Meccanismo di Grotthuss

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Avete mai sentito parlare del meccanismo di Grotthuss? In genere, sono pochi a conoscere questa locuzione, anche tra i chimici. A cosa ci si riferisce?

Si parla di acqua e del modo con cui diffondono gli ioni ioni H+ (ione idrogeno o idrogenione) e OH (ione ossidrile o ossidrilione) all’interno del sistema acqua.

E’ noto che un acido in acqua dà luogo al seguente equilibrio:

che può essere spostato verso i reagenti o verso i prodotti a seconda della forza dell’acido stesso.

Allo stesso modo una base in acqua dà un equilibrio descrivibile secondo la seguente equazione chimica:

anche esso spostato a destra (verso i prodotti) o a sinistra (verso i reagenti) a seconda della forza della base.

La stessa acqua dà luogo ad un equilibrio di autoprotolisi che può essere descritto così:

Ciò che in genere si insegna agli studenti del primo anno dei corsi di laurea scientifici in cui si studia la chimica è che tutti gli ioni in soluzione acquosa sono solvatati, ovvero sono circondati da un certo numero di molecole di acqua. Anche gli ioni H+ e OH sono solvatati.

La struttura contenente il minimo numero di molecole di acqua per l’idrogenione e l’ossidrilione è:

In altre parole, lo ione H ha formula minima  H9O4+ mentre lo ione OH ha formula minima H7O4 .

I legami tratteggiati indicano interazioni di carattere elettrostastico. Sono i legami a idrogeno.

Quando si parla di interazioni elettriche si pensa sempre ad interazioni che si realizzano tra cariche dello stesso segno che si respingono o cariche di segno opposto che si attraggono. Nel caso specifico delle interazioni tra l’idrogenione e le molecole di acqua o l’ossidrilione e le molecole di acqua, l’interazione si stabilisce tra la carica positiva dell’idrogenione e le cariche negative presenti sugli atomi di ossigeno delle molecole di acqua; tra la carica negativa dell’ossidrilione e le cariche positive localizzate sugli atomi di idrogeno delle molecole di acqua.

I legami a idrogeno anzidetti, in realtà, non sono esclusivamente di natura elettrostatica. Esiste un altro modo per descriverli. Si possono prendere in considerazione gli orbitali molecolari. In altre aprole, si può dire che uno degli orbitali contenenti gli elettroni di non legame (ovvero una coppia solitaria) dell’atomo di ossigeno di una molecola di acqua, si combina con l’orbitale povero di elettroni dello ione idrogeno per la formazione della specie chimica  H3O+ . Quest’ultima a sua volta è caratterizzata da una vacanza elettronica (ovvero una carica positiva) delocalizzata sull’intera struttura, o meglio sui tre atomi di idrogeno legati all’ossigeno centrale. Una seconda molecola di acqua può interagire con la specie H3O+ attraverso la combinazione di un orbitale molecolare che contiene una delle coppie elettroniche solitarie dell’atomo di ossigeno con l’orbitale vuoto di uno degli atomi di idrogeno dello ione H3O+ . Queste interazioni, di natura covalente, si realizzano anche con gli altri atomi di idrogeno dello ione H3O+ .

Un discorso analogo va fatto per quanto riguarda l’interazione tra lo ione ossidrile e le molecole di acqua. La differenza rispetto a quanto accade tra acqua ed H3O+ è che nel caso dell’ossidrilione, l’orbitale ricco di elettroni è quello dello ione OH mentre quello povero di elettroni è l’orbitale presente negli atomi di idrogeno delle molecole di acqua.

Considerando quanto appena detto, ne viene che nel legame

può avvenire lo scambio

Ovvero quello che prima era un legame covalente diventa legame a idrogeno; quello che prima era un legame a idrogeno diventa legame covalente.

Quando lo scambio predetto si realizza sull’intera rete di legami a idrogeno del sistema acquoso, si ottiene la diffusione della carica positiva all’interno dell’acqua. La figura qui sotto chiarisce il movimento della carica elettrica come conseguenza dello scambio di cui si è parlato fino ad ora.

 

Un discorso analogo si può fare per la diffusione dello ione ossidrile all’interno della rete dei legami a idrogeno con le molecole di acqua:

Conclusioni I

Alla luce di quanto indicato, si evince che la diffusione degli ossidrili e degli idrogenioni in acqua non segue solo un meccanismo basato sul gradiente di concentrazione, ma anche quello fondato sullo scambio chimico conosciuto come meccanismo di Grotthus, dal nome del chimico Tedesco che per primo descrisse questo fenomeno che può essere valutato sperimentalmente attraverso tecniche di spettroscopia e conduttimetria.

Conclusioni II

Come si legge in questa “pillola di scienza”, la chimica può risultare veramente complessa se non si possiede padronanza con un certo tipo di linguaggio e con un certo modo di pensare. Nel rileggere questa nota mi sono reso conto di non aver utilizzato un linguaggio elementare. Me ne scuso con i miei lettori meno addentro al linguaggio chimico. Non sempre è facile fare lo “storytelling” di argomenti scientifici, specialmente quando questi necessitano di conoscenze di base non proprio banali.

Il lettore più curioso potrebbe chiedersi se questo meccanismo abbia una qualche utilità pratica oltre al piacere intellettuale di aver apportato una conoscenza di base al nostro bagaglio culturale. Ebbene sì. Questo meccanismo può spiegare la cinetica degli ioni (in questo caso H+ e OH ) nelle matrici ambientali come suoli ed acque. La dinamica degli ioni nei suoli è direttamente correlata alla fertilità. Come conseguenza, approfondire i meccanismi con cui le specie chimiche si “muovono” all’interno del suolo può aiutare a comprendere in che modo possiamo agire non solo per migliorare la fertilità dei suoli, ma anche per il recupero di ecosistemi stressati da attività agricole intensive necessarie alla nostra produzione alimentare.

Note e considerazioni

Gli orbitali molecolari che contengono le coppie solitarie degli atomi di ossigeno dell’acqua sono indicati come HOMO, ovvero “Highest Occupied Molecular Orbital”, orbitale molecolare a più alta energia occupato. Quelli non occupati presenti sugli atomi di idrogeno sono indicati come LUMO, ovvero “Lowest Unoccupied Molecular Orbital”, orbitale molecolare a più bassa energia non occupato.

Per saperne di più

La conduttanza ed il meccanismo di Grotthuss

La chimica dello ione idrogeno

Fonte dell’immagine di copertinahttp://www.chimica-online.it/download/legame-a-idrogeno.htm

Perché le dita raggrinziscono quando restano troppo tempo in acqua?

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Quante volte vi è capitato di restare troppo tempo in acqua? E quante volte avete notato che uscendo dal bagno avete le punte delle dita raggrinzite? Vi siete mai chiesti perché? E vi siete mai chiesti qual è il vantaggio evolutivo che possiamo avere da una cosa del genere?

Sembra quasi banale, ma solo nel 2013 è stato pubblicato un lavoro serio in merito a questa questione. Quindi, non possiamo dire che le informazioni che sto per dare siano troppo vecchie. Si tratta di qualcosa che è stato spiegato solo ieri. Qui il link.

Veniamo al punto.

La Figura 1 mostra l’anatomia della nostra pelle. Fino a qualche anno fa, si riteneva che il raggrinzimento delle dita fosse dovuto a processi osmotici a carico dello strato corneo più esterno dell’epidermide. In realtà, il raggrinzimento è dovuto ad una riduzione del volume dello strato “polposo” dell’epidermide ed è controllato dal nostro sistema nervoso.

È facile dimostrare che l’aumento del numero di grinze sulla pelle corrisponde ad un aumento di area superficiale della stessa. Ho già riportato una dimostrazione di questo tipo per altri sistemi, ma la tipologia di ragionamento si applica anche per superfici come la pelle che raggrinzisce.

Un elevato valore di area superficialedella pelle sulla punta delle zampette dei gechi spiega, per esempio,  le loro caratteristiche anti-gravitazionali.

Figura 1 Anatomia della pelle. (Fonte: http://health.howstuffworks.com/skin-care/information/anatomy/skin1.htm)

Infatti, grazie alla loro elevata area superficiale, le dita dei gechi sono in grado di realizzare delle interazioni di Van derWaals molto forti con le superfici con cui vengono a contatto. Queste forze di attrazione sono così intense che riescono a vincere la forza peso che tenderebbe a spingere il geco verso la superficie terrestre.

L’aumento di area superficiale delle dita umane, conseguente al raggrinzimento per immersione prolungata in acqua, ha un significato evolutivo preciso secondo i ricercatori della Newcastle University. A quanto pare abbiamo conservato questa caratteristica perché ci serve per poter usare le mani, senza che gli oggetti ci scivolino, in condizioni di elevata umidità o quando siamo sott’acqua. L’aumento di area superficiale, dovuto agli impulsi nervosi che consentono la diminuzione del volume della polpa epidermica, aumenta la capacità di presa grazie all’intensificarsi delle forze di interazione superficiale tra le nostre dita e ciò che afferriamo.

Non c’è che dire. I fenomeni naturali sono sempre affascinanti

Fonte dell’immagine di copertina: https://www.themarysue.com/water-wrinkles-purpose/

Radar e carote. Quando le bufale aiutano a vincere la guerra

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Radar e carote. Cosa c’entrano radar e carote gli uni con le altre? E perché le sciocchezze, oggi indicate col termine “bufala”, aiutano a vincere la guerra?

In realtà si tratta di un aneddoto che risale al secondo conflitto mondiale e che ha coinvolto scienza e scienziati in relazione al fatto che gli anni immediatamente precedenti la guerra sono stati ricchi di scoperte scientifiche nel campo biochimico. Fu infatti tra gli anni Venti e Trenta del Ventesimo secolo che venne individuato il ruolo di molte vitamine tra cui la vitamina A o retinolo.

Si scoprì che precursore di questa molecola, importante anche nei processi chimici legati alla visione (una rappresentazione di tale processo è nella figura di copertina), era il beta-carotene, molecola contenuta in parecchi alimenti di origine vegetale, tra cui le carote.

La seconda guerra mondiale conta diversi episodi di coraggio e tantissime innovazioni tecnologiche. Una di queste fu l’invenzione del radar  che, durante la battaglia d’Inghilterra, fu risolutivo per la sconfitta della Luftwaffe e la determinazione dell’andamento della guerra.

Ed allora cosa c’entrano radar e carote? In che modo sono correlati tra di loro?

Si narra che i Tedeschi fossero alla ricerca dei motivi per cui i piloti della RAF (Royal Air Force) fossero superiori a quelli della Luftwaffe. I primi pare sapessero anticipare le mosse dei secondi potendo colpirli ed abbatterli in tempi molto rapidi. Il trucco era nell’uso della tecnologia del radar che consentiva di “vedere” gli aerei nemici molto tempo prima del loro arrivo nei pressi delle bianche scogliere di Dover.

Ma c’era la guerra. Il radar ed il suo innovativo uso in campo bellico doveva essere protetto. Non si poteva permettere che una tale tecnologia cadesse nelle mani del nemico.

Cosa inventò il controspionaggio Inglese? Approfittando delle delucidazioni biochimiche in merito ai processi della visione e dal ruolo svolto dal beta-carotene come precursore del retinolo, le spie Inglesi sparsero la voce che la superiorità in battaglia del piloti della RAF fosse dovuta alla loro alimentazione a base di carote. Esse consentivano il potenziamento della vista dei militari che, per questo, erano in grado di individuare gli aerei nemici con largo anticipo rispetto al loro arrivo sulle coste Britanniche.

Non si sa se i Tedeschi abbiano abboccato ad una simile sciocchezza. In ogni caso, ancora oggi sia le mamme Inglesi che quelle Tedesche hanno una predilezione per le carote come alimento principe per la nutrizione dei loro pargoli.

Per saperne di più 

Le carote e la vista

La biochimica della visione

Fonte dell’immagine di copertina http://www.oilproject.org/lezione/come-funziona-la-vista-sono-utili-carote-beta-carotene-5280.html

Acqua micellare. Ancora sulla dicotomia marketing/chimica

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Questo è un post che ho scritto sulla mia pagina Facebook a Marzo 2016. Ero in viaggio ed ascoltavo distrattamente la televisione, quando sentii parlare di “acqua micellare”. Mi sono subito incuriosito ed ho fatto una veloce ricerca in rete per capire di cosa stessero parlando in televisione. Da qui in poi riporto quanto scritto un anno fa.

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Potenza del marketing. Sono in viaggio e vagando qui e là mi è capitato di ascoltare un po’ di televisione. Uno spot pubblicitario dedicato alle donne esaltava le proprietà di un prodotto cosmetico chiamato “acqua micellare”. La mia curiosità chimica ha preso il sopravvento e mi sono chiesto cosa mai fosse questa cosa di cui non avevo mai sentito parlare.

Devo dire che, come chimico, so cosa sia una micella. Semplicisticamente, una micella non è altro che un aggregato supramolecolare in cui molecole con certe proprietà sono tenute insieme da interazioni di Van der Waals. Non si tratta di parolacce. Vuol solo dire che tante molecole anfoteriche, ovvero che hanno una estremità polare ed una coda apolare, quando sono in acqua ad una certa concentrazione, indicata come concentrazione micellare critica (CMC), tendono ad aggregarsi in modo tale che tutte le code apolari si mettono insieme ed escludono le molecole di acqua che tendono a rimanere vicine alle estremità polari. Si dimostra matematicamente che questo arrangiamento è favorito per fattori di carattere energetico. Ma non è il caso di andare oltre. Molecole che hanno questo comportamento sono, per esempio, i trigliceridi presenti nell’olio. Avete hai mescolato olio e acqua? Beh, fatelo. Osserverete la formazione di gocce di olio. Sono micelle. Altre molecole simili sono quelle che compongono i saponi. Ebbene, col termine di “acqua micellare” si intende proprio acqua e sapone. In altre parole, vi fanno pagare a peso d’oro delle formulazioni cosmetiche che altro non sono se non il classico “acqua e sapone” delle nostre nonne.

fonte dell’immagine di copertina: Wikimedia commons

Marketing e Chimica: quando la pseudo scienza prende il sopravvento

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Devo dire che molte volte me le vado a cercare.
Letteralmente.
Mi piace camminare e mi piace leggere le etichette dei prodotti esposti in vetrina, soprattutto se si tratta di alimenti o prodotti per la pulizia. Mi lascia sempre esterrefatto quanto poco il marketing faccia per elaborare slogan che siano un minimo rispettosi delle conoscenze scientifiche. In questa breve nota voglio puntare l’attenzione su marketing e chimica.

Nelle mie peregrinazioni alla ricerca di perle di saggezza pseudo scientifica, mi capita talvolta di entrare nei negozi biologici. Sì, quei negozi col “bio” in evidenza perché “fa bene”. Secondo i creduloni new age il “bio” fa bene alla salute. Secondo me, che sono un credulone scientifico, fa bene alle tasche di chi vende. La foto di copertina ne è una prova lampante.

In uno dei negozi di una nota catena “bio” cosa trovo? Un caffè biologico. Passi per il biologico che è una pratica agronomica sostenibile, benché io abbia le mie idee al riguardo. Ma leggere nell’etichetta che questo caffè è decaffeinato ad acqua senza l’uso di solventi chimici e quindi è naturale, mi sembra veramente troppo. È una offesa personale per tutti quelli che vanno a scuola e cercano di imparare i rudimenti di una qualsiasi materia scientifica.

Mi piacerebbe chiedere ai produttori di questo caffè: “ma secondo voi, l’acqua che cos’è? Non è un prodotto chimico e non è il solvente per eccellenza?”

Sono sicuro che i signori mi risponderebbero che l’acqua è sicuramente più naturale dei solventi organici, dimostrando una profonda ignoranza in due modi distinti. Da un lato, l’acqua che noi beviamo non è naturalmente pura. Noi abbiamo bisogno di sanificarla perché altrimenti essa potrebbe essere veicolo di micro organismi patogeni per l’uomo con la conseguenza di possibili epidemie o anche pandemie.
Ho già scritto una nota al riguardo al seguente link.

Insomma, l’acqua che noi usiamo come alimento non è certo come essa sgorga dalle sorgenti, ma è trattata. E sono sicuro che anche l’acqua usata per la decaffeinizzazione lo sia. Il secondo punto che denota profonda ignoranza è che sono anni che il caffè non viene più decaffeinato con solventi organici. Oggi, proprio per evitare residui seppur minimi di solventi organici, il caffè viene decaffeinato con anidride carbonica supercritica. Si tratta di un particolare stato della materia per cui questa molecola che a temperatura ambiente è un gas, in condizioni particolari di pressione e temperatura diventa qualcosa a metà fra un liquido ed un gas. In queste condizioni, l’anidride carbonica estrae la caffeina con una efficienza superiore a quella di un qualsiasi solvente organico. Il vantaggio è che, quando si torna nelle condizioni di pressione e temperatura atmosferici, tutto il solvente super critico si allontana e non ne rimane traccia alcuna.

Morale della storia. Se volete divertirvi a leggere stupidari chimici, andate a passeggiare in uno qualsiasi dei negozi “bio” in giro per l’Italia. Ne troverete delle belle. In ogni caso il marketing sconclusionato, secondo me, è molto dannoso. È vero che il business prevede di fare soldi, ma non dovrebbe mai essere a discapito dell’etica che dovrebbe imporre la diffusione di informazioni corrette.

Per saperne di più:

Il processo di decaffeinizzazione

Chimica e archeologia

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Chimica e archeologia

Sapevate che l’indaco è un colorante conosciuto fin dall’antichità? È la molecola rappresentata nella figura inserita a corredo di questa nota. Si ottiene per fermentazione e successiva ossidazione delle foglie di una pianta [1]. È una molecola dal caratteristico colore blu brillante utilizzata oggi per produrre il colorante usato per i jeans.

È noto che l’uso di questo colorante sia iniziato in Asia circa 4000 anni fa per arrivare poi anche nei paesi del bacino del Mediterraneo [2].

È notizia di qualche ora che un team di studiosi di università Statunitensi ed Europee ha analizzato i tessuti ritrovati in una zona del Nord del Perù scoprendo che essi erano stati colorati di blu usando proprio l’indaco noto da circa quattro millenni in Europa ed Asia [2, 3].

La novità non è il ritrovamento di questi tessuti di per sé già importante per comprendere usi e costumi delle popolazioni locali, né tantomeno il fatto che la colorazione blu è dovuta all’uso di un colorante molto noto. La novità è nel fatto che la radiodatazione al 14C ha mostrato che i tessuti erano databili a circa 6000 anni fa.

In altre parole le indagini chimico fisiche hanno consentito di spostare indietro di 2000 anni l’uso di questo colorante per tessuti la cui applicazione fino ad ora si pensava molto più recente e tipica delle popolazioni Asiatiche e Mediterranee. Invece, a quanto pare i popoli dell’età precolombiana sono stati “chimici” più innovativi rispetto a quelli Asiatici e Mediterranei in quanto erano a conoscenza della tecnologia dell’indaco molto tempo prima di quanto riportato in tutti i libri di chimica dei coloranti.

Direi che la chimica a supporto dell’archeologia lascia venir fuori informazioni veramente intriganti e consente di aprire scenari storici veramente sorprendenti.

Letture consigliate

[1] http://www.chimicare.org/blog/metodi-e-approcci/527/

[2] http://www.sciencemag.org/…/blue-your-blue-jeans-may-have-o…

[3] http://advances.sciencemag.org/con…/…/e1501623.full.pdf+html

Perché ci sono individui che non sanno arrotolare la lingua?

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Perché ci sono individui che non sanno arrotolare la lingua?

Quando ero un ragazzino giocavo con i miei amici a chi sapeva arrotolare la lingua. È un giochetto da bambini, ma solo adesso ho scoperto che, in realtà, questo giochetto si basa su delle complesse caratteristiche genetiche.

Alle medie mi fu spiegato dal professore di scienze che questa capacità dipende dalla presenza o dall’assenza di una proteina. Non mi ricordo se mi sia mai stato detto che tipo di proteina. Oggi ci ripensavo e, mentre lo facevo, ho attivato il mio senso critico e ho concluso che se mi è mai stata detta una cosa del genere (sono quasi cinquantenne e le scuole medie le ho frequentate una quarantina di anni fa per cui i ricordi non solo sono lontani, ma sono anche distorti), essa era una sciocchezza. Ho deciso, allora, di togliermi la curiosità e di utilizzare i mezzi che quaranta anni fa non esistevano: il web. L’unica risposta sensata che sono riuscito a trovare è riportata nel riferimento [1] dove si citano studi circostanziati nei quali sono state date delle risposte articolate alla domanda di questa nota.

A quanto pare nei pochi studi pubblicati tra gli anni 40 e 70 del secolo scorso si è evidenziato che non tutti sono capaci di arrotolare la lingua. Questa è un’azione che viene imparata tra i 6 ed i 12 anni. Superato questo intervallo non ci si riesce più se non con grande difficoltà. Gli studi suddetti sembrano dimostrare che la capacità di imparare ad arrotolare la lingua dipenda da una precisa predisposizione genetica che non è legata ad un solo gene ma ad una complessa interazione che coinvolge geni differenti. Inoltre, dall’analisi di questa capacità fatta su gemelli monozigoti, è apparso che oltre a fattori genetici ci siano anche fattori ambientali di cui tenere conto.

Lo studio più recente, in base a quanto riportato in [1], sembra essere del 1971. Da allora sembra non sia stata prodotta altra letteratura in merito per cui al momento non si conoscono i geni coinvolti e non si sa quale tra i due fattori, quello genetico e quello ambientale, sia il più importante nella capacità di arrotolare la lingua.

È importante saper arrotolare la lingua? No, certamente. Ma mi sono tolto una curiosità.

Riferimenti

[1] http://ulisse.sissa.it/chiediAUli…/domanda/…/Ucau091017d001/

Le proprietà dell’azoto liquido e l’effetto Leidenfrost

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Le proprietà dell’azoto liquido e l’effetto Leidenfrost

L’azoto (N) è un elemento della tavola periodica che non esiste come tale in natura. Infatti, lo si trova sempre legato a qualche altro atomo. La forma più comune è l’azoto molecolare (N2) in cui due atomi di azoto sono legati a formare una delle molecole più stabili esistenti sulla Terra.

Per i più curiosi, la quantità di energia che è necessaria utilizzare per rompere il legame di N2 è di circa 1000 kJ/mol.

L’azoto molecolare è il gas più abbondante nell’aria che respiriamo dal momento che ne costituisce circa il 79% in volume [1].

L’azoto molecolare può essere “costretto” in forma liquida e conservato in opportuni contenitori. Questa forma di azoto trova tante applicazioni, prime tra tutte in cucina come riportato nel blog di Dario Bressanini [2], in medicina (ovvero nella criomedicina, come quella che serve per rimuovere le verruche), nella crioconservazione (per esempio per conservare campioni biologici come lo sperma) oppure per generare effetti scenici come la nebbia artificiale.

Maneggiare azoto liquido richiede estrema cautela. La sua temperatura è di circa – 200°C per cui, senza precauzioni, può provocare ustioni molto gravi come quelle che ha subito una ragazza inglese che ha bevuto un cocktail fatto con azoto liquido [3]. Avendo una temperatura di ebollizione molto bassa, nel momento in cui entra a contatto con sistemi a temperatura ambiente evapora velocemente generando nebbia. Tuttavia alte concentrazioni di azoto gassoso, ottenute in seguito alla rapida evaporazione di quello liquido, sono molto pericolose e provocano asfissia, coma e morte come accaduto a degli sprovveduti che qualche anno fa versarono alte quantità di azoto liquido in una piscina [4].

Ma il comportamento più interessante dell’azoto liquido è legato all’effetto Leidenfrost [5]. Molto semplicemente, l’azoto liquido versato sul pavimento (come nella figura a corredo di questa nota) evapora rapidamente producendo un cuscinetto gassoso che tiene sollevate gocce di azoto liquido dal pavimento consentendone il rotolamento in tutte le direzioni fino a che non scompaiono completamente sotto forma di gas. Questo effetto è anche quello che ci consente di immergere una mano nel liquido freddo (a circa -200°C) senza conseguenze di alcun tipo. Infatti la differenza di temperatura tra l’azoto liquido e la mano fa in modo che una pellicola di azoto gassoso avvolga quest’ultima impedendo il contatto diretto con il gas liquido e prevenendo le gravi ustioni.

Se avete voglia di vedere le interessanti conseguenze dell’effetto Leidenfrost, potete cliccare sul link qui di seguito: https://www.youtube.com/watch…

Riferimenti

[1] http://www.chimica-online.it/downl…/formula-chimica-aria.htm

[2] http://bressanini-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.…

[3] http://www.corriere.it/…/cocktail-azoto-liquido-stomaco_09a…

[4] http://youmedia.fanpage.it/video/aa/UcGA1eSwFp5NZrIk

[5] https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Leidenfrost

Come fanno gli animali a scambiare informazioni?

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Come fanno gli animali a scambiare informazioni?

È da un po’ troppo tempo che non faccio post. Il lavoro di quest’ultimo periodo mi tiene un po’ occupato per cui non ho molto tempo da dedicare alla divulgazione. Ho letto una notizia su National Geographic che mi ha molto incuriosito [1].

Facebook, twitter, instagram e chi più ne ha più ne metta sono i classici social systems che usiamo per scambiarci informazioni o semplicemente “cazzeggiare”.

Ebbene anche gli animali superiori come i mammiferi si scambiano informazioni. Come fanno? Attraverso le urine. È noto fin dalle elementari che i gatti, per esempio, marcano il loro territorio con la pipì. Se un gatto estraneo arriva in zona, riconosce l’odore lasciato dal “padrone” del territorio e si defila [2].

Tuttavia, a quanto pare i mammiferi non usano solo l’urina per marcare il territorio, ma anche le feci. Sì, proprio la cacca. Un recente studio pubblicato su Proceedings of the Royal Society B [3] sulle componenti volatili delle feci di rinoceronte bianco (una specie protetta) ha evidenziato che tre molecole particolari hanno un significato ben preciso nell’organizzazione sociale di questi mammiferi. Il 2,3-dimetil-undecano (un idrocarburo alifatico) serve per il riconoscimento del sesso dell’individuo, l’eptanale (una aldeide) discrimina per la classe sociale, mentre il 2,6-dimetil-undecano (altro idrocarburo, isomero del precedente) serve per riconoscere lo stato estrale delle femmine del branco.

I ricercatori che hanno effettuato lo studio concludono che dal momento che i rinoceronti bianchi defecano comunitariamente, i cumuli di feci, probabilmente, servono come centri di informazione, ovvero: alte concentrazioni di 2,3-dimetil-undecano indicano potenziale minaccia per la presenza di un maschio concorrente nelle vicinanze; alte concentrazioni di 2,6-dimetil-undecano indicano presenza di femmine in calore per cui il maschio deve essere vigile per trovare la potenziale compagna.

Interessante, vero?

Riferimenti

[1] http://news.nationalgeographic.com/…/rhinoceroses-poop-mi…/…
[2] http://www.aspca.org/…/common-cat-behavi…/urine-marking-cats
[3] http://rspb.royalsocietypublishing.org/cont…/…/1846/20162376

Fonte dell’immagine: http://www.agraria.org/faunaselvatica/rinoceronte-bianco.htm

Da dove originano i nomi degli elementi?

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Vi siete mai chiesti da dove originano i nomi degli elementi? Di tanto in tanto me lo sono chiesto anche io. Quando insegnavo la chimica generale e la chimica organica, era divertente sbalordire gli studenti con aneddoti curiosi e carini. Smorza la tensione per la lezione oggettivamente pesante e consente di andare avanti con più leggerezza.

Uno degli aneddoti che mi piaceva raccontare, ancora oggi lo faccio se ne ho la possibilità, è quello relativo all’azoto.

L’azoto è un elemento molto importante in natura. E’ presente in tantissimi composti organici che assolvono a funzioni metaboliche importantissime. E’ presente nelle proteine, nel RNA, nel DNA, in molte sostanze che i chimici definiscono composti naturali e compagnia cantando.

Ma perché si chiama azoto? Il nome è stato coniato da Lavoisier (https://it.wikipedia.org/wiki/Antoine-Laurent_de_Lavoisier) in Francia: “azote”. Significa “senza vita”. Deriva dal greco in cui al termine “zotos” (che viene da zoe, vivere) si associa la alfa privativa, da cui “a-zoto”, ovvero “azoto”. Sembra un paradosso, vero? Un elemento che è fondamentale per il metabolismo, ovvero per i processi alla base della vita, porta un nome che si riferisce alla morte.

Beh, ai tempi di Lavoisier non si conoscevano certo le molecole come si conoscono oggi. Non si conosceva l’importanza di questo elemento nei metaboliti. Si sapeva però che una atmosfera privata di ossigeno provocava la morte, da cui il termine “azote” che in Italiano è diventato “azoto”.

Ma se il nome è “azoto”, perché ha simbolo “N”?
In realtà,questo elemento ha un nome con doppia etimologia. Il termine “azoto” è usato prevalentemente nei paesi non anglosassoni.

Nei paesi anglosassoni “azoto” è indicato con “nitrogen”. Il nome fu coniato nel 1790 da Chaptal (https://it.wikipedia.org/wiki/Jean-Antoine_Chaptal), un altro chimico francese, che capì che l’elemento era uno dei costituenti del nitrato di potassio, un sale, comunemente noto come “salnitro” ed usato come sapone ai tempi dei Romani. “Nitro”-“gen” vuol dire quindi “genitore” del “nitron”, laddove “nitron” è l’antico nome del nitrato di Potassio.

In definitiva benché Paperino in questa vignetta http://bressanini-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.… si riferisca ad un certo “nitrogeno” commettendo un errore che molti chimici ritengono grave perché in Italiano N = azoto, posso dire che, in realtà, si tratta solo di un errore veniale perché sia “azoto” che “nitrogeno” sono i nomi che possiamo attribuire all’elemento di simbolo “N” con numero atomico 7 e peso atomico 14 g/mol.