nome (dal greco ali a rete) viene dalla loro struttura così singolare che ricorda appunto un uccello visto di fronte, non essendoci alcun legame con gli insetti dictiopteri. (Qualcuno ne sa di più?)mare9

Macrocystis pyrifera (in inglese Giant Kelp)

Gli uccelli usano sia il DMS che i dictioptereni come segnali della presenza di specie predabili e quindi sono molto sensibili al loro odore.

Ed infine i bromofenoli.

Questi composti anch’essi di origine naturale danno l’aroma a molti cibi e prodotti marini a cui siamo abituati come granchi, gamberi; ma non sono questi animali a produrli ma piuttosto essi li assorbono dal loro medesimo cibo, ossia dai vermi marini, dalle alghe e da altri piccoli esseri che fungono da prede.

La deduzione di questo fatto viene dall’osservazione che alcune specie, come i salmoni del Pacifico che dividono la loro esistenza fra il mare e le acque dolci aumentano il proprio contenuto in bromofenoli massimamente durante la loro permanenza in mare, ma la riducono moltissimo mentre sono in acque dolci; ragionevolmente dunque essi assorbono questi composti attraverso la dieta in ambiente marino.

L’idea di riprodurre questa situazione aggiungendo direttamente i bromofenoli alla dieta di pesci cresciuti in cattività non ha funzionato granchè.

Quale ruolo svolgano per gli esseri che li producono non è ben chiaro; probabilmente servono come aggressivo chimico o per difendersi dall’attacco di altre specie, quindi come pesticidi naturali o dissuasori di attacco. Hanno mostrato attività utili in medicina e per questo motivo sono ampiamente studiati.

Noto di passaggio la confusione che regna su internet dove si richiamano questi composti sostenendo che quando sono concentrati il loro odore diventa spiacevole a causa della componente iodica(sic!?): insomma bromo o iodio?

E’ vero che c’è un ciclo dello iodio i cui attori biologici sono i medesimi di cui abbiamo parlato finora, ma bromo e iodio rimangono elementi distinti!mare10

Insomma la conclusione è che l’odore del mare, come l’odore dei prati in fiore dipende dalle creature che vi abitano, che producono molte molecole diverse, usando queste classi di sostanze o come messaggeri chimici della loro vita sessuale, o come componenti del proprio cibo o come pesticidi spontanei (ricordate per esempio le sostanze cosiddette allelopatiche prodotti da alcuni alberi?) o come cataboliti, come molecole prodotte dal loro metabolismo o perfino dalla loro morte. E’ chiaro allora che in dipendenza della abbondanza dei singoli composti che abbiamo citato, ciascun ambiente marino avrà il proprio profumo, esattamente come l’odore di un prato, o di una foresta o di una palude sono diversi fra di loro ma possono condividere certe componenti. Ovviamente queste molecole hanno un doppio ruolo perchè esse saranno presenti in acqua come soluto, ma avranno una loro tensione di vapore, specifica, in dipendenza da concentrazione e temperatura e anche questo contribuirà a formare uno specifico “odore di mare” in ogni circostanza.

Riferimenti

J.D. Todd et al. Structural and Regulatory Genes Required to Make the Gas Dimethyl Sulfide in Bacteria2 FEBRUARY 2007                  VOL 315    SCIENCE                   www.sciencemag.org

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2007-02/uoea-cts012907.php

Popular Science http://www.popsci.com/seasmells Why Does The Sea Smell Like The Sea?

https://en.wikipedia.org/wiki/CLAW_hypothesis

Preistoria del legame a idrogeno

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Rinaldo Cervellati

Sebbene secondo Linus Pauling T.S. Moore e T.F. Winmill siano stati i primi a invocare il legame a idrogeno per spiegare la minore basicità dell’idrossido di trimetilammonio rispetto a quella dell’idrossido di tetrametilammonio nel 1912 [1], non v’è dubbio che la descrizione del legame a idrogeno nel suo ambiente più noto, l’acqua, apparve nel 1920 a opera di Wendell M. Latimer e Worth H. Rodebush [2]. Entrambi, a quel tempo, facevano parte del gruppo di giovani chimico-fisici raccoltisi attorno a Gilbert N. Lewis a Berkeley. Di Latimer abbiamo parlato diffusamente in un precedente post[1], Rodebush (1887-1959) si trasferì come professore associato all’università dell’Illinois nel 1921. Latimer, in una sua breve autobiografia, scrisse:

“In my early paper (1920) with W. H. Rodebush, I first clearly stated the principle of hydrogen bonding, which is now so generally accepted. In this paper Rodebush wrote the first half on the general concept of polarization, and I wrote the last half which dealt with the structural interpretation. We naturally had to get G. N. Lewis’ permission to publish the paper since we used his new theory of valence, and it was only with considerable argument that I was able to keep the hydrogen-bond theory in the paper.[3]

Il lavoro di Latimer e Rodebush, il primo articolo di Latimer, è suddiviso in tre parti oltre all’introduzione: Ionization of Polar Compounds, Ionization of Compounds not Higly Polar, Associated Liquids. Latimer afferma che la parte scritta da lui concerne l’interpretazione strutturale. Questa interpretazione non riguarda solo l’ipotesi del legame a idrogeno ma anche in larga misura il confronto fra l’acidità di diversi composti e la loro struttura in base alla teoria di Lewis.

Ad esempio:

La forza di un ossiacido può essere considerata in termini di forze che tendono a distorcere l’ottetto dell’ossigeno. Lewis, nel suo lavoro “The Atom and the Molecule” ha discusso l’effetto della sostituzione di un atomo di cloro nell’acido acetico. Le idee che ha espresso possono essere considerevolmente estese in connessione con gli acidi ossigenati inorganici. Così per l’acido solforico:

preistoria1

l’attrazione del kernel [nucleo] dello zolfo per gli elettroni messi in comune con l’ossigeno e la repulsione fra i kernel dello zolfo e dell’ossigeno tende a distorcere l’ottetto dell’ossigeno dalla sistemazione cubica. Ovviamente questa attrazione degli elettroni verso lo zolfo insieme alla repulsione del kernel dell’ossigeno indebolirà la forza con cui l’idrogeno trattiene una coppia di elettroni in comune con l’ossigeno. Tanto più alta è la carica positiva sul kernel centrale, tanto maggiore sarà la distorsione. Quindi, per ogni riga orizzontale del sistema periodico, gli ossiacidi di alta valenza, esempio l’acido silicico (H4SiO4), l’ortofosforico, l’acido solforico e l’acido perclorico, diventeranno più forti con l’aumentare del numero atomico. [2, p. 1427]

Notare come la “sistemazione cubica” degli elettroni attorno al kernel (nucleo) sia ancora utilizzata, tuttavia la considerazione delle forze attrattive e repulsive e la chiara definizione di elettronegatività riportata nell’introduzione [2, p. 1419], conducono a risultati corretti, in accordo con i dati sperimentali.

Ancora più interessante è l’esempio dell’acido nitrico.

La struttura dell’acido nitrico può essere una di queste due:

preistoria2

Sotto la spinta di un atomo fortemente elettronegativo come l’ossigeno, l’ottetto dell’azoto può non essere stabile formando un sestetto [struttura a sinistra]. L’analisi a raggi X delle strutture del gruppo nitrato nel nitrato di sodio sembrano confermare questa ipotesi. La stessa cosa è senza dubbio vera per gli acidi borico e carbonico.

La struttura dell’acido nitroso può quindi essere scritta come:preistoria4

Qui abbiamo un altro esempio di una coppia libera di elettroni sull’atomo centrale. Ciò spiega il fatto che l’acido nitroso è più debole dell’acido nitrico. [2, p. 1429]

Tornando all’oggetto di questo post, Latimer espone la sua teoria del legame a idrogeno nell’ultima parte dell’articolo, “Associated liquids”. Dopo aver criticato l’ipotesi che l’aggregazione delle molecole nei liquidi è sostanzialmente correlata alla costante dielettrica e al potere ionizzante del liquido come solvente, scrive:

Confrontiamo ancora i composti ammoniaca, acqua e acido cloridrico. L’ammoniaca addiziona facilmente un idrogeno, ma ha scarsa tendenza a cederne uno. D’altro canto l’acido cloridrico mostra proprio la tendenza opposta. L’acqua occupa una posizione intermedia e mostra tendenze sia a cedere sia a acquistare idrogeno, che sono quasi bilanciate. Quindi, in termini della teoria di Lewis, una coppia non condivisa di elettroni su una molecola di acqua potrebbe essere in grado di esercitare una forza sufficiente da attrarre un atomo di idrogeno legato all’ossigeno di un’altra molecola d’acqua, aggregando così le due molecole. Strutturalmente si può rappresentare cosi:preistoria5

Una tale combinazione non deve necessariamente essere limitata alla formazione di molecole [aggregati] doppie o triple. Infatti il liquido può essere costituito da grandi aggregati di molecole, continuamente rompendosi e riformandosi sotto l’influenza dell’ agitazione termica.

Questa spiegazione implica che il nucleo dell’idrogeno trattenuto fra due ottetti costituisca un “legame debole”. [2, p. 1431]

A questo punto nel lavoro di Latimer e Rodebush compare la seguente nota a piede di pagina:

Mr. Huggins [studente di dottorato] di questo laboratorio in qualche lavoro non ancora pubblicato, ha usato l’idea di un nucleo di idrogeno trattenuto fra due atomi come teoria riguardante certi composti organici.

In realtà pare proprio che questa ipotesi di Mr. Huggins[2] non venga molto considerata dagli autori infatti più avanti si legge:

Non si presume che ogni associazione sia di questo tipo. Nel’acido acetico, per esempio, l’associazione avviene certamente con la formazione di polimeri costituiti di 2 molecole. Questo tipo di associazione però produce proprietà radicalmente diverse da quelle di un liquido come l’acqua.[2, p. 1431]

Tuttavia, il tentativo di interpretare la formazione dell’idrossido di ammonio attraverso un legame a idrogeno con l’ossigeno dell’ossidrile:preistoria6

implica, in termini della teoria di Lewis questo legame dovrebbe essere abbastanza forte[3].

Per quanto riguarda l’acido fluoridrico viene detto:

E’ del tutto possibile nel caso dei composti dell’idrogeno con elementi più elettronegativi, per esempio il fluoruro di idrogeno, che l’attrazione simultanea di un ottetto altamente potente di elettroni, e la repulsione del forte nucleo positivo per l’idrogeno, possa provocare un movimento elastico dell’atomo di idrogeno in singola molecola.

L’associazione delle molecole è, tuttavia, molto probabilmente il fattore che determina l’estremamente elevata costante dielettrica.[2, p. 1432].

Questa è l’interpretazione di Latimer del legame a idrogeno in base alla teoria della valenza di Lewis, la storia più recente di questo legame e la sua importanza nella Chimica della Vita dovrebbe essere nota a tutti i chimici. Ecco la definizione IUPAC:

A particular type of multicenter (three center – four electron) X–H …Y in which the central hydrogen atom covalently linked to an electronegative atom X (C, N, O, S..) forms an additional weaker bond with atom Y (N, O, S..) in the direction of its lone electron pair orbital. The energy of hydrogen bonds, which is usually in the range of 3–15 kcal/mol (12–65 kJ/mol), results from the electrostatic interaction and also from the orbital interaction of the antibonding σ*(XH)MO of the molecule acting as the hydrogen donor and the non-bonding lone electron pair MOnY of the hydrogen acceptor molecule.[4]

 

[1] T.S. Moore, T.F. Winmill, The State of Amines in Aqueous Solution, J. Chem. Soc., 1912, 101, 1635-1676.

[2] W.M. Latimer, W.H. Rodebush, Polarity and Ionization from the Standpoint of the Lewis Theory of Valence, Journal of the American Chemical Society, 1920, 42, 1419-1433.

 [3] J.H. Hildebrand, Wendell Mitchell Latimer 1893-1955. A Biographical Memory, Biographical Memoirs, National Academy of Sciences, Whashington, D.C., 1958, p. 224

[4] IUPAC, Compendium of Chemical Terminology Gold Book, Version 2.3.3, 2014.02.24, p. 697

 

[1] https://ilblogdellasci.wordpress.com/2016/08/01/stato-di-ossidazione-e-numero-di-ossidazione-sono-sinonimi/

[2] Maurice Loyal Huggins (1897-1981) introdusse l’ipotesi del legame a idrogeno nella sua tesi di dottorato (1919) applicandola al tautomerismo dell’acido acetoacetico. Sfortunatamente la tesi andò perduta. Dopo il Ph.D a Berkeley continuò a fare ricerca sul ruolo del legame a idrogeno nella stabilizzazione della struttura secondaria delle proteine. Insieme a Flory ha elaborato un’importante teoria sui polimeri. Ha lavorato all’Arcadia Institute of Research a Woodsde, CA (USA).

[3]  E’ attualmente impossibile isolare la specie NH4OH perché essa sarebbe una frazione insignificante della quantità totale di NH3 eccetto che in soluzioni estremamente diluite.

Curarsi col cibo. Cosa è la nutraceutica.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Luigi Campanella, ex Presidente SCI

Negli anni 80 l’Unione Europea denunciò a più riprese l’abuso di farmaci da parte dei consumatori con responsabilità assegnate sia a loro stessi che ai produttori.

La denuncia nacque dalla comparsa di residui farmaceutici nelle acque di moltissimi fiumi europei. In effetti non si trattava di comparsa, ma di concentrazione crescente ad una velocità temporale che se fosse stata mantenuta avrebbe portato nel 2050 i valori di tali presenze a limiti incompatibili con la vita nei fiumi.

Da qui la raccomandazione di mettere in piedi tutte le possibili alternative a tale spropositato utilizzo di sistanze, pure preziose contro malattie e patologie varie.La nutraceutica fu subito rilanciata come uno degli strumenti: curarsi con l’alimentazione è perfetto,si disse. Il discorso non è in effetti così semplice,ma il principio certamente valido.

Il termine “Nutraceutica” nasce , per indicare la disciplina che indaga tutti i componenti o i principi attivi degli alimenti con effetti positivi per la salute, la prevenzione e il trattamento delle malattie. Invece di mangiare e curarsi, ecco come curarsi mangiando. La Nutraceutica ha un compito complesso e fondamentale: sgombrare il campo dalle approssimazioni e trattare l’argomento con la scientificità e il rigore che merita.
Ciò significa raccogliere ed esaminare i test e le indagini sperimentali che vengono condotte in tutto il mondo, individuare quali componenti presenti nei cibi siano responsabili degli effetti benefici eventualmente riscontrati, fornire aggiornamenti costanti sulle più recenti ricerche.
Il ruolo della Nutraceutica diventa quindi decisivo per chi vuole conoscere nel dettaglio cosa succede veramente quando ci alimentiamo, quali principi si attivano e con quali conseguenze reali sulla salute. Nutraceutica deve quindi voler dire riconoscere, attraverso una rinnovata relazione tra biologia, chimica ,agraria, biologia ,biotecnologie e medicina, lo stretto rapporto che esiste tra le nostre abitudini alimentari e la nostra salute.

La maggior parte dei nutraceuticii ha origine vegetale e si trova nella frutta e nella verdura, come fibre, proteine di soia, fitosteroli e polifenoli. Molti nutraceutici possono anche trovarsi in farmacia come integratori alimentari. La gamma di possibilità offerta dal consumo di nutraceutici si è allargata negli ultimi tempi in modo considerevole: mantenimento del benessere , prevenzione delle patologie cardiovascolari e degenerative, rafforzamento del sistema immunitario, regolarizzazione delle funzioni intestinali, aiuto a fini sportivi e cosmetici.
I nutraceutici sono oggi una realtà medico-scientifica in costante espansione, sia per quanto riguarda il numero e l’accuratezza degli studi scientifici che per la diffusione di prodotti specifici (si pensi che negli USA si fatturano oltre 250 miliardi di dollari).

La nutraceutica nella sua prima fase di scienza riconosciuta è stata sosatanzialmente basata sul confronto di composizione fra alcuni farmaci,abusati più che usati, ed alcuni alimenti.Oggi la nutraceutica fha approfondito il suo ruolo potenziale con un carattere funzionale, rispetto alle composizioni viste nel loro complesso e non limitatamente al singolo composto responsabile del conferimento del carattere nutraceutico

L’altro aspetto di valore aggiunto della nutraceutica deriva dagli approfondimenti scientifici che l’assimilazione farmaco/alimento ha indotto e resi possibili.

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I semi di Salvia hispanica, ricchi di omega-3

 

Le verità della comunità scientifica

In evidenza

 Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Alberto Bellini**

albertobelliniuniboUn comunicato stampa della Società Italiana di Igiene, sostenuto dall’Istituto Superiore di Sanità, ha riaperto la discussione sugli impianti di incenerimento rifiuti. La Società Italiana di Igiene afferma con forza sette verità scientifiche sulla gestione dei rifiuti:

  • Le discariche inquinano più degli inceneritori.
  • La gestione dei rifiuti non può prescindere da inceneritori di ultima generazione, che hanno un bilancio energetico positivo.
  • Lo studio epidemiologico Moniter evidenzia chiaramente l’assenza di rilevanti rischi sanitari acuti e cronici per chi vive in prossimità degli impianti.
  • Il trasporto dei rifiuti, lontano da dove essi vengono generati, ha costi e impatti ambientali rilevanti.
  • È fondamentale una strategia di lungo periodo, basata anche su educazione ambientale.
  • I rifiuti accumulati per strada sono un segno di degrado, ma non sono documentate emergenze sanitarie particolari nel caso della città di Roma.
  • La teoria dei rifiuti zero è illusionistica ma è un falso mito, non solo perché di fatto inattuabile ma per la dimostrazione che le raccolte differenziate oltre una certa soglia (attorno al 60%) rischiano di non essere efficaci.

moniter

L’Istituto Superiore di Sanità definisce Moniter (studio commissionato dalla Regione Emilia-Romagna per valutare gli impatti ambientali e sanitari degli inceneritori) un “lavoro scientifico che ha documentato l’assenza di rischio sanitario per i cittadini che vivono nelle zone limitrofe”. “Un dato, condiviso e convalidato anche dalla comunità internazionale, europea e extraeuropea, attraverso studi che dimostrano, inoltre, che i termovalorizzatori di nuova generazione producono emissioni la cui qualità dell’aria in uscita è sostanzialmente migliore a quella in entrata“.

Stupisce in queste affermazioni l’assenza di ogni dubbio e di riferimenti bibliografici che le sostengano. In realtà, come sostenuto dall’Associazione dei Medici per l’Ambiente[1] e da Medicina Democratica[2], lo Studio Moniter ha dimostrato con chiarezza un aumentato rischio di aborti spontanei e di nascite pre-termine nelle popolazioni esposte alle emissioni degli inceneritori, e un aumento di incidenza di linfomi Non-Hodking per l’area di Modena. Inoltre, Medicina Democratica aveva espresso riserve[3] sul metodo adottato nello Studio, dubbi e richieste alle quali il Comitato Scientifico di Moniter non ha ancora risposto[4]. Dubbi che riguardano il perimetro di indagine e l’assenza tra gli indicatori dell’esposizione di matrici animali e vegetali, indicatori più sensibili agli effetti di diossine e PCB.

Pur cercando di evitare una battaglia “ideologica” tra due fazioni “estreme”: chi considera gli inceneritori una panacea per la gestione dei rifiuti, e chi li considera fonti di inquinamenti inaccettabili in un contesto urbanizzato; il comunicato stampa di SITI e ISS appare fortemente indirizzato verso la prima fazione e contiene alcune contraddizioni.

Presentare gli inceneritori come soluzioni migliorative rispetto alle discariche, è auto-contraddittorio: gli inceneritori, infatti, richiedono discariche di servizio per trattare ceneri e scarti, pari a circa il 30% in volume dei rifiuti in ingresso. Analogamente, quando si contesta il trasporto dei rifiuti a lunghe distanze dal punto di produzione, si dimentica che le discariche di servizio per le ceneri degli inceneritori (tossiche e altamente pericolose) sono spesso a grande distanza dagli impianti stessi.

Immaginare che la raccolta differenziata dei materiali debba essere limitata al 60% significa annullare rapidamente le riserve di materie prime disponibili. Una direzione in aperto contrasto con le politiche comunitarie che puntano sull’economia circolare per superare le crescenti difficoltà di un’area territoriale senza materie prime. Secondo gli studi della Comunità Europea, un uso più efficiente delle risorse lungo l’intera catena produttiva potrebbe ridurre il fabbisogno di fattori produttivi materiali del 17%-24% entro il 2030, con risparmi per l’industria europea dell’ordine di 630 miliardi di euro l’anno[5]. Bruciare i materiali contenuti nei rifiuti significa dover estrarre nuove materie prime per produrre nuove merci (magari “usa e getta”) con un impatto ambientale che non è limitato al singolo impianto di incenerimento ma che percorre tutta la filiera produttiva, dall’estrazione, alla trasformazione, alla commercializzazione delle merci e si riattiva a ogni accensione.

Affermare che la qualità dell’aria in uscita agli inceneritori è migliore di quella in ingresso, significa attribuire ai sistemi di abbattimento fumi un merito superiore a quello di Prometeo stesso: la distruzione di materia. In realtà, quei sistemi producono scarti tossici (in aria e in acque) e la combustione produce particolato ultra fine i cui effetti sulla salute sono unanimente riconosciuti[6]. D’altra parte, se un inceneritore avesse queste straordinarie proprietà, perché non costruirne uno di fianco a ogni ospedale?

Attendiamo ora le controdeduzioni della Società Italiana di Igiene e dell’Istituto Superiore di Sanità alle analisi di ISDE e Medicina Democratica. La comunità scientifica è attesa a un ruolo attivo e indipendente. Le affermazioni assolute sono lontane dal metodo scientifico, e le opinioni di decisori politici o di esperti di altri settori dovrebbero essere ignorate. Il condizionale è d’obbligo se la comunità scientifica abdica al suo ruolo di terzietà e analisi.

A mio parere, per la gestione dei rifiuti occorre una riforma strutturale, che si può sintetizzare in quattro punti.

  • Riduzione e prevenzione dei rifiuti, promuovendo l’immissione a consumo di materiali riciclabili, attraverso incentivi economici, ad esempio, fissando un contributo ambientale, inversamente proporzionale alla riciclabilità del prodotto.
  • Tariffe proporzionali alla produzione di rifiuti non riciclabili, per declinare il principio comunitario, chi più inquina più paga.
  • Piano pluriennale per la realizzazione di impianti di selezione e recupero dei materiali secchi (carta, plastica, vetro, metalli) e per il trattamento della frazione organica.
  • Piano pluriennale per gli impianti di smaltimento.

L’obiettivo delle prime tre azioni è la riduzione il rifiuto residuo indifferenziato al di sotto della soglia di 100 kg per abitante per anno, nel medio periodo – eg 2025. In questo modo, la quota di materiale da smaltire attraverso discariche e inceneritori sarebbe pari a circa 6 milioni di tonnellate ogni anno (nel 2014 è stata pari a circa 14.5 milioni di tonnellate). Assumendo che 80% del residuo venga trattato con inceneritori, sarà necessaria una capacità complessiva inferiore a 5 milioni di tonnellate. I 42 inceneritori attualmente operativi hanno una capacità complessiva pari a circa 6 milioni di tonnellate. Quindi, il piano di cui al punto (4) dovrà prevedere una riduzione ed equa distribuzione degli impianti, attualmente concentrati in Lombardia (13), Emilia-Romagna (8), Toscana (5). Una disomogeneità destinata a produrre tensioni sociali, e a non favorire un’efficiente gestione dei rifiuti. Emblematici alcuni dati riportati dallo studio di settore sui rifiuti di Cassa Depositi e Prestiti[7]: (1) le esternalità (costi sanitari e ambientali) associate al settore rifiuti sono pari a 157 € per ogni 1.000 € di valore aggiunto generato, mentre sono in media pari a 24 € per il totale delle attività economiche; (2) la percentuale di materia smaltita in discarica è inversamente proporzionale alla quota procapite degli investimenti per impianti. Nel paese le distanze rimangono enormi, si passa, infatti, da 45 € per abitante investiti in Emilia-Romagna nel periodo 2004-2008 a meno di 5 € in Calabria; la quota di rifiuti smaltiti in discarica è pari al 6-7% in Friuli Venezia Giulia e Lombardia, e pari a oltre 80% in Sicilia e Lazio[8].

Economia-circolare

La riduzione degli inceneritori è un’operazione necessaria per promuovere il recupero di materia e l’economia circolare, poiché essi sono impianti molto rigidi che richiedono una quantità fissa di materia. Realizzare un inceneritore significa ipotecare il futuro, ovvero prevedere che per i prossimi 20-30 anni sarà disponibile un’elevata quantità di materia non riciclabile e non separata alla fonte. Un’opzione che contrasta con le dinamiche economiche e industriali che vedono un’elevata sovra capacità impiantistica (in particolare in Nord Europa) e una costante riduzione di materiale indifferenziato. Queste dinamiche dovrebbero mantenersi e anzi esaltarsi per effetto delle politiche sull’uso razionale delle risorse che prevedono il disaccoppiamento tra produzione e consumo di materie prime e per effetto delle politiche ambientali che promuovono la raccolta differenziata di qualità. Politiche che si estenderanno per ragioni economiche e ambientali, ovvero per limitare l’uso di materia prima e risorse naturali, già oggi, in molti casi, vicino ai limiti di sfruttamento. Tra il 1900 e il 2009 il consumo di materiali da costruzione, metalli e minerali, energie fossili e biomassa è passato da meno di 10 a circa 70 miliardi di tonnellate all’anno[9].

 

[1] Comunicato stampa Associazione Medici per l’Ambiente – ISDE Italia, 17 agosto 2016, “replica a comunicato della Società Italiana di Igiene su inceneritori”.

http://www.isde.it/wp-content/uploads/2016/08/2016.08.17-Replica-a-SItI-su-presunta-utilità-ed-innocuità-degli-inceneritori-di-III-generazione-Comunicato-Stampa-ISDE-Italia.pdf

[2] Medicina Democratica, “Il mito di Prometeo offusca la visione della Società Italiana di Igiene”, 17 agosto 2016

Il mito di Prometeo offusca la visione della Società Italiana di Igiene

[3] Medicina Democratica, “Osservazioni sullo studio Moniter”, a cura di Agostino Di Ciaula e Patrizia Gentilini, gennaio 2012.

http://www.medicinademocratica.org/wp/wp-content/uploads/2016/08/osservazioni-Moniter-MD.pdf

[4] Progetto MonITER, “Verbale della seduta del comitato scientifico del 16 marzo 2012”

http://www.medicinademocratica.org/wp/wp-content/uploads/2016/08/CS120316.pdf

[5] Commissione delle Comunità Europea, “Verso un’economia circolare: programma per un’Europa a zero rifiuti”, 2 luglio 2014, COM(2014)398.

[6] WHO Regional Office for Europe, OECD (2015). Economic cost of the health impact of air pollution in Europe: Clean air, health and wealth. Copenhagen: WHO Regional Office for Europe

[7] Cassa Depositi e Prestiti, “Studio di settore: Rifiuti”, febbraio 2014.

[8] ISPRA, “Rapporto Rifiuti Urbani”, 2015.

[9] Senato della Repubblica, Servizio Studi Dossier Europei, “Le proposte sull’economia circolare”, 19 gennaio 2016.

 

**Alberto Bellini è professore associato presso l’Università di Bologna.
I suoi principali interessi di ricerca sono nell’ambito della conversione statica di energia da fonti energetiche rinnovabili, degli azionamenti elettrici digitali e della diagnostica preventiva delle macchine elettriche.
È stato coordinatore del progetto europeo Life+ RELS sulla gestione dei rifiuti.
È autore o co-autore di oltre 100 articoli scientifici, di 3 brevetti industriali e di un testo didattico.

Fluorazione delle acque potabili. Una questione controversa.

In evidenza

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Esiste per ogni persona che si occupi di chimica, un filo che ci collega a qualche elemento. Non è semplice capire perché uno invece di un altro. Le suggestioni possono essere diverse e magari derivano da ricordi di lezioni scolastiche. Io ero interessato agli alogeni ed in particolare incuriosito dal fluoro. Forse le prime curiosità nascevano dalla pubblicità. Io posso definirmi della generazione di Carosello, contenitore pubblicitario che aspettavo di vedere ansiosamente, come quasi tutti i bambini. Negli anni 70 erano innumerevoli le pubblicità che dicevano meraviglie di dentifrici con nomi che mi ricordavano gli alogeni (anche se Chlorodont probabilmente faceva riferimento alla clorofilla più che al cloro…).
Il fluoro è un elemento molto noto per la sua capacità di creare composti anche a temperatura ambiente con quasi tutte le sostanze organiche ed inorganiche vista la sua elettronegatività.
Ricordo che rimasi molto impressionato dalle proprietà dell’acido fluoridrico che, mi venne spiegato, veniva usato per incisioni da effettuarsi sul vetro, quali quelle che molti anni fa si trovavano per esempio sulle bottiglie dei reattivi o nelle porte degli uffici.

fluoro

Eppure in molti paesi di area anglosassone quali Stati Uniti, Canada, Australia e Nuova Zelanda l’acqua potabile veniva e viene sottoposta a fluorazione con l’aggiunta di composti quali sodio fluoruro (NaF) o acido fluosilicico (H2SiF6).
L’ipotesi alla base di questo provvedimento era che il fluoro avrebbe effetto di prevenzione sulla carie dentaria.
In Italia ed in buona parte dell’unione europea l’acqua potabile non viene fluorata con l’eccezione di Irlanda e Gran Bretagna. In paesi quali Germania, Belgio, Austria e Francia è di normale uso il sale fluorato.
In Italia i primi studi ed esperimenti sull’efficacia dl fluoro come mezzo profilattico risalgono ai primi anni cinquanta e furono avviati dalla Clinica Odontoiatrica dell’Università di Pavia, diretta da Silvio Palazzi, in collaborazione con Alessandro Seppilli, direttore dell’Istituto di Igiene dell’Università di Perugia; le ricerche delle due Scuole confermarono il potere batteriostatico ed antifermentativo del fluoro applicato direttamente sullo smalto, oltre che quello preventivo e profilattico dei dentifrici fluorurati.
L’Italia in ogni caso non scelse di fluorare le proprie acque potabili per diverse ragioni,la prima fra tutte il fatto che in Italia la concentrazione media di fluoruri nelle acque si stima abbia un valore di concentrazione medio di 1 mg/lt, con scostamenti in zone quali quelle dei Castelli Romani dove è sensibilmente più alta.
Per quanto riguarda la normativa Italiana il limite di concentrazione dei fluoruri nelle acqua potabili è fissato a 1,5 mg/lt dal decreto legislativo 31 del 2001 che è la normativa di riferimento per i controlli di qualità.
In Italia non esistono normative relative alla fluorazione dell’acqua.
Per quanto riguarda il rapporto rischi/benefici di una fluorazione delle acque potabili, il dibattito è tutt’ora più che mai aperto.
La fluorazione delle acque può essere un intervento di sanità pubblica molto benefico nelle zone in cui le acque potabili sono povere di fluoruri. Il beneficio non si limita alla prevenzione della carie, ma protegge anche da infezioni, perdite di denti e patologie orali particolarmente dolorose.
Sono però noti anche danni conseguenti a fluorosi sia a livello dei denti che dell’apparato scheletrico.
Quindi sembrerebbe una decisione più sensata quella di applicare composti a base di fluoro localmente con le paste dentifricie piuttosto che tramite una profilassi diffusa tramite la distribuzione di acqua degli acquedotti municipali.

acquedotto

Questo anche per una ragione pratica: non tutte le persone utilizzano acqua di rubinetto per bere, anche se in Italia negli anni il gradimento è aumentato. Il 71,8%, sceglie l’acqua del rubinetto e quasi una persona su due, dichiara di berla sempre o quasi sempre (44%).

La fluorazione di acque municipali negli Stati Uniti condusse anche a proteste popolari non appena si ebbero maggiori informazioni sulla tossicologia dei fluoruri. Queste informazioni si ricavarono da studi condotti sulle industrie che utilizzavano fluoro o suoi composti per produzioni industriali. Il fluoro nel XX secolo è stato utilizzato dall’industria per la produzione di materiale plastico (teflon), nei refrigeranti industriali come il freon (prima che ne venisse vietata la produzione), e anche nell’industria farmaceutica. Un ben conosciuto medicinale utilizzato per curare stati ansiosi e depressivi ha come principio attivo la fluoxetina.
Dove però si lavoravano minerali contenenti fluoro da utilizzare come materie prime per le successive produzioni si riscontravano tra i lavoratori una serie di malattie lavorative che andavano da disturbi gastrici,neuromuscolari, fino agli sfoghi cutanei.
Un libro fondamentale sulla tossicologia del fluoro e dei fluoruri fu scritto dal medico danese Kaj Eli Roholm e venne tradotto in inglese nel 1937 con questo titolo : Fluorine intoxication – A clinical hygiene study with a review of the literature and some experimental investigation.
Roholm concluse anche, studiando gli operai di uno stabilimento di Copenhagen che trattava la criolite proveniente dalla Groenlandia, che i denti degli operai che contenevano più fluoro erano maggiormente rovinati. Ma manifestazioni di fluorosi dentale che macchiavano con chiazze giallastre i denti, si riscontravano anche nei figli di operaie che avevano ricevuto fluoro attraverso il latte materno.

dental-fluorosis

Per questa ragione, mentre la battaglia tra i favorevoli ed i contrari alla fluorazione delle acque proseguiva, nel 1950 negli USA a Seven’s Point un paese del Wisconsin dove la fluorazione dell’acqua potabile era in corso da cinque mesi si tenne un referendum pro o contro questo trattamento.

I No vinsero per 3705 voti contro 2166.

A fine 1955 risultarono effettuati 231 referendum in tutti gli Stati Uniti con un po’ più della metà (127) contrari al trattamento di fluorazione delle acque.

Attualmente la fluorazione è un argomento ancora controverso nei paesi in cui viene praticata.
Pensare di stabilire una stima esatta del consumo giornaliero di acqua che sia applicabile a tutta una popolazione risulta essere non semplice, se si tiene conto dei differenti stili di vita, e del fatto che il consumo di acqua varia molto da individuo ad individuo.
Diversi studi clinici hanno evidenziato che l’assunzione di fluoro in maniera continuativa attraverso l’acqua potabile potrebbe aumentare il rischio di contrarre osteosarcomi.
Per concludere penso che aggiungere qualcosa nelle acque di acquedotto sia una sorta di forzatura. E tutta la vicenda della fluorazione risente degli anni  ormai lontani in cui è stata proposta ed attuata.
Per la prevenzione dei disturbi dentali è preferibile praticare una corretta igiene orale piuttosto che attuare improbabili campagne di fluorazione di massa.
Anche se il fine dovesse essere quello di fare profilassi e prevenzione per persone economicamente svantaggiate. Lo scopo di chi gestisce una rete idrica è provvedere alla fornitura di acqua sicura e controllata. Non di trasformarla in una sorta di medicinale. Questa la mia personale opinione.
Ma se fate una ricerca in rete su questo argomento troverete pagine con le opinioni più diverse. Da quelle tutto sommato possibiliste sul portale Epicentro dell’ISS, fino a trovare pagine in cui questo argomento viene trattato con uno stile del tutto simile a quello dei sostenitori delle scie chimiche (Fluorizzazione- Controllo mentale delle masse?).
Queste sono le cose che riescono tutt’ora a sorprendermi. La capacità di costruire leggende e pseudoscienza, quasi ci trovassimo di fronte ad un nuovo medioevo.
Noi come chimici  possiamo e dobbiamo continuare con un lavoro continuo paziente e capillare di informazione.
E per quanto riguarda la questione fluoro (ma vale per ogni altro aspetto legato alla chimica che spesso viene tirata in ballo a sproposito) dobbiamo informare.
Per una questione di questo tipo sarebbe importante e auspicabile un confronto anche con altre categorie (medici e biologi per esempio).
Perché la questione resta aperta e meriterebbe un approfondimento.

Chimica ……olimpica.

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Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Claudio Della Volpe

Quando diciamo che la Chimica è dappertutto potrebbe sembrare di esagerare, ma non è così; in questi giorni, mentre mezzo mondo guarda a Rio e alle Olimpiadi due piccoli eventi sottolineano il ruolo centrale della nostra disciplina (e devo dire della sua interazione con la biologia).

Vediamo di cosa si tratta.

Il primo fatto a cui mi riferisco è la ormai famosa piscina verde. Una delle piscine usate per gli sport acquatici è rimasta ostinatamente verde nonostante tutti i tentativi di riportarla al suo colore “naturale” azzurro chiaro.

Piscine dell’impianto Maria Lenk a Rio de Janeiro

L’altro fatto invece è la composizione delle medaglie olimpiche, che costituiscono poi l’obiettivo almeno formale di tutto l’ambaradan olimpico. Di cosa sono fatte?

olimpiadi3Una delle piscine dell’impianto Maria Lenk, come si è visto dalle immagini, è diventata verde ed è rimasta tale a dispetto di tutti i tentativi di rimediare con notevoli polemiche sia degli atleti che dei giornalisti.

Alla fine la causa “ufficiale” è stata che l’uso intensivo della piscina ha cambiato il pH dell’acqua favorendo la colorazione, addirittura si è parlato del fatto che se gli atleti sono dopati la loro pipì avrebbe avuto effetti nefasti, beh tutte favole metropolitane; molti atleti hanno invece sostenuto che i filtri non funzionavano bene denunciando anche un cattivo funzionamento dell’impianto la cui acqua rimaneva troppo fredda. Probabilmente la causa vera non la sapremo mai al 100%, ma certamente non perchè, come ha sostenuto uno degli speaker ufficiali “la chimica non è una scienza esatta”.

Per rimediare si è proceduto al cambio dell’acqua integrale della piscina che sembra aver risolto la questione.

Ora le piscine, comunemente, diventano verdi a causa di un fenomeno base: la presenza di alghe, che si sviluppano spontaneamente quando il pH e la clorazione non sono ben controllate. Le alghe sono ubiquitarie, chi lavora con i termostati o le vasche termostatiche in laboratorio lo sa benissimo. Personalmente ho avuto le mie esperienze con le alghe perchè ho lavorato ripetutamente con vasconi molto grandi fino ad 1 metro cubo ed è molto difficile evitare lo sviluppo di alghe ed una colorazione verde o peggio la crescita algale massiva a meno di non usare prodotti che uccidano le alghe o ne rallentino lo sviluppo.

Nelle grandi piscine dove la copertura e l’uso umano rendono impossibile l’uso di prodotti tossici occorre sia controllare il pH sia usare un ossidante come il cloro, sotto forma di ipoclorito per controllare alghe e batteri.

Cosa potrebbe essere successo, escludendo la rottura dei filtri e la disattenzione ai normali controlli?

Sembra in effetti che un errore procedurale possa aver causato il problema; secondo una dichiarazione ripresa da alcuni giornali stranieri c’è stata una aggiunta di quasi un ettolitro di acqua ossigenata (anche se non sappiamo a quale concentrazione); l’acqua ossigenata si usa anch’essa per controllare lo sviluppo algale, ma i chimici sanno bene che mescolare due forti ossidanti come acqua ossigenata ed ipoclorito comporta una loro reazione reciproca

NaClO + H2O2 → NaCl + H2O + O2

e questo non è un bene perchè in questo modo invece di usare il loro potere ossidante contro le alghe entrambi vengono neutralizzati.

Probabilmente, quindi, il responsabile del problema è stato l’eccesso di zelo; per evitare problemi si sono usati in modo non competente due ossidanti che si sono neutralizzati fra di loro.

L’altra questione è quella delle medaglie; la risposta la da (forse) il sito Compound Interest, uno dei più documentati di lingua inglese con la seguente tabella:

olimpiadi2Come potete osservare le medaglie d’oro non sono di oro ma di argento e nemmeno particolarmente puro e solo l’1% di oro o poco più le ricopre; le medaglie di argento sono di argento riciclato (che non è male) e infine le medaglie di bronzo sono (sarebbero secondo il sito) effettivamente di …ottone, che come sapete è una lega rame-zinco, conosciuta da parecchio tempo.

Il bronzo è una lega rame-stagno mentre l’ottone è una lega rame zinco. Il bronzo è venuto prima dell’ottone ed ha perfino caratterizzato una intera epoca storica, l’età del bronzo appunto; qualcuno potrebbe chiedersi a questo punto perchè non sia esistita una età dell’ottone; forse perchè la metallurgia del bronzo a partire dai minerali è molto più semplice di quella dell’ottone? Possiamo discuterne.

Ma c’è una incertezza. Se le medaglie sono fatte solo di rame e zinco non possono essere definite di bronzo ma appunto di ottone che è una lega fino al 40% di zinco, anzi può essere considerata una vera e propria soluzione solida di zinco in rame.

Il sito Compound Interest di cui vi ho riportato la tabella sostiene che sono di fatto di ottone, ma continua a chiamarle di bronzo ( non lo commenta nemmeno la composizione, il che mi fa pensare che possa confondere le due leghe**) mentre quest’altro sostiene che sono effettivamente di bronzo.

Secondo Wikipedia la composizione, peraltro non esplicita, contiene sia stagno che zinco, ma in proporzioni non ben definite. Anzi la composizione effettiva delle medaglie, come racconta Wikipedia, è cambiata nel tempo.

Alla fine ho trovato sulla pagina ufficiale la composizione definita così:

97% rame e 3% zinco; si tratta quindi chiaramente di una lega di ottone non di bronzo!! e per di più diversa da quella indicata da Compound Interest.

Per la differenza bronzo-ottone non c’è che il sito del mio amico prof. Diego Colombo che insegna nella mia Università. Comunque ho scritto al sito Compound e potete leggere le risposte in calce**.

Questa situazione comporta che il valore venale delle medaglie sia alquanto ridotto; le medaglie “d’oro” valgono solo 500 dollari mentre se fossero tutte d’oro varrebbero di solo contenuto aureo almeno 20.000 dollari; alla cosa rimedia “il mercato”  perchè le medaglie olimpiche hanno una fiorente compravendita di appassionati che le fa valere ben di più di questi prezzi. Quelle di argento valgono la metà, attorno ai 300 dollari e quelle di “bronzo” (e di fatto di ottone) attorno ai due dollari.

Chimica e Olimpiadi non vanno molto d’accordo perchè usando la Chimica alcuni dei rutilanti segreti delle Olimpiadi si rivelano per quello che sono: mezzucci umani per abbassare i prezzi o semplice incompetenza; e non parliamo del doping (o meglio ne riparleremo in futuro).

** ho scritto al sito e vi allego lo scambio di mails; la mia opinione è che non si siano accorti subito di cosa avevano scritto anche se sostengono di saperlo, ma allora perchè non farlo notare, trattandosi di una cosa così grossolana? bah

On 16 August 2016 at 08:49, claudio della volpe ‪<wordpress@www.compoundchem.com> wrote:

Name: claudio della volpe

 

Email: claudio.dellavolpe@unitn.it

 

Comment: Dear sirs I suppose there is some problem in the composition of Olympic Bronze medals as you defined them; the alloy of copper and zinc is commonly defined brass not bronze; this is not commented on in your recent article on olympic medals; what is the effective composition and what is the name of the alloy?

 

Time: August 16, 2016 at 7:49 am

IP Address: 188.114.103.191

Contact Form URL: http://www.compoundchem.com/about/

Sent by an unverified visitor to your site.

 

Il giorno 16 Aug 2016, alle ore 10:08, Compound Interest ha scritto:

 

Dear Claudio,

 

There is no error in the graphic – the bronze medal isn’t actually made from bronze! The compositions are according to the Brazilian Mint who made the medals, and the bronze medal is indeed made from just copper and zinc.

 

Hope that clears it up.

 

Thanks,

 

Andy

 

Compound Interest

www.compoundchem.com

 

On 16 August 2016 at 10:11, Claudio Della Volpe ‪<claudio.dellavolpe@unitn.it> wrote:

OK but this means that the Bronze medal is in fact made of brass, because bronze is an alloy of copper and tin not zinc, while brass is an alloy of copper and zinc until 40%

that is the point

 

 

Il giorno 16 Aug 2016, alle ore 10:27, Compound Interest ha scritto:

Yes, I am aware of this. However, it’s still called a bronze medal (for the sake of tradition I guess)!

 

Compound Interest

www.compoundchem.com

 

OK if you agree it would be useful for the public at large to indicate this difference in your post there is no comment on this point: the bronze medals are made of brass

a last point; looking at the officlal page:

http://www.brasil2016.gov.br/en/news/olympic-and-paralympic-medals-of-the-rio-2016-games

the exact composition is even different:

97% of copper and 3% of zinc

I suppose an update is necessary on your page