Luce e colore

Reading Time: 3 minutes

Quando la luce colpisce un oggetto essa può essere assorbita, può attraversarlo o può essere riflessa. Le intensità della luce assorbita e di quella riflessa dipendono dalla lunghezza d’onda della luce incidente. In particolare, un qualsiasi oggetto che viene colpito dalla luce ordinaria ed assorbe tutte le radiazioni dello spettro luminoso visibile senza restituirne alcuna ai nostri occhi, appare nero; se riflette tutte le radiazioni dello spettro luminoso, il colore risultante dalla combinazione di tutte le radiazioni riflesse è il bianco; se l’oggetto assorbe solo un certo numero di radiazioni luminose tranne alcune, esso appare del colore generato dalla combinazione delle diverse radiazioni riflesse; se ad essere riflessa è una sola radiazione, l’oggetto appare del colore descritto dalla lunghezza d’onda della singola radiazione riflessa.

Cosa vuol dire “assorbimento della luce” a livello molecolare?

Quando la luce incide su un corpo, possono avvenire delle transizioni elettroniche. In altre parole, gli elettroni coinvolti nella formazione dei vari legami passano da un orbitale[1] ad un altro ad energia più elevata. Più vicini sono gli orbitali tra cui avviene la transizione elettronica e meno energia occorre perché essa avvenga. Nel caso di sistemi di natura organica, la distanza tra gli orbitali contigui tra cui avvengono le transizioni elettroniche si riduce all’aumentare del numero di doppi legami coniugati[2] presenti nelle molecole. Per questo motivo, molecole con un gran numero di legami coniugati sono in grado di assorbire gran parte della radiazione elettromagnetica e di conferire al macro-sistema in cui essi si trovano (per esempio i tessuti di una foglia oppure quelli di una carota) un colore corrispondente alla luce che viene riflessa. Per illustrare meglio questo concetto si faccia riferimento alla Figura 1. In essa si riporta, sull’asse orizzontale, lo spettro della radiazione elettromagnetica (la luce) tra circa 350 e circa 700 nm, ovvero nell’intervallo del visibile; sull’asse verticale si riporta la percentuale di assorbimento della radiazione luminosa; la curva arancione si riferisce all’assorbimento della luce da parte dei carotenoidi di cui un rappresentante, il β-carotene, è riportato in alto a sinistra. Si noti come i picchi di assorbimento siano compresi nell’intervallo 350-550 nm; la conseguenza è che la luce giallo-arancio (lunghezza d’onda, λ, > 550 nm) è quella che viene riflessa. Per questo motivo i tessuti vegetali che contengono i carotenoidi (per esempio le carote) appaiono arancioni.

Figura 1. Spettri di assorbimento dei carotenoidi e della clorofilla

La Figura 1 mostra anche i picchi di assorbimento della clorofilla-b la cui struttura è in alto a destra. Ci sono diversi massimi di assorbimento nell’intervallo tra 400 e 500 nm e tra 600 e circa 700 nm. Non c’è alcun assorbimento intorno ai 570 nm, ovvero la lunghezza d’onda della luce di colore verde. Il risultato è che i tessuti vegetali che contengono la clorofilla-b appaiono di colore verde. Quando la clorofilla si degrada, spariscono i massimi di assorbimento descritti e la colorazione delle foglie vira al giallo-arancio-rosso.

 Ancora una volta la chimica mostra tutto il suo fascino. Fenomeni che possono sembrare magici hanno un significato riconducibile alle caratteristiche più intrinseche della materia. E la materia ci appare in tutta la sua poesia.

Suggerimenti

Al seguente link una bellissima poesia tradotta da Popinga, al secolo Marco Fulvio Barozzi:  http://keespopinga.blogspot.it/2015/10/un-atomo-nelluniverso.html

Note

[1] Un orbitale è una zona dello spazio attorno al nucleo di un atomo in cui esiste la più elevata probabilità di poter trovare un elettrone in movimento.

[2] Senza prendere in considerazione la teoria dei legami chimici, per semplicità si può dire che i doppi legami coniugati sono doppi legami alternati tra diversi atomi di carbonio come nel seguente caso: -C=C-C=C-C=C-C=C-

Fonte dell’immagine di copertina: https://www.inkcartridges.com/blog/graphic-design/how-color-psychology-influences-your-print-design/

I dolcificanti parte II. La saccarina

Reading Time: 6 minutes

Ed eccoci di nuovo qui a parlare di dolcificanti. In un articolo di qualche tempo fa (qui) ho già parlato dell’aspartame e di come esso non sia affatto il terrore che si pensa a meno che un individuo non sia affetto da iperfenilalaninemia. Si tratta di una patologia che consiste nella incapacità di metabolizzare la fenilalanina, prodotto della degradazione del dolcificante citato. Adesso voglio prendere in considerazione  il primo dolcificante che sia mai stato sintetizzato: la saccarina.

Un po’ di storia

Nella seconda metà del XIX secolo alla Johns Hopkins University negli Stati Uniti, il Prof. Ira Remsen stava studiando la chimica del catrame e delle sue componenti. Al suo gruppo di ricerca si aggregò per un certo periodo anche Constantin Fahlberg, chimico tedesco, giunto negli USA per incarico della HW Perot Import Firm che aveva subito il sequestro di una ingente quantità di zucchero da parte delle autorità statunitensi. L’azienda aveva commissionato al Dr. Fahlberg le analisi per valutare il grado di purezza del loro prodotto e, nello stesso tempo, aveva chiesto l’appoggio tecnico del laboratorio del Prof. Remsen. Dopo aver fatto le analisi e nell’attesa della propria testimonianza, il Dr. Fahlberg chiese, ed ottenne, di poter lavorare col gruppo di Remsen come borsista post dottorato sulla chimica del catrame.

Una sera del 1878, di ritorno dal laboratorio, Fahlberg si mise a tavola a cenare con la moglie. Probabilmente non si era lavato molto bene le mani dopo il lavoro perché, mangiando del pane, si accorse che esso era particolarmente dolce. Dopo aver chiesto alla moglie se ella sentiva lo stesso sapore, si accorse che, in realtà, la dolcezza era dovuta alle sue mani. Residui di qualcosa che aveva toccato in laboratorio erano rimasti sulle mani. Tornato di corsa in laboratorio, Fahlberg cercò di capire cosa fosse accaduto. Dopo attenta analisi, egli si accorse che il prodotto della ossidazione della o-toluen-sulfonammide (Figura 1) – si legge orto toluene sulfonammide – aveva portato alla sintesi di un composto che fu chiamato “saccarina”. Per saperne molto di più sulla storia della saccarina cliccare/tappare qui e qui.

Figura 1. Struttura della o-toluen-sulfonammide (Fonte)
La chimica della saccarina

La sintesi della saccarina, secondo lo schema di Fahlberg, è fatta a partire dal toluene (Figura 2), un composto che si  ottiene per distillazione del catrame.

Figura 2. Struttura del toluene (Fonte)

In presenza di acido clorosolforico (ClSO3H), il toluene subisce il processo di solfonazione con formazione dell’acido o-toluensolfonico (si tratta di uno dei due prodotti di reazione. L’altro è l’acido p-toluensolfonico – si legge acido para toluensolfonico). L’isomero orto, liquido, si separa facilmente da quello para che è solido. Il primo viene, poi, sottoposto ad una reazione che porta prima alla formazione di un cloruro di arilsulfonile, poi alla formazione della o-toluene sulfonammide (Figura 1) mediante reazione con ammoniaca. La o-toluene sulfonammide subisce infine i processi riportati in Figura 3 con ottenimento della saccarina.

Figura 3. Stadi finali della sintesi della saccarina messa a punto da Fahlberg (Fonte)

Nel 1950, è stato messo a punto un nuovo schema sintetico che oggi è quello più usato. Questo schema è riportato in Figura 4.

Figura 4. Sintesi della saccarina messa a punto nel 1950 (Fonte)

La saccarina così com’è non è molto solubile in acqua. Per questo motivo l’idrogeno ammidico – ovvero quello legato all’azoto nella struttura della saccarina riportata sia in Figura 3 che in Figura 4 – viene fatto reagire in ambiente fortemente basico in modo da ottenere la saccarina sodica la cui struttura è riportata in Figura 5.

Figura 5. Saccarina sodica

Una volta solubilizzata, la saccarina sodica ha un potere dolcificante circa 500 volte più elevato di quello del saccarosio, ovvero dello zucchero che usiamo al bar. Insomma, ciò che usiamo come dolcificante non è la saccarina, ma il suo sale sodico. In realtà, in commercio non esiste solo il sale sodico, ma anche quello di calcio e di potassio. Il potere dolcificante, comunque non dipende dal catione, ma solo dall’anione. Infine, la saccarina ha una stabilità termica molto elevata (certamente più elevata di quella dell’aspartame di cui ho già scritto) per cui può essere anche utilizzata come valido sostituto del saccarosio nella preparazione di dolci che richiedono cottura ad alta temperatura.

Saccarina e salute

Il vantaggio nell’uso della saccarina è sempre stato legato al suo indice glicemico molto basso. In altre parole, non assomigliando neanche lontanamente al glucosio, la saccarina può essere usata senza alcun problema dai diabetici. In effetti, essa è stata il primo dolcificante per diabetici. Prima della sua sintesi, i diabetici non potevano assumere alimenti dolci. Questi erano per essi completamente proibiti. Tuttavia, nonostante quanto appena scritto, recentemente è apparsa una notizia nel sito della Fondazione Veronesi (qui) in cui si descrivono i risultati di uno studio che dimostrerebbe come un uso intenso di saccarina possa portare ad una alterazione della flora microbica intestinale con conseguente modifica del metabolismo del glucosio ed insorgenza di diabete. Insomma, a quanto pare la saccarina non sembrerebbe così inerte come si pensava e si pensa tuttora. Tuttavia, la stessa Fondazione Veronesi si guarda bene dal lanciare allarmi isterici perché finora lo studio di cui sto scrivendo è unico e solo. Come giustamente richiedono le regole del metodo scientifico, perché uno studio possa risultare attendibile è necessario superare la prova del tempo. Solo il tempo, durante il quale nuove prove potranno essere prodotte, potrà dirci se effettivamente la saccarina non è inerte nei confronti dell’insorgenza del diabete.

Uno dei tanti miti legati all’uso della saccarina è la relazione saccarina-cancro. Questo mito, che torna in auge di tanto in tanto soprattutto nelle pagine dei “nazi-salutisti”, è legato ad una serie di studi (molti descritti qui) in cui si è evidenziata una correlazione tra tumori alla vescica nei ratti e uso di saccarina. In realtà, non c’è mai stata una correlazione diretta tra uso di saccarina ed insorgenza di tumori alla vescica negli esseri umani. In particolare, è stato evidenziato che l’insorgenza di tumori vescicali nella sperimentazione animale era legata da un lato alle elevate concentrazioni di saccarina, cui gli umani non sono mai esposti, dall’altro alla fisiologia vescicale animale completamente diversa da quella umana che risultava, quindi, meno esposta all’azione del dolcificante in esame. Una trattazione più completa di quanto sto riportando è qui.

conclusioni

Come nel caso dell’aspartame di cui ho già detto, anche in quello della saccarina vale ciò che aveva intuito Paracelso qualche secolo fa: è la dose che fa il veleno. Notizie inneggianti ad una presunta pericolosità della saccarina sono assolutamente prive di ogni fondamento se decontestualizzate dallo specifico ambito sperimentale da cui esse sono tratte. Usate pure la saccarina se siete a dieta o se siete diabetici e soprattutto se incontra i vostri gusti, ma fatene un uso oculato. Come sono solito dire ai miei studenti, una sackertorte è buonissima. Ma se ne mangiate una fetta va bene. Il vostro palato ed il vostro umore ne trarranno vantaggi. Se la mangiate tutta o ne mangiate oltre ogni limite, non avrete alcun vantaggio ma solo un ricovero ospedaliero per indigestione, se siete fortunati, o per iperglicemia, se siete meno fortunati.

NotE

Ho messo in evidenza che Fahlberg si accorse del tutto casualmente di aver prodotto un dolcificante durante una cena a casa con la moglie dopo il suo lavoro. Ecco. Una cosa che NON bisogna mai fare è non lavare bene le mani e gli indumenti quando, dopo un lavoro in laboratorio, si è venuti a contatto con i prodotti con cui si è lavorato. Fahlberg è stato fortunato. La saccarina da lui prodotta non aveva effetti tossici. Tuttavia, quando si lavora in laboratorio NON bisogna mai operare a mani nude, ma sempre con gli opportuni dispositivi di sicurezza personali (camice, guanti, occhiali sono i più comuni). I composti che un chimico maneggia possono essere estremamente pericolosi. Mi ricordo ancora quando a noi studenti del primo anno di chimica veniva detto dai nostri professori che l’incidenza di cancro o altre patologie legate al laboratorio è molto alta tra i chimici. Col senno di poi, posso dire che non è granché vero. Però la lezione è servita. Anche io, ai miei collaboratori che entrano per la prima volta in laboratorio, spiego le basi della sicurezza di laboratorio. Un qualsiasi errore nel lavoro di laboratorio può portare a ferite serie o essere addirittura letale.

Fonte dell’immagine di copertina

La chimica dei giochi pirotecnici

Reading Time: 2 minutes

Vi ricordate di quando vi ho descritto il fuoco greco? No!? Beh, era a questo link. Si trattava di una miscela di composti chimici in grado di bruciare anche nell’acqua. Devo dire che la chimica della combustione è molto affascinante, soprattutto se questa innesca una serie di reazioni spettacolari come quelle che si osservano alla mezzanotte di ogni fine di anno con i famosi botti di capodanno.

Cerchiamo di capire cosa accade a livello chimico fisico quando giochi pirotecnici come quelli nel filmato qui sotto (che si riferisce ai fuochi della festa di Santa Rosalia a Palermo nel 2016) ci meravigliano per il loro effetto scenico.

I saggi alla fiamma

Dovete sapere che gli studenti di chimica al primo anno (almeno ai miei tempi. Oggi non so più come sono i programmi delle ex facoltà di Chimica) studiano i saggi alla fiamma. In soldoni, si tratta di indagini che ci consentono di identificare gli elementi chimici nelle miscele attraverso il riconoscimento di certi colori caratteristici.

Andiamo con ordine.

Quando il metallo contenuto in un sale disciolto in una soluzione acida viene posto ad alta temperatura sulla fiamma di un becco Bunsen (cosa sia e come si usa, lo potete vedere nel simpatico filmato qui sotto), subisce una transizione elettronica, ovvero  i suoi elettroni passano da un livello energetico fondamentale ad uno eccitato. Quando gli elettroni ritornano nello stato fondamentale, emettono dei fotoni a delle lunghezze d’onda caratteristiche  che noi riconosciamo come colori.

Ogni elemento chimico è in grado di colorare la fiamma del becco Bunsen in modo caratteristico. In Figura 1 si vede come il rame sia in grado di produrre una fiamma verde, il sodio giallo-arancio molto intenso, lo stronzio rosso vivo et che etc.

Figura 1. Colori caratteristici di alcuni elementi della tavola periodica (Fonte)
I giochi pirotecnici

Cosa c’entrano i saggi alla fiamma con i giochi pirotecnici? Beh, prendiamo in considerazione la polvere da sparo. Si tratta di una miscela contenente: carbone (C), nitrato di potassio (KNO3)  e zolfo (S). Per effetto dell’innesco della combustione,  i composti anzidetti reagiscono in un processo esotermico portando alla formazione di carbonato di potassio (K2CO3), solfato di potassio (K2SO4), solfuro di potassio (K2S), carbonato di ammonio ((NH4)2CO3), oltre a un insieme di gas tra cui anidride carbonica (CO2), azoto molecolare (N2), idrogeno molecolare (H2), acqua (H2O), acido solfidrico (H2S) e metano (CH4),

Se la polvere da sparo viene compressa in un volume piccolo, per esempio un tubo, la reazione di combustione non produce solo calore. Infatti, la rapida espansione dei gas anzidetti produce anche un forte rumore che noi siamo abituati a chiamare “botto”.  Se la polvere da sparo viene miscelata con i sali di metalli quali il titanio, il calcio, il litio, l’antimonio, il sodio, il rame, il bario etc. all’esplosione, dovuta alla rapida espansione dei gas, si associa anche una  colorazione dovuta al fatto che, grazie alle alte temperature raggiunte durante la reazione, i metalli anzidetti emettono luce che noi percepiamo con i tipici colori illustrati nel paragrafo sui saggi alla fiamma.

Simpatica la chimica delle esplosioni, vero?

Fonte dell’immagine di copertinahttp://seekonkspeedway.com/event/labor-day-fireworks-thrill-show/

Ragni e farmaci psicotropi

Reading Time: 4 minutes

Correva l’anno 1948 e lo zoologo H.M. Peters conduceva delle osservazioni sulle modalità con cui i ragni tessono la loro tela. Peters aveva necessità di documentare le sue osservazioni con delle foto. Incontrò ben presto un problema. I ragnetti non sembravano molto collaborativi. Tessevano la tela nelle prime ore del mattino, preferendo operare nella totale oscurità. Questo, oltre a costringere Peters a delle levatacce, impediva l’uso delle tecniche allora in uso per scattare le foto. Nel ‘48 non esistevano le macchine fotografiche di oggi e per ottenere immagini decenti era necessario illuminare la scena. L’illuminazione, tuttavia, contrastava con le abitudini dei ragnetti. Peters decise, allora, di rivolgersi ad un suo collega farmacologo, Peter Witt, per capire se fosse possibile somministrare un qualche farmaco ai ragnetti per spostare la loro attività dalla notte fonda alle prime luci del mattino.

Witt decise di somministrare ai ragnetti diverse sostanze psicotrope e di valutarne gli effetti sul comportamento e la produttività.

La Figura 1 mostra la tela normale di un ragno a cui non era stato somministrato nulla.

Figura 1. Tela fatta da un ragno non “drogato” (Fonte)

Dopo somministrazione di mescalina, la rete appariva come in Figura 2

Figura 2. Tela ottenuta dopo somministrazione di mescalina (Fonte)

La mescalina è una sostanza che si trova in un cactus che veniva masticato  dai nativi americani per indurre allucinazioni. Queste venivano descritte come veri e propri contatti con le divinità. Evidentemente, i ragnetti, a cui era apparsa improvvisamente la loro aracno-divinità suprema,  avevano dimenticato di costruire parte della loro tela lasciando il lavoro a metà.

La dietilammide dell’acido lisergico o LSD è una sostanza allucinogena la cui struttura è simile a quella dell’acido lisergico, tossina da cui è stata sintetizzata.  Quest’ultima è contenuta nella segala cornuta. La LSD, come lo stesso acido lisergico, provoca stati di alterazione che corrispondono ad un aumento delle percezioni sensoriali e visioni distorte della realtà. Sembra che la tossina contenuta nella segala cornuta sia stata responsabile delle allucinazioni che, nel XVII secolo, furono alla base delle accuse di stregoneria e della caccia alle streghe che si realizzò a Salem. Per effetto delle “allucinazioni” indotte da LSD, la tela dei ragnetti appariva come in Figura 3.

Figura 3. Tela tessuta dopo somministrazione di LSD (Fonte)

I ragni hanno “dimenticato” di tessere gran parte dei fili interni nella struttura portante della loro tela.

Quante volte diciamo “ma che ti sei fumato?” quando vogliamo riferirci a qualcuno il cui comportamento è svagato? Questa locuzione, come è ben noto, si riferisce all’uso di marijuana che ha la proprietà di alterare le proprietà cognitive degli individui. Ebbene, a quanto pare anche i ragni vengono influenzati dagli effetti della marijuana. La Figura 4 mostra la rete fabbricata dai ragni a cui è stata somministrato questo farmaco.

Figura 4. Ragnatela fatta da ragni soggetti all’azione della marijuana (Fonte)

I caffè, si sa, contengono caffeina, un alcaloide che, se assunto in grande quantità, può portare a problemi cardiaci. Oltre agli effetti cardiaci, la caffeina stimola anche il sistema nervoso centrale tanto è vero che molte volte diciamo “no, grazie. Il caffè mi rende nervoso”. Il ragno che ha tessuto la tela mostrata in Figura 5 si deve essere innervosito non poco per aver fatto una ragnatela che ha poco in comune con quella tradizionale di Figura 1.

Figura 5. Ragnatela fatta da un ragno sottoposto all’azione della caffeina (Fonte)

La benzedrina è una molecola che appartiene alla classe delle amfetamine, farmaci che stimolano sia il sistema nervoso centrale che periferico. La sua somministrazione “induce una spiccata capacità di iniziativa, stato di eccitazione ed esaltazione; scompare qualsiasi sensazione di fatica con conseguente aumento dell’attività motoria e logorrea; si fortifica mentalmente il soggetto senza che però si potenzi il rendimento personale”. I ragnetti che hanno prodotto la tela di Figura 6 hanno lavorato con maggiore velocità rispetto al normale fabbricando, in ogni caso, una rete molto più asimmetrica rispetto a quella di Figura 1.

Figura 6. Tela ottenuta sotto l’effetto di benzedrina (Fonte)

Quando i ragnetti sono stati sottoposti all’azione di un sonnifero, la ragnatela è risultata largamente incompleta, come mostrato in Figura 7.

Figura 7. Ragnatela ottenuta sotto l’effetto di un sonnifero (Fonte)

Gli esperimenti condotti da Witt alla fine degli anni quaranta del XX secolo, sono stati riprodotti, ed i risultati confermati, dagli scienziati della NASA molto recentemente. Purtroppo per Peters, i ragnetti non hanno modificato le loro abitudini mattutine, ma solo quelle relative alla loro capacità di costruire le ragnatele.

Interessante, vero?

Fonte: Wikipedia.en
per saperne di più

ScienceAlert

Kscience

Wikipedia

Fonte dell’immagine di copertina: qui

Acrilamide. Una molecola che fa paura

Reading Time: 5 minutes

L’ acrilamide è una molecola di cui di tanto in tanto si sente parlare in giro per la rete o nei giornali a tiratura nazionale soprattutto nei periodi di festa durante i quali si prospettano enormi abbuffate.

Si tratta di una molecola dalle caratteristiche genotossiche e cancerogene, ovvero in grado di modificare il DNA e provocare il cancro, ottenuta per degradazione ad alte temperature (>120° C) di alcune molecole contenute negli alimenti sottoposti a cottura.

Ma andiamo con ordine.

L’ acrilamide ha la struttura riportata in Figura 1.

Figura 1. Struttura dell’acrilamide (Fonte)

Come si evince dalla struttura, si tratta di una molecola con doppi legami coniugati in cui il gruppo funzionale che ne determina le caratteristiche chimiche è quello amidico, ovvero il sistema -NH2 legato al carbonio carbonilico.

Il meccanismo attraverso cui l’ acrilamide si forma durante la cottura degli alimenti è stato delucidato solo nel 2003 (Figura 2).

Figura 2. Il lavoro in cui è stato proposto per la prima volta il meccanismo di formazione dell’acrilamide

La Figura 3 mostra tutte le reazioni coinvolte nella formazione dell’ acrilamide.

Figura 3. Meccanismo di formazione dell’acrilamide

Un aminoacido, l’arginina, reagisce con il gruppo carbonilico di uno zucchero. Si forma una base di Schiff, responsabile dell’imbrunimento dell’alimento durante la cottura, dalla cui decarbossilazione si ottiene una base di Schiff decarbossilata che può essere soggetta a due meccanismi di decomposizione. Da un lato si può avere idrolisi con formazione di 3-propionamide dalla cui de-amminazione si ottiene l’ acrilamide; dall’altro si può avere degradazione termica con formazione di acrilamide ed una nuova base di Schiff come sottoprodotto.

La Figura 3 è presa dal lavoro pubblicato su J. Agric. Food Chem. di cui si riporta il titolo in Figura 2. La rivista è una delle più accreditate in ambito agricolo ed alimentare. Nonostante questo non posso non rilevare un errore nel meccanismo descritto. Infatti, la decarbossilazione della base di Schiff porta alla formazione di una base di Schiff decarbossilata che, secondo gli autori, è soggetta all’equilibrio descritto in Figura 4.

Figura 4. Equilibrio cui è soggetta la base di Schiff decarbossilata secondo gli autori del lavoro pubblicato su J. Agric. Food Chem.

In realtà le due strutture descritte differiscono tra loro solo per la distribuzione degli elettroni, per  cui esse sono ibridi di risonanza e non possono essere correlate dalla doppia freccia. Esse devono essere correlate da una freccia a doppia punta (↔).

Il meccanismo di azione dell’ acrilamide

Il gruppo vinilico dell’acrilamide è molto reattivo e può dar luogo alla formazione dell’epossido mostrato in Figura 5.

Figura 5. Forma epossidica dell’acrilamide (Fonte)

È proprio questa forma epossidica che, in presenza delle basi nucleotidiche del DNA, reagisce per dare i prodotti mostrati in Figura 6.

Figura 6. Prodotti delle reazioni tra le basi nucleotidiche e la forma epossidica dell’acrilamide (Fonte)

Gli addotti ottenuti per reazione della forma epossidica dell’acrilamide con le basi nucleotidiche del DNA sono responsabili delle alterazioni strutturali del DNA e della possibile insorgenza di forme tumorali.

Cosa fare

Dalla breve disamina sulla chimica dell’acrilamide appare chiaro che gli alimenti più pericolosi per la salute, quando sottoposti a cottura ad alta temperatura, sono quelli con elevato contenuto di zuccheri liberi. Tra questi le patate e tutti quelli ad elevato tenore di amido. Per evitare la formazione di acrilamide quando si utilizzano le patate, bisogna usare un po’ di accorgimenti (fonte):

  1. per la frittura si devono utilizzare oli con un punto di fumo elevato; i piu’ idonei sono l’ olio di oliva, l’ olio di arachide e il tanto bistrattato olio di palma. L’ olio di girasole e l’ olio di semi di soia sono assolutamente da evitare. Di fatto, gli oli formulati per le fritture sono costituiti in genere da una miscela di olio di arachide e olio di palma;
  2. L’ olio non deve essere riutilizzato per piu’ fritture;
    le patatine non devono diventare troppo scure; bisogna diminuire il piu’ possibile i tempi di frittura;
  3. prima di friggerle è buona norma lasciare le patate in ammollo in acqua e sale per almeno 30 minuti; in questo modo parte degli zuccheri semplici passano nell’ acqua e di conseguenza si originerà un quantitativo inferiore di acrilammide;
  4. le patate devono essere conservate al buio ma non in frigorifero, perché il freddo le rende più dolci, dunque più ricche di zuccheri liberi in grado di reagire con l’asparagina;
  5. è da evitare la germinazione perchè essa riattiva il metabolismo della patata che si arricchisce di zuccheri semplici e di amminoacidi.
i limiti suggeriti

La tabella mostrata in Figura 7 mostra i limiti massimi di acrilamide che devono essere presenti in alcuni alimenti. Per una visione migliore di questa tabella si può cliccare qui.

Figura 7. Limiti massimi ammissibili di acrilamide in alcuni alimenti
Note conclusive

Devo delle scuse a quelli dei miei lettori che non hanno una preparazione chimica. In questo lungo post ho deciso di non usare un linguaggio semplice. Ho utilizzato il linguaggio chimico che richiede delle conoscenze almeno da primo anno di università. Non c’è un motivo particolare per aver fatto questa scelta se non la mia pigrizia che in questo momento mi impedisce di concentrarmi a sufficienza per elaborare un discorso accessibile a quante più persone possibili. Spero sia chiaro che bisogna fare attenzione ai sottoprodotti che si ottengono durante la preparazione degli alimenti. Questi possono avere effetti avversi. Tuttavia, come già evidenziato in tanti altri post sul mio blog, è la dose che fa il veleno. Una alimentazione sana ed equilibrata assicura un ottimo stato di salute.

La lettura di questo articoletto molto poco divulgativo deve evidenziare che è possibile trovare errori più o meno gravi anche  in lavori pubblicati su riviste molto ben accreditate in ambito scientifico. Purtroppo tali errori sono visibili solo agli occhi dei tecnici e talvolta nemmeno ad essi visto che questi errori possono superare i filtri della peer review. Nel caso specifico della chimica dell’acrilamide gli errori cui si fa riferimento sono stati superati grazie alla prova del tempo. Dal 2003 ad oggi il meccanismo proposto per la formazione dell’acrilamide è stato più volte confermato.

Mi scuso anche per la bassa qualità delle immagini dell’articolo proposto. L’articolo è stato scritto usando un tablet e su questo mezzo le immagini appaiono di buona qualità. Sui computer, purtroppo, non è così.

Fonte dell’immagine di copertinahttp://www.mixerplanet.com/panettone-patate-pizza-cancerogeni-dipende-dal-metodo-cottura_117089/

Riflessioni pre natalizie. Sviluppo scientifico e stasi tecnologica

Reading Time: 4 minutes

Una delle riviste che mi piace leggere è Wired. Non sempre lo faccio perché è una rivista che esce un paio di volte all’anno e non sempre mi ricordo di prenderla in edicola. Stavolta sì; mi è capitata sotto gli occhi nell’edicola dell’aeroporto e l’ho presa. Capisco che sapere quali siano le mie letture preferite non è che importi a molti, così come non é particolarmente interessante sapere in che modo mi ricordi di prendere le riviste in edicola. Questo sproloquio introduttivo mi serve solo per dire che nell’ultimo numero di Wired, dedicato a come sarà il nostro futuro, ho trovato una introduzione di Carlo Rovelli, tra i fisici italiani più prestigiosi, che mi ha fatto molto riflettere.

Rovelli in sintesi afferma: “Il futuro non dipenderà da nuove prodigiose scoperte o inaspettate tecnologie ma sarà determinato dai governanti che ci sceglieremo: ragionevoli o irragionevoli”. Le sue argomentazioni sembrano molto ragionevoli e condivisibili: “parlare del futuro è sempre parlare del presente. Scienza e tecnologia continuano ad avanzare ma, fra le due, c’è uno scarto. Presto mi aspetto maggiori passi avanti nella conoscenza del mondo […]. Ma non credo che la tecnologia spiccherà grandi salti avanti. […] A me, in effetti, sembra che lo sviluppo tecnologico sia già in un periodo di forte rallentamento. Da quando sono nato ho visto arrivare l’uso di massa del trasporto aereo, i computer, internet. Sembra molto ma, se provo a confrontarlo coi cambiamenti che ha vissuto mia nonna le novità di oggi impallidiscono. Lei ha conosciuto la radio, la televisione, l’illuminazione stradale, le automobili, gli aeroplani, la penicillina, l’educazione generalizzata, l’uomo sulla Luna e la bomba atomica. E ci sono state, in passato, innovazioni tecnologiche che hanno sovvertito la vita del pianeta […]. Per esempio la diffusione dei trattori ha fatto sì che la percentuale di uomini che coltivava la terra passasse da più del novanta percento a meno del dieci, e ciò ha cambiato l’esistenza di milioni di esseri umani e sovvertito in modo radicale la struttura sociale della società”.

Devo dire che, probabilmente perché sono appassionato di fantascienza e per questo abbastanza sognatore, non sono molto d’accordo con Rovelli. Egli ha fatto una serie di esempi molto significativi, però a me non convincono molto.

Chi avrebbe potuto prevedere nel 1905 che la spiegazione dell’effetto fotoelettrico di Einstein avrebbe portato dopo più di ottanta anni ai cancelli automatici? E chi avrebbe potuto prevedere negli anni sessanta del novecento che le tavolette usate dal Dr. Spock in Star Trek, noto telefilm di fantascienza, sarebbero diventate reali con gli attuali e-reader e tablet? Vogliamo parlare degli attuali telefoni cellulari di cui si anticipa l’esistenza sempre in Star Trek?

Mi potreste dire: “ma di cosa stai blaterando? Stai confondendo finzione con realtà. Una cosa è l’effetto fotoelettrico altra è la fantasia degli sceneggiatori di Star Trek”. È vero. Solo che molte volte la realtà supera la fantasia come spiega Lawrence Krauss nel suo “La fisica di Star Trek”.

Dove voglio andare a parare? Voglio semplicemente dire che lo sviluppo delle nostre conoscenze scientifiche non ci consente di dire come, quando e quanto la tecnologia potrà subire salti in avanti. Quello che a Rovelli sembra un periodo di forte rallentamento tecnologico, io lo vedo in altro modo.

La tecnologia è indissolubilmente legata al progresso scientifico. Ma anche il progresso scientifico è legato allo sviluppo tecnologico. Cose che oggi sono possibili, solo qualche anno fa erano impensabili a partire da internet di cui parla Rovelli e dal World Wide Web. La necessità di superare la lentezza nello scambio di informazioni nel mondo scientifico portò Timothy John Berners-Lee ad inventarsi quello che a noi oggi sembra qualcosa di ovvio: il web a cui internet è legato a doppio filo. E col web oggi io posso lavorare sul mio tablet scrivendo questo articolo mentre sorseggio il mio caffè. Di esempi del genere ne potrei fare a bizzeffe. Solo per rimanere nel mio ambito settoriale che è quello della risonanza magnetica nucleare, chi potrà mai dire cosa ci consentirà di conoscere in termini scientifici l’applicazione della rilassometria NMR a ciclo di campo combinata con la risonanza magnetica per immagini? Questo che è uno sviluppo tecnologico non potrà fare altro che far avanzare le frontiere della nostra conoscenza. Con esse ci saranno altri sviluppi tecnologici che potranno consentire  ulteriori passi avanti nelle conoscenze in un ciclo senza fine.

La tecnologia che deriva dallo sviluppo scientifico non è neutra neanche nei nostri confronti. Essa influenza il nostro modo di pensare e di muoverci man mano che la utilizziamo. Faccio mie e rendo più generali le riflessioni di Nicholas Carr nel suo “Internet ci rende stupidi?”: quando facciamo uso di uno strumento, qualsiasi esso sia, il nostro cervello viene modificato. In altre parole, si modificano le nostre connessioni neuronali in modo tale da permetterci di adattarci allo strumento di cui facciamo uso. Lo sviluppo di strumenti sempre più innovativi ci porta ad una riprogrammazione continua del nostro computer interno – il nostro cervello – cosicché esso è di gran lunga differente rispetto a quello dei nostri nonni.

Pur non essendo il nostro hardware – il nostro aspetto fisico – differente da quello dei nostri antenati di 10000 anni fa, il nostro software – ovvero le connessioni neuronali nel nostro cervello – invece lo è perché si è dovuto riprogrammare progressivamente per poter adattarsi alle innovazioni avvenute nel corso dei secoli. Questa riprogrammazione richiede del tempo ed è, secondo me, quello che a Rovelli sembra il periodo di progressivo rallentamento tecnologico in cui viviamo.

La Figura 1 (fatta a mano in un rigurgito vintage scientifico) rappresenta quello che penso in merito al progresso scientifico – ovvero delle conoscenze – e tecnologico. Ogni volta che c’è una innovazione (segmenti con pendenza positiva) abbiamo bisogno di tempo per la riprogrammazione del nostro software interno (segmenti con pendenza quasi nulla). Dopo questo tempo si presentano nuove innovazioni seguite da nuovi periodi di apparente rallentamento.

Non sono un neuro-scienziato e so benissimo di essermi avventurato in un campo che non è il mio. È molto probabile che io abbia detto una serie di sciocchezze, ma è proprio questo lo scopo di queste riflessioni: intavolare una discussione proficua con chi è più esperto di me.

Immagine di copertina. Foto personale della copertina di Wired inverno 2017/18

La chimica del cappuccino

Reading Time: 5 minutes

Nelle mie lezioni di chimica del suolo c’è una parte del programma che riguarda la chimica dei colloidi. Ogni anno accademico, quando descrivo i colloidi del suolo, alleggerisco la lezione facendo esempi di sistemi colloidali nella vita di tutti i giorni discutendo, tra le altre cose, della schiuma del cappuccino.

Ma andiamo con ordine.

Cos’è un sistema colloidale?

Un sistema colloidale si definisce tale solo in base alle dimensioni delle particelle di soluto che lo costituiscono. Qui sotto una tabella in cui si riportano le dimensioni delle particelle di soluto che ci consentono di distinguere tra soluzioni vere, dispersioni colloidali e sospensioni solide

Sistemi chimici                Dimensioni delle particelle di soluto

Soluzioni vere                               < 2 x 10-9 m (ovvero < 2 nm)

Dispersioni colloidali                tra 2 x 10-9 e 2 x 10-6 m (cioè tra 2                                                                                nm e 2 μm)

Sospensioni solide                     > 2 x 10-6 m (ovvero > 2 μm)

Un sistema colloidale può essere del tipo liquido-solido (come, per esempio, nel caso della soluzione suolo in cui i minerali argillosi, delle dimensioni indicate in tabella, sono disperse nell’acqua dei suoli), liquido-liquido (come, per esempio, nel caso delle microgoccioline di olio disperse in acqua o della maionese), gas-liquido (come, per esempio, nel caso della panna montata,  dei gelati o del cappuccino, di cui si dirà fra poco) e gas-gas (come, per esempio, nel caso della dispersione di microgocce di acqua in aria così da costituire la nebbia).

Per convenzione si ritiene che una dispersione colloidale sia stabile quando il tempo di flocculazione è > 2 h, ovvero se ci vogliono più di due ore prima che cominci la flocculazione. Quest’ultima consiste nel processo di aggregazione delle diverse particelle colloidali che, dopo il raggiungimento di certe dimensioni limite, risentono più della forza di gravità che delle forze di dispersione. Nel caso di particelle colloidali cariche elettricamente, le forze di dispersione sono le repulsioni elettrostatiche e le dispersioni vengono indicate come elettrocratiche. Nel caso di soluti neutri, le forze di dispersione dipendono dalle interazioni soluto-solvente e le dispersioni vengono indicate come solventocratiche.

La schiuma del cappuccino

Alla luce delle poche cose scritte, si evince che la schiuma del cappuccino è una dispersione colloidale di un gas in un liquido. Il  liquido è il latte usato per il cappuccino, mentre il gas è costituito dall’aria e dal vapor d’acqua usati per montare il latte. Le goccioline di aria possono formare una dispersione colloidale nel latte grazie alla presenza in esso di surfattanti1, ovvero di molecole in grado di abbassare la tensione superficiale2 del liquido in cui esse sono presenti.  La caratteristica chimica più importante dei surfattanti è l’anfifilicità, ovvero la presenza nella struttura sia di gruppi idrofili che di gruppi idrofobi. Nel latte queste molecole sono le proteine (di cui le caseine rappresentano l’80% del totale proteico) ed i fosfolipidi (che mediamente sono lo 0.8% della massa grassa).

Quando il latte viene insufflato col vapore acqueo mediante l’utilizzo di una tipica macchina da bar (Figura 1), si forma una schiuma in cui goccioline di gas delle dimensioni comprese tra 2 nm e 2 μm sono disperse nel mezzo liquido.

Figura 1. Macchina da caffè per bar. In fondo a destra c’è il cannello usato per insufflare aria e vapore acqueo nel latte per la preparazione del cappuccino (Fonte)

La stabilità di questa schiuma dipende dalla concentrazione relativa di surfattanti. Più essa è elevata, più la schiuma è stabile, ovvero le goccioline di gas non si uniscono a formare gocce più grandi che si allontanano dalla bevanda3. È per questo motivo che più è bassa la concentrazione di grassi come i trigliceridi che non sono surfattanti e rappresentano circa il 90% della massa grassa del latte, e più persistente è la schiuma o “cappuccio” del caffé. Tuttavia, l’uso del latte scremato o parzialmente scremato produce un cappuccino non molto gustoso; è meglio usare un latte intero per avere una bevanda migliore in termini di sapore, sebbene con una schiuma meno persistente.

È importante la temperatura del latte?

Chi ha familiarità con la chimica, come i miei studenti, avrà sicuramente sentito dire che la solubilità di un gas in un liquido dipende sia dalla pressione esercitata dal gas sulla superficie del liquido che dalla temperatura.

Più alta è la pressione del gas sulla superficie del liquido, maggiore è la quantità di gas disciolta (Figura 2).

Figura 2. Più alta è la pressione del gas sulla superficie del liquido, maggiore è la quantità di gas disciolta in soluzione (Fonte)

All’aumentare della temperatura la quantità di gas disciolto in un liquido diminuisce (Figura 3).

Figura 3. Dipendenza della solubilità di un gas dalla temperatura (Fonte)

Alla luce di quanto appena scritto, appare chiaro che per avere una schiuma consistente per il cappuccino occorre sciogliere quanto più gas possibile. Questo si può realizzare se il latte viene preso direttamente dal frigorifero e se il bricco entro cui si prepara la schiuma è freddo.

Quanto appena scritto è la lezione di chimica del cappuccino che faccio ad ogni barista nuovo che si mette dietro al bancone nel bar di fronte al mio dipartimento. Lo so, sembro arrogante, ma ci tengo a bere un buon cappuccino la mattina. Il latte e caffè me lo faccio da solo a casa e non ho bisogno del bar per questo. Buon cappuccino a tutti

Note
  1. Per quei chimici che hanno il vezzo del purismo della lingua italiana: il termine “surfattante”, anche se non piace, esiste nel dizionario di italiano ed è sinonimo di “tensioattivo”. Esso è entrato nell’uso comune e non è più da considerarsi errore o cattiva traduzione dell’inglese surfactant che è l’acronimo di surface active agent. (Surfattante nel dizionario Treccani)
  2. La locuzione “tensione superficiale” si riferisce alle forze di coesione che, all’interfaccia liquido-gas, tengono unite le molecole del liquido alla superficie del liquido stesso. In termini quantitativi, la tensione superficiale è la forza necessaria a tener uniti i lembi di un ipotetico taglio fatto sulla superficie del liquido. All’aumentare della temperatura, le forze di coesione che tengono unite le molecole alla superficie del liquido diminuiscono di intensità e la tensione superficiale diminuisce.
  3. Le microparticelle di soluto tendono ad unirsi ed a formare aggregati a dimensione progressivamente maggiore per diminuire l’area superficiale a contatto col mezzo liquido in cui esse sono insolubili. Per questo motivo, nel tempo, tutte le dispersioni colloidali tendono a subire una separazione di fase: le emulsioni olio-acqua tendono a formare una fase acquosa sul fondo ed una fase organica sulla superficie; la maionese tende a formare uno strato di olio superficiale per effetto della separazione di quest’ultimo dalla fase acquosa; le sostanze umiche (acidi umici, fulvici ed umina) tendono ad aggregarsi ed a flocculare;  etc etc.
Per saperne di più

I colloidi in breve 1

I colloidi in breve 2

Una lezione sui colloidi

Breve lezione sui tensioattivi

Un’altra lezione sui tensioattivi

La composizione dei grassi nel latte

Le proteine del latte

Il latte migliore per i cappuccini

Fonte dell’immagine di copertina: By Scoti5 – Originally from he.wikipedia; description page is/was here., Attribution, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2710311

I dolcificanti. L’aspartame

Reading Time: 7 minutes

Faccio molto uso di dolcificanti. Quando vado al bar per prendere il mio cappuccino mattutino chiedo sempre un dolcificante per rendere più dolce la bevanda che già di per sé è dolce. In genere mi viene sempre fornito aspartame, qualche volta acesulfame-K, molto meno spesso sucralosio o altri tipi di dolcificanti. Quante volte ho dovuto sentire, anche da parte di colleghi universitari, “ma non hai paura? I dolcificanti sono tossici” oppure “inducono il cancro” ed altre amenità del genere. Non parliamo poi delle sciocchezze che ascolto nei locali cosiddetti “bio”: è un apoteosi di cretinate salutistiche e di sparate pseudo chimiche nei confronti di questi prodotti “alternativi” al saccarosio che sono estremamente utili per chi ha serie patologie come il diabete e, per questo, non può fare uso di “zucchero normale” – ovvero di dolcificanti contenenti glucosio.

Se l’informazione veicolata dalla stampa generalista non scientifica oppure di nicchia (come per esempio qui) in base alla quale “i dolcificanti fanno male” attecchisce nei professori universitari – che hanno tutti i mezzi per poter controllare la validità di certe informazioni – non posso aspettarmi maggiore maturità culturale da parte di persone senza un background scientifico. Ed allora cerchiamo di fare un po’ di chiarezza. Oggi parliamo di aspartame

aspartamE: cos’é?

L’aspartame è un dipeptide il cui nome IUPAC è “N-(L-α-Aspartyl)-L-phenylalanine, 1-methyl ester”(Figura 1A). In altre parole, è ottenuto per formazione di un legame peptidico tra l’acido aspartico (Figura 1B) e la fenilalanina (Figura 1C). Il gruppo carbossilico (-COOH) della fenilalanina è esterificato mediante l’inserzione di un gruppo metile.

Figura 1. Struttura dell’aspartame (A), acido aspartico (B) e fenilalanina (C)

L’aspartame è anche indicato con la sigla E951, per cui quando leggete gli ingredienti presenti in un alimento e notate la sigla anzidetta, sapete che l’alimento contiene aspartame.

Dei due amminoacidi presenti nell’aspartame, la fenilalanina (Figura 1C) è essenziale, ovvero il nostro organismo non è in grado di sintetizzarlo; la conseguenza è che dobbiamo assumere fenilalanina attraverso la dieta per consentire la corretta sintesi delle proteine che contengono tale amminoacido, per consentire la sintesi di alcuni ormoni e quella di alcuni neuro trasmettitori (per esempio qui).

L’aspartame è tossico?

La Figura 2 mostra la reazione di decomposizione cui può essere soggetto l’aspartame per effetto dell’interazione con molecole di acqua in ambiente acido, come quello presente nel nostro stomaco, o per azione della temperatura, come quelle usate per cucinare i nostri alimenti. Da quanto appena detto, si capisce che il dolcificante in oggetto non può essere usato per preparare alimenti che devono essere soggetti a cottura. Infatti, l’aspartame, quando sottoposto ad elevate temperature, si decompone nelle sue componenti elementari (ovvero acido aspartico, fenilalanina e metanolo) perdendo completamente il suo potere dolcificante (che è circa 200 volte più intenso di quello del saccarosio.

Figura 2. Degradazione dell’aspartame per idrolisi. Quest’ultima può avvenire in ambiente acido come quello del nostro stomaco, o per effetto delle alte temperature, come quelle usate per cucinare.

Delle tre componenti, il metanolo è quello che può fare più paura. Infatti, il metanolo provoca mal di testa e vertigini, può portare a crampi, nausea, vomito e cecità oltre che alla morte quando assunto in quantità superiori a circa 0.1 g/kg. Tradotto in altre parole, se un individuo dal peso medio di 80 kg assume circa 8 g di metanolo in un giorno, può morire. Se, per sua fortuna, non muore, può tuttavia rimanere menomato per effetto di gravi danni neurologici permanenti (scheda di sicurezza del metanolo).

Alla luce di quanto scritto, mi potreste chiedere: “ma allora già solo per la formazione del metanolo, l’aspartame deve essere considerato pericoloso. Perché ci dici che non dobbiamo preoccuparci?”.

Come ho appena scritto, perché il metanolo prodotto dalla degradazione dell’aspartame possa dare gravi danni neurologici e finanche la morte, è necessario superare una certa soglia limite che è, mediamente, intorno agli 0.1 g/kg.

La Figura 3 mostra la composizione chimica di un dolcificante comprato in una nota catena di supermercati. La confezione contiene 200 pillolette dal peso complessivo di 8.4 g. Ogni pilloletta pesa, quindi, 0.042 g. Il 43% di tale peso è dovuto all’aspartame. Questo vuol dire che ogni pilloletta contiene 0.019 g di aspartame. Alla luce della reazione riportata in Figura 2, la quantità di metanolo ottenuta per decomposizione di 0.019 g di aspartame è pari a 2.0 mg, ovvero una quantità circa 4000 volte più piccola di quella che può provocare danni permanenti o uccidere un individuo dal peso medio di 80 kg. Insomma, per avere problemi dovuti alla formazione di metanolo, un individuo del peso di 80 kg deve usare almeno 4000 pillolette di quelle descritte in Figura 3; si tratta, cioè di 20 scatolette al giorno. Un po’ troppo, non trovate? Conoscete qualcuno che mangia pillolette di dolcificante come fossero caramelle o prende tanti di quei caffé da arrivare a far uso di un tale ammontare di aspartame? Io, personalmente, no. Peraltro se un individuo prende tanti caffè da far uso di oltre 4000 pillolette di aspartame, rischia seri problemi di salute non solo a causa del dolcificante, ma anche a causa del numero spaventoso di caffè giornalieri.

Figura 3. Dolcificante a base di aspartame comprato in una nota catena di supermercati

E le altre due componenti che si formano per degradazione dell’aspartame hanno qualche conseguenza sulla salute? In realtà, l’unica componente che può avere seri effetti sulla salute umana è proprio la fenilalanina. Infatti, esiste una patologia rara che si chiama iperfenilalaninemia che provoca seri danni neurologici. Questa malattia è genetica e consiste nella incapacità da parte dell’organismo di metabolizzare la fenilalanina per la sintesi di un altro amminoacido che si chiama tirosina. Rimando a pagine più dettagliate e specifiche della mia per approfondimenti su questa patologia (per esempio qui). E’ per questo motivo che la dose giornaliera di aspartame consigliata è di circa 40 mg/kg. Un individuo del peso medio di 80 kg può assumere fino a 3.2 g di aspartame al giorno prima di avere problemi di salute legati alla fenilalanina. Ma 3.2 g di aspartame corrispondono a un po’ più di 200 pillolette al giorno di quelle mostrate in Figura 3; si tratta, cioè, di utilizzare una scatoletta al giorno del dolcificante di Figura 3. Insomma, ancora una volta, bisogna assumere aspartame in dosi massicce prima di poter riscontrare un qualche effetto sulla nostra salute.

Aspartame e cancro: cosa c’è di vero?

Come già accennato sopra, di tanto in tanto tornano alla carica informazioni pseudo scientifiche in merito al rapporto assunzione di aspartame ed insorgenza di tumori o altra tipologia di patologia. Per esempio, nel 2005 un gruppo di ricerca Italiano (Soffritti M, Belpoggi F, Esposti DD, Lambertini L. Aspartame induces lymphomas and leukaemias in rats. European Journal of Oncology 2005; 10(2):107–116) ha evidenziato una correlazione tra uso di aspartame ed insorgenza di linfomi e leucemia nei ratti. A seguito di questo studio, la Food and Drug Administration americana (l’equivalente della nostra Agenzia Europea del Farmaco) ha messo sotto la lente di ingrandimento l’uso alimentare dell’aspartame ed ha potuto evidenziare non solo che tale correlazione non esiste su basi meta-analitiche, ma che lo studio citato era anche affetto da limiti metodologici. Se siete curiosi, potete leggere qui le informazioni sull’aspartame, mentre qui le conclusioni della FDA e qui la storia completa sulla canceroginità inesistente di tale dipeptide. Insomma, per non farla tanto lunga, la correlazione tra insorgenza di tumori ed uso di aspartame è solo una leggenda metropolitana. Come ogni sistema chimico destinato all’alimentazione, anche l’aspartame è soggetto a controlli molto stringenti che escludono categoricamente ogni effetto negativo ad esclusione di quelli già evidenziati nel paragrafo precedente.

Aspartame, dieta e diabete

Siamo tutti umani, diciamo la verità. E come esseri umani siamo convinti che se usiamo dei dolcificanti che non forniscono “calorie” al nostro organismo, possiamo permetterci  “sgarri” più frequentemente di quanto faremmo se fosse presente il tradizionale saccarosio. Ecco; forse il problema dell’aspartame, come, in effetti, di tutti i dolcificanti, è che ci fanno illudere di poter abusare degli alimenti che li contengono.

“Bevo la coca cola zero, tanto è senza zuccheri e non fa ingrassare”; quante volte abbiamo pensato una cosa del genere? In effetti la coca cola zero non contiene quello che nel linguaggio comune è indicato come zucchero, ovvero il saccarosio, ma contiene vari dolcificanti tra cui l’aspartame. La Figura 4 mostra la composizione della coca cola zero.

Figura 4. Composizione chimica della Coca Cola zero (Fonte)

Come si può leggere, oltre ai dolcificanti (del ciclammato di sodio e dell’acesulfame-K parleremo in altro momento), la coca cola zero contiene anidride carbonica, il 4-metilimidazolo (indicato come  colorante E 150d), l’acido fosforico, aromi naturali (inclusa caffeina) e, come correttore di acidità, il citrato trisodico.

Un consumo eccessivo di coca cola zero, oltre a comportare assunzione di aspartame in quantità elevate, determina senzazioni di gonfiore ed aerofagia (a causa della presenza di anidride carbonica), carenza di calcio con conseguente possibile osteoporosi negli adulti e rachitismo nei bambini (l’acido fosforico forma sali di calcio insolubili; la dose giornaliera consigliata per i fosfati è di circa 70 mg/kg, ovvero un individuo adulto del peso medio di 80 kg può assumere circa 6 g di fosfato al giorno) e  possibile insorgenza di cancro per effetto della presenza del 4-metilimidazolo. Infatti, quest’ultimo, se assunto in quantità superiori a 751 mg/kg/die (ovvero pari a circa 60 g al giorno per un individuo dal peso medio di 80 kg), può portare ad insorgenza di tumori (qui la scheda di sicurezza del 4-metilimidazolo). Insomma, come aveva già stabilito Paracelso nel XIII secolo, è la dose che fa il veleno. Bevete pure la coca cola zero, ma senza abbuffarvi.

E che c’entra il diabete con l’aspartame? Nel 2014 è stato pubblicato su Nature un lavoro dal titolo “Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota” in cui gli autori hanno evidenziato che il consumo eccessivo di dolcificanti di sintesi comporta una alterazione della flora microbica intestinale con conseguenze negative sulla capacità dell’organismo di metabolizzare il glucosio. Per poter ristabilire le condizioni pre-esperimento è necessario far uso di antibiotici in grado di ripristinare le condizioni microbiche di partenza.

Conclusioni

L’aspartame non è pericoloso se assunto in modo equilibrato ed al di sotto delle dosi consigliate. I prodotti della sua degradazione vengono escreti dalle vie urinarie, per cui non ci sono problemi di accumulo. Del resto anche una fetta di sachertorte (Figura 5) è una delizia per il palato e migliora l’umore. Tutto quanto della sachertorte serve al nostro organismo viene metabolizzato, il resto viene escreto. Il consumo eccessivo, oltre che frequente, di intere sachertorte comporta, invece, l’insorgenza del diabete di tipo II con le conseguenze che tutti conosciamo. In altre parole, a distanza di circa cinque secoli, è ancora valida la locuzione “è la dose che fa il veleno”.

Figura 5. Sachertorte (Fonte)
Fonte dell’immagine di copertina: Wikimedia Commons

Sui somari, sugli stupidi e della pseudoscienza

Reading Time: 9 minutes
Scienza e democrazia

Ho appena finito di leggere il libro del Prof. Burioni dal titolo “La congiura dei Somari. Perché la scienza non può essere democratica”, in cui l’autore spiega, semmai ce ne fosse bisogno, cosa vuol dire la locuzione “la scienza non è democratica”.
In breve, come sanno tutti coloro che a vario titolo si occupano di scienza, questa non è democratica nel senso che chiunque si svegli la mattina ha diritto di parola e può dire ciò che vuole su qualunque argomento; la scienza è democratica perché chiunque lo desideri può approfondire un particolare aspetto della realtà che ci circonda e dare il suo personale contributo nella spiegazione dei fatti che ha deciso di osservare. In altre parole, la scienza non si basa sulle opinioni di nessuno – sia scienziati che gente che fa altro nella propria vita – ma sui fatti. Si osserva un fenomeno, si ipotizza un modello interpretativo, si conducono esperimenti per validare o falsificare quel modello; nel primo caso il modello funziona e diventa teoria, nel secondo il modello non funziona e bisogna riformularlo; a questo punto gli esperimenti devono essere ripetuti. Come si capisce da questa breve disamina, la modellizzazione dei fatti sperimentali è alla base di quella che viene indicata come verità scientifica. La verità scientifica non ha una valenza assoluta ma è relativa alle condizioni entro le quali le ipotesi sono state formulate.

Ottimismo scientifico

Da quanto appena descritto nasce l’ottimismo scientifico in base al quale una nuova idea o una nuova osservazione mai fatta prima possono condurre ad una nuova verità scientifica che può inglobare quella precedente oppure semplicemente sostituirla: è accaduto per il modello geocentrico dell’universo sostituito da quello eliocentrico, sebbene entrambi avessero pari dignità in termini di formulazione matematica, per la teoria del flogisto sostituita dalle leggi di Lavoisier, per la fisica di Newton inglobata nella meccanica quantistica e così via di seguito.
L’ottimismo scientifico viene male interpretato da chi non conosce la scienza. Infatti, spesso si nasconde la propria ignoranza affermando che le proprie idee siano valide perché si è sicuri che in un futuro non si sa bene quanto lontano, ci sarà qualcuno che proverà la validità delle affermazioni formulate. Il più delle volte ci si riferisce alla vita romanzata di Galilei o di Einstein attraverso un confronto piuttosto spinto: “come quei due grandi scienziati sono stati avversati dall’establishment dei loro tempi, così vengo avversato io perché le mie idee sono innovative e contrarie alle opinioni comuni. Tuttavia, ci sarà in futuro chi mi darà ragione come è accaduto a Galilei ed Einstein”. Chi fa questi pensieri, che io definisco osceni, non si rende conto che quei due hanno avuto ragione non perché avessero espresso delle opinioni generiche basate sul nulla, ma perché avevano generato un impianto fisico che si è dimostrato valido alla prova del tempo. Hanno fatto esperimenti, hanno controllato e ricontrollato i loro dati, e le loro teorie hanno subito l’attacco del mondo scientifico che ha tentato di falsificarle. Non è stato possibile trovare incrinature nel loro impianto teorico. La conseguenza è che esse sono state accettate. Ma solo fino a prova contraria. Se c’è qualcuno che pensa che le teorie di Galilei ed Einstein siano verità assolute, farebbe meglio a ricredersi. Non è così. E non è così per tutte le teorie scientifiche che oggi studiamo sui libri. Sono sicuro che in qualche laboratorio in giro per il mondo c’è qualcuno che sta tentando di falsificare – in senso popperiano – uno qualsiasi dei modelli attualmente accettati nella letteratura scientifica. Tuttavia, i tentativi di falsificazione sono condotti non sulla base di teorie astruse venute in mente durante notti di plenilunio dopo aver mangiato pesante ed ecceduto in libagioni, bensì sulla base di disegni sperimentali sempre più innovativi che servono per comprendere fino a dove ci possiamo spingere con le teorie al momento accreditate.

Sui somari

Il Prof. Burioni va oltre le spiegazioni appena riassunte. Egli, infatti, da ottimo docente quale è, definisce il termine “somaro” che è attualmente desueto, ma era molto di moda quando persone della mia età, che grosso modo è la stessa di Burioni, andavano alle elementari. Un “somaro” nella accezione dell’autore – che poi è l’accezione di quando eravamo piccoli noi – è colui che, pur non avendo studiato, pensa di poter dare un contributo ad argomenti di cui non conosce nulla, alla pari di chi di quegli argomenti ha fatto non solo il proprio oggetto di studi, ma anche la propria ragione di vita.
Alla luce di quanto scritto, tutti siamo dei somari. Prendendo spunto da quanto scrive il Prof. Burioni, io chimico sono un somaro se pretendo di discutere alla pari col mio elettricista, col mio meccanico o finanche con un altro chimico che si occupi di un settore completamente differente dal mio. Ma questo è chiaro. Ho passato la mia vita a studiare chimica; certo ho studiato anche la fisica ed, in particolare, l’elettromagnetismo per cui so cos’è una corrente alternata ed una corrente continua, ma da qui a poter mettere le mani sull’impianto elettrico di casa mia ce ne passa: ho bisogno di un elettricista esperto che sappia cosa fare. Potreste dirmi: ma se hai studiato chimica, come mai non puoi confrontarti con un chimico che lavora in un campo che non è il tuo? Appunto! Io passo la mia vita a studiare la dinamica molecolare dell’acqua e dei nutrienti nei vari comparti ambientali; come potrei anche solo pensare di discutere alla pari con un chimico che si occupa di dinamica di nutrienti nel corpo umano? Come potrei discutere alla pari con un chimico che si occupa di chimica computazionale o di chimica di sintesi? Solo chi non conosce le varie sfumature dei vari rami della chimica può pensare che un chimico abbia familiarità con lo scibile chimico. Se mi addentrassi con le mie conoscenze attuali in una discussione con un esperto sulla chimica computazionale, verrei riconosciuto subito per quello che sono in quell’ambito: un somaro. Ma non ho motivo di offendermi. Sono consapevole di non conoscere tutto, per cui cerco di discutere alla pari solo con chi ha la mia stessa formazione. In tutti gli altri casi o ascolto ed imparo oppure sono io che do lezioni. Certo sono in grado di seguire una discussione in un qualunque ambito chimico, ma non sono in grado di dare un contributo significativo se non nel mio ristretto ambito professionale.
Sulla base di quanto ho finora scritto, non capisco perché apostrofare gli antivaccinisti col termine “asini” abbia scatenato in rete tutta una serie di invettive da parte di chi, volendo applicare le modalità del pensiero debole, ritiene che l’approccio di Burioni non serva per convincere le persone. Qui non si tratta di convincere nessuno. Qui si tratta di dire le cose come stanno: la mamma informata che non vaccina i figli perché ritiene che gli adiuvanti siano tossici o che il sistema immunitario degli infanti sia perfetto o che l’igiene protegga dai virus, altro non é che una somara perché rientra nella tipologia di persone che non solo parla di cose che non sa, pretendendo di dare consigli come se fosse un medico, ma nemmeno si informa correttamente perché cerca solo le informazioni che avallano le sue personalissime opinioni.

Sugli stupidi

Ed ora vengo al punto. Quanto riportato dal Prof. Burioni non è cosa nuova nel panorama culturale italiano. Molto prima di lui, uno storico Italiano, specializzato in storia economica, definisce con il termine “stupido” quello  che è il “somaro” di Burioni. Si tratta di Carlo M. Cipolla la cui biografia si può leggere qui. In realtà, lo “stupido” del Prof. Cipolla ha una accezione più ampia del “somaro” di Burioni. Infatti, mentre il “somaro” è colui che non ha studiato ma, soggetto all’ effetto Dunning-Kruger, ritiene di sapere tutto di un qualsiasi ramo dello scibile umano intervenendo così a sproposito in ogni discussione, lo “stupido” è colui che ha un comportamento grazie al quale arreca un danno sia a se stesso che alla società di cui fa parte.

Ma andiamo con ordine.

Nel suo “Le leggi fondamentali della stupidità umana”, Carlo Cipolla descrive quattro tipologie umane che, in modo analitico, egli dispone nei quattro quadranti di un sistema di assi cartesiani (Figura 1).

Figura 1. Distribuzione delle varie tipologie umane. L’asse x riporta il vantaggio crescente (da sinistra a destra) per il singolo soggetto, mentre l’asse y mostra il vantaggio crescente (dal basso verso l’alto) per un insieme di persone o la società (Fonte)

La disposizione delle quattro tipologie umane segue un andamento ben preciso in funzione del vantaggio crescente che l’individuo dà a se stesso ed alla comunità di individui a cui appartiene. In questo modo, è possibile distinguere individui intelligenti che, col loro comportamento, riescono ad ottenere vantaggi per se stessi e per gli altri (quadrante I del sistema di assi cartesiani in Figura 1); se, invece, gli individui ottengono solo vantaggi per se stessi, ma non per la società, allora si identificano come banditi (quadrante II del sistema di assi cartesiani in Figura 1); quando gli individui oltre ad essere dannosi per se stessi fanno anche danno alla società, vengono catalogati come stupidi (quadrante III del sistema di assi cartesiani in Figura 1); quando un individuo arreca danno a se stesso, ma nel contenpo un vantaggio alla società, può essere catalogato come uno sprovveduto (quadrante IV del sistema di assi cartesiani in Figura 1). Oggi lo sprovveduto verrebbe identificato col termine “sfigato”; ma come si diceva una volta “o tempora, o mores”. Cipolla ha pubblicato le sue leggi fondamentali all’inizio degli anni ’70 del ventesimo secolo, quando ancora non era in uso il termine “sfigato”.

Non esiste un modo oggettivo per poter catalogare ognuno di noi in uno qualsiasi dei quattro quadranti considerati in Figura 1. Lo si può fare solo caso per caso andando a valutare le conseguenze delle nostre azioni su noi stessi e sulla società. Come regola generale possiamo dire che gli intelligenti tendono ad agire in modo tale da non apportare danni a nessuno. Può, tuttavia, capitare che in un determinato momento della propria esistenza, una persona intelligente possa commettere degli errori così da diventare o uno sprovveduto o un bandito. La probabilità che una persona intelligente  ha di essere catalogata tra gli stupidi in un qualsiasi momento della propria vita è piuttosto bassa, se non addirittura nulla. Infatti, riprendendo l’attenta analisi del Prof. Cipolla si può dire che “la grande maggioranza delle persone stupide sono fondamentalmente e fermamente stupide — in altre parole essi insistono con perseveranza nel causare danni o perdite ad altre persone senza ottenere alcun guadagno per sé, sia esso positivo o negativo. Ci sono tuttavia persone che, con le loro inverosimili azioni, non solo causano danni ad altre persone, ma anche a se stesse. Queste sono un genere di super-stupidi che, in base al nostro sistema di computo, appariranno in qualche punto dell’area S alla sinistra dell’asse delle Y (si tratta del quadrante III di Figura 1, NdA)”.

I somari, Gli stupidi e la scienza

Perché ho fatto questa lunga premessa citando sia il libro del Prof- Burioni che l’opera del Prof. Cipolla? Semplicemente perché, sebbene il primo si riferisca ai somari nel contesto scientifico ed il secondo agli stupidi in un contesto economico (il Prof. Cipolla, ricordo, era uno storico dell’economia), non riesco a non catalogare tra gli stupidi tutti quelli che il Prof. Burioni cataloga tra i somari; sono quelli che si professano anti-vaccinisti o seguaci dell’omeopatia; allo stesso modo non riesco a non catalogare tra i banditi tutti coloro che propagandano il credo antivaccinista e quello omeopatico.

Provo a spiegarmi meglio.

Quante volte abbiamo letto che qualcuno è morto per gli effetti di una malattia che avrebbe potuto evitare attraverso la vaccinazione? Quante volte abbiamo letto di morti causate dalla cattiva pratica medica che ha impedito l’uso di cure efficaci per applicare l’omeopatia? Vogliamo parlare del bimbo morto per le conseguenze di un’otite curata con l’omeopatia (qui)? Vogliamo discutere delle vittime della difterite (qui) o di quelle del morbillo (qui)?

Quando dei genitori decidono di non vaccinare il proprio figlio sulla base di paure infondate nonostante tutte le rassicurazioni dei medici, fanno un danno a se stessi (perché la possibile perdita di un figlio è certamente un danno per se stessi), un danno al proprio figlio (che da adulto non vaccinato potrà essere soggetto a malattie mortali come è capitato recentemente in Sicilia, qui) ed un danno alla società (perché consentono la riduzione dell’immunità di gregge, qui, con il conseguente ritorno di malattie oggi ritenute impropriamente scomparse o poco importanti). In altre parole, l’atteggiamento no-vaxx o quello di chi segue le medicine alternative è un atteggiamento che nel linguaggio moderno potrebbe venir catalogato come atteggiamento lose-lose-lose, ovvero tutti ci perdono: dai genitori, ai figli, alla società. Non è detto che i genitori che rifiutano le vaccinazioni o utilizzano medicina alternativa per i propri cari siano somari nell’accezione usata dal Prof. Burioni. Se un somaro è colui che non conosce la materia di cui parla, non può essere il caso di quei genitori che hanno perso il figlio come riportato nella notizia a questo link. Non può essere considerato somaro neanche l’operatore sanitario che, seguendo la filosofia antivaccinista, non somministra i vaccini procurando un danno sia a se stesso che agli altri (la notizia è qui). In questi casi specifici va applicata la teoria della stupidità elaborata dal Prof. Cipolla, con la conclusione che ognuno di noi può trarre autonomamente.

E i banditi?

Alla luce della definizione data in modo analitico dal prof. Cipolla, i banditi sono quelli che per procurare un vantaggio per se stessi, fanno un danno agli altri. Esempi di banditi secondo questa accezione? Indubbiamente Wakefield che, per procurare a se stesso dei guadagni, ha fatto grossi danni alla società dal momento che, grazie a lui, oggi spopola la falsa correlazione vaccini-autismo alla base del movimento antivaccinale. La storia di Wakefield è qui. In generale, tutti coloro che hanno tanto da guadagnare dalla pseudo scienza (per esempio con la vendita di libri, con le comparsate ai convegni, con fondi di qualsiasi tipo) e dall’aumento del numero di seguaci, sono da considerarsi banditi.

Conclusioni

Cosa ho voluto evidenziare con questo articolo neanche tanto breve? Che i personaggi che si muovono nell’ambito della pseudo scienza non sempre possono essere catalogati come somari. Io li distinguo in due tipologie: stupidi e banditi. I primi sono quelli che, anche se in buona fede, perserverano nelle loro false convinzioni provocando danni a se stessi, alle loro famiglie ed alla società che li circonda;  vanno tenuti sotto controllo in modo tale da difendere sia la società che loro stessi dal loro comportamento. I secondi sono quelli che, pur avendo gli strumenti adatti per poter discriminare verità scientifiche da falsi miti, non lo fanno o scientemente – ed allora sono banditi intelligenti che vanno perseguiti per evitare danni alla società – o inconsapevolmente – ed allora sono banditi stupidi da perseguire come i primi perché oltre alla società fanno danni anche a se stessi.

Per approfondire

La stupidità: http://www.aepsi.it/Stupidita_2.pdf

Le leggi fondamentali della stupidità umana

Fonte dell’immagine di copertina

http://funnystack.com/category/funny-donkey/page/9/

La lucentezza dei metalli

Reading Time: 5 minutes

Vi siete mai chiesti perché uno specchio restituisce la nostra immagine riflessa? Si tratta di una tipica propietà dei metalli che noi indichiamo col termine di “lucentezza”.

La tavola periodica

La tavola periodica è, ormai, nota a tutti. Tuttavia, una cosa è sapere che esiste una “tabella” in cui sono riportate le proprietà fondamentali di tutti gli elementi chimici noti, altra è conoscere i dettagli di queste proprietà tra cui va certamente annoverata la lucentezza dei metalli.

Avete sicuramente maneggiato i fogli di alluminio come quello mostrato in Figura 1A. Si usano, per esempio, per conservare gli alimenti (Figura 1B), cucinare (Figura 1C) o applicare la tintura per capelli (Figura 1D).

Figura 1. Foglio di alluminio (A) e suoi usi. Conservazione degli alimenti (B); cottura (C); applicazione della tintura per capelli (D)

Come potete vedere si tratta di un materiale caratterizzato da una certa lucentezza, ovvero dalla capacità di riflettere la luce. Come l’alluminio, anche gli altri metalli della tavola periodica (tutti quelli colorati in verde nella Figura 2) hanno la medesima caratteristica.

Figura 2. Tavola periodica con, in verde, indicazione degli elementi metallici (Fonte)
A cosa è dovuta la lucentezza?

Per poterlo spiegare dobbiamo innanzitutto comprendere come è fatto un atomo.

Struttura dell’atomo

È ben noto che un atomo è costituito da un nucleo, contenente protoni e neutroni, e da elettroni. Questi ultimi  si muovono attorno al nucleo formando una nuvola generalmente indicata come “nuvola elettronica” (Figura 3).

Figura 3. Schema di atomo. Gli elettroni, che si muovono attorno al nucleo, formano una una nuvola elettronica (Fonte)

La nuvola elettronica è piuttosto complessa. Gli elettroni non possono semplicemente “ammucchiarsi” e stare tutti assieme. A coppie di due, essi si devono disporre a distanze differenti dal nucleo e devono occupare degli spazi la cui forma geometrica è variabile. La Figura 4 mostra proprio la forma di questi spazi occupati dagli elettroni e che chiamiamo “orbitali”.

Figura 4. Forma degli orbitali atomici s, p, d, f (Fonte)
Gli orbitali di valenza

Quando combiniamo più atomi assieme per formare un sistema multiatomico complesso, in realtà stiamo combinando le varie nuvole elettroniche ognuna fatta dall’insieme di orbitali descritti in Figura 4. In genere, per comodità, quando si descrive l’interazione tra atomi in un sistema multiatomico, si trascura il contributo alla interazione da parte degli elettroni che sono più vicini al nucleo, ovvero degli elettroni che occupano la parte più interna della complessa nuvola elettronica summenzionata. Il motivo per cui viene trascurato questo contributo è intuitivo. Immaginate ogni orbitale come se (*) fosse un palloncino. La nuvola elettronica può essere pensata come se fosse un inviluppo di palloncini la cui rigidità diminuisce man mano che aumentano le sue dimensioni, ovvero man mano che gli elettroni si allontanano dal nucleo. Il palloncino che ospita gli elettroni più lontani dal nucleo (chiamato anche orbitale di valenza) è quello più facilmente deformabile (il termine tecnico è “polarizzabile”). La deformabilità dei palloncini più esterni consente la loro migliore interazione per la formazione del legame chimico.

I legami nei metalli

Quando si raggruppa un insieme di atomi di un qualsiasi metallo della tavola periodica  (come nel caso del foglio di alluminio di Figura 1), si può pensare che si formi un sistema come quello descritto in Figura 5.

Figura 5. Schema di legame metallico

In altre parole, si può pensare che gli orbitali di valenza dei singoli atomi perdano la loro identità e si combinino (grazie alla loro elevata capacità di “deformarsi”) in modo da formare un unico “contenitore” in cui si muovono tutti gli elettroni di valenza. Questo vuol dire che gli elettroni dei palloncini più esterni non appartengono più ad un singolo specifico atomo, ma diventano elettroni dell’insieme di atomi. Immaginiamo, quindi, che i nuclei (in Figura 5 indicati con pallini gialli) siano immersi in un mare di elettroni (in Figura 5 indicati con pallini azzurri).

A questo punto mi si potrebbe dire che con questa descrizione io stia violando i principi più elementari della meccanica quantistica. Infatti, poco sopra ho scritto che gli elettroni non possono ammucchiarsi, ma devono occupare, a coppie, spazi dalle forme ben precise e disporsi ad una distanza ben definita dal nucleo. Al contrario ora io sto scrivendo che si è formato un “mare elettronico” in cui tutti gli elettroni sembrano essere tutti assieme appassionatamente. Volendo essere un po’ più precisi, possiamo dire che quando le nuvole elettroniche di valenza si combinano per formare il “mare elettronico”, si realizzano, in realtà, bande energetiche differenti molto vicine tra di loro in cui gli elettroni possono “entrare” ed “uscire”   mediante acquisizione o rilascio di una minima quantità di energia.

La lucentezza dei metalli

Quando una radiazione elettromagnetica (ovvero un raggio di luce) colpisce la superficie di una lamina metallica, gli elettroni si muovono da una banda energetica all’altra passando da uno stato fondamentale ad uno eccitato. Nel momento in cui gli elettroni tornano allo stato fondamentale, emettono dei fotoni alla stessa lunghezza d’onda della luce incidente con la conseguenza che viene restituito il riflesso dell’immagine che ha emesso la radiazione luminosa.

Maurits Cornelis Escher, Mano con sfera riflettente (Fonte)

Note ed approfondimenti

(*) la locuzione “come se” viene spesso usata dai chimici per fare delle analogie tra il mondo chimico e quello quotidiano. In altre parole, nel delucidare i modelli chimici e chimico-fisici, il “come se” viene usato per generare immagini mentali che, pur non essendo corrette, consentono la comprensione qualitativa dell’argomento di cui si discute. Gli orbitali NON sono palloncini, ma li immaginiamo come tali per comodità; un elemento chimico, una molecola NON sono sferici, ma le descriviamo come tali perché conosciamo tutto di una sfera ed è più semplice definirne il comportamento sotto l’aspetto qualitativo. Quando però dobbiamo applicare la matematica per la descrizione quantitativa del modello, non possiamo più usare le immagini mentali che abbiamo generato col “come se” e dobbiamo fare delle astrazioni che, per i non addetti ai lavori, risultano poco chiare o del tutto incomprensibili. Per comprendere le astrazioni dobbiamo passare dalla divulgazione scientifica al tecnicismo scientifico che può essere appreso solo attraverso uno studio specifico e settoriale.

Il legame chimico (1) e (2)

Il legame metallico

Il binario 9 e ¾ ovvero del perché non possiamo attraversare i muri come Harry Potter

Orbitali atomici ed ibridazione

Una lezione di Rai Scienza sul legame metallico

Fonte dell’immagine di copertina:

larapedia.com. Metalli e leghe