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13 Luglio 201814 Luglio 2018

Matematica, fisica e medicina: debunking e fact checking

Viaggio tanto. In aereo, in treno, in autobus e porto sempre con me qualche libro da leggere per evitare di annoiarmi e tenere acceso, per quanto possibile, il cervello. Nel mio ultimo viaggio ho portato con me l’ultimo di Walter Quattrociocchi ed Antonella Vicini dal titolo “Liberi di crederci” (Figura 1). In esso gli autori focalizzano la loro attenzione sulla loro ipotesi in base alla quale debunking e fact checking sono inutili. Il motivo è che queste due pratiche non fanno altro che rafforzare le convinzioni di chi è già orientato ideologicamente verso certe posizioni politiche, scientifiche o altro.

**Figura 1**. Copertina del libro del Dr. Walter Quattrociocchi e della Dr.ssa Antonella Vicini

Ho, tuttavia, notato che gli autori nella loro disamina commettono a mio modesto parere un paio di ingenuità.

Ad un certo punto essi scrivono a proposito di vaccinazioni in questi termini: “La legge ha innalzato l’obbligo a dieci vaccinazioni, pena il divieto di frequentare l’asilo nido e la scuola dell’infanzia per i non vaccinati”.
Ecco. Questo è il tipico modo di esprimersi dei no-vaxx. Non sto dicendo che Quattrociocchi/Vicini lo siano. Sto solo dicendo che hanno usato una terminologia non corretta. Le vaccinazioni non sono 10. Dieci sono le patologie contro cui si viene vaccinati. Le vaccinazioni che bisogna fare sono solo due: vaccino esavalente e vaccino MPRV. In totale, seguendo il calendario vaccinale, le iniezioni che bisogna fare sono cinque, diluite nei primi 5/6 anni di vita del bambino. In particolare, il vaccino esavalente (che copre per difterite, tetano, pertosse, polio, Hib, epatite B) viene fatto dopo il secondo mese di vita (ed ha 2 richiami); il vaccino MPRV (che copre per morbillo, parotite, rosolia e varicella) viene fatto dopo l’anno di età (con richiamo singolo dopo i 5/6 anni). In definitiva, quindi, non si fanno 10 iniezioni con relativi richiami (come verrebbe da dedurre dalla terminologia usata da Quattrociocchi/Vicini), ma 3 + 2 iniezioni. Giusto per completezza non è neanche vero che il numero di antigeni è enorme (a onor del vero Quattrociocchi/Vicini non ne discutono, ma lo faccio io per completare il discorso vaccini in questa sede). Infatti, i due vaccini che vengono inoculati e che coprono per 10 patologie contengono circa 260 antigeni contro, per esempio, i 3000 che anni fa erano contenuti nel solo vaccino anti morbillo.

Leggere questa inesattezza mi ha lasciato un po’ l’amaro in bocca. Non potevano chiedere informazioni a qualche esperto (come ho fatto io per scrivere queste poche righe) prima di pubblicare il loro libro? Quando trattano dei propri argomenti Quattrociocchi/Vicini sono veramente pignoli. Perché non lo sono altrettanto quando si riferiscono a campi scientifici che prevedono competenze diverse dalle loro? O non è una distrazione e questa frase con relativo linguaggio è voluta?

Ma andiamo oltre.

A parte ciò che ho appena evidenziato, nella loro discussione in merito alle echo chamber, Quattrociocchi/Vicini scrivono: “Un altro errore comune è confondere le scienze come la fisica o la matematica, i cui risultati si ottengono con metodologie rigorose, con la medicina”.

Qui entriamo in un campo minato perché tutti quelli che si occupano di scienza e di filosofia della scienza possono avere idee differenti.
Io qui dico la mia con la consapevolezza di innescare una miccia.

Innanzi tutto: cos’è la scienza? È il complesso di conoscenze che si ottiene applicando un metodo, quello scientifico, alle osservazioni fisiche che si fanno: vedo; faccio un’ipotesi; sulla base di questa ipotesi faccio una previsione; verifico la previsione mediante degli esperimenti; se la risposta sperimentale è sì, l’ipotesi è corretta; se la risposta è no, l’ipotesi va riformulata. Questo, in sintesi, il metodo scientifico (ne avevo parlato anche qui). Sulla base di quanto scritto, può la matematica essere definita scienza? Diciamo che la matematica è nata per risolvere problemi concreti legati al commercio in senso lato (mi perdonino i miei amici matematici se sono un po’ troppo superficiale). Quindi, usando il pensiero moderno, mi sento di dire che la matematica è nata come una forma di scienza. Tuttavia, da quando abbiamo imparato a contare per risolvere problemi concreti, è passata tanta acqua sotto ai ponti. La matematica ha subito una evoluzione che altre discipline scientifiche non hanno ancora avuto. La matematica, per come la vedo io, è diventata una struttura del pensiero. Non ha più bisogno delle osservazioni fisiche (come quelle legate al commercio in senso lato) per poter avanzare.

Ad oggi, come sovrastruttura del pensiero, la matematica è al di sopra di quelle che possono essere indicate come scienze (ovvero tutti quei campi che hanno bisogno di osservazioni sperimentali per poter avanzare) e fornisce gli strumenti (logici e fisici) ad ognuna di esse. Esistono scienze che sono come la matematica? Qualcosa che ci si avvicina sono la fisica e la chimica teorica. Tuttavia, entrambe hanno poi bisogno di procedure sperimentali per poter validare ciò che sono le conclusioni del pensiero. Senza esperimenti sia la chimica che la fisica teorica sono fini a se stesse e non hanno validità alcuna.

E la medicina? In quanto forma di conoscenza basata sul metodo induttivo – cioè trarre un giudizio generale o universale partendo dall’osservazione di uno o più fatti particolari, di dati contingenti, v. vocabolario Treccani – (esattamente come fisica e chimica), anche la medicina è una scienza. Gli strumenti logici e fisici con cui procedere vengono forniti alla medicina dalla matematica (proprio come nel caso di fisica e chimica). Quali sono le metodologie rigorose che accomunerebbero matematica e fisica, ma non la medicina come scritto da Quattrociocchi/Vicini nel loro libro? Forse la statistica, su cui si basa principalmente la medicina, non è ritenuta rigorosa? Ed allora la termodinamica statistica elaborata da Boltzmann? E la meccanica quantistica (che fornisce gli strumenti per la diagnostica per immagini) basata sulla statistica? E potrei continuare perché anche la biologia, altra branca della conoscenza scientifica, si basa sulla statistica. Forse l’autore si riferisce alla discrezionalità umana che sembra essere presente nella medicina ma non nella fisica? Non è così. Entrambe le forme di conoscenza sono soggette a discrezionalità umana: un medico può sbagliare una diagnosi, così come un fisico può sbagliare l’impianto sperimentale oppure, pur avendo un impianto sperimentale corretto, non riuscire a “vedere” ciò che ha “sotto il naso”. In altre parole, anche un fisico può sbagliare la diagnosi.
In definitiva, secondo me, nella loro affermazione, gli autori sono stati un po’ superficiali (come lo sono stati nel caso dei vaccini). Questa superficialità può avere conseguenze notevoli perché chi non è avvezzo al metodo scientifico può essere portato a pensare che la medicina sia roba da stregoni, mentre la fisica sia una materia con dignità superiore. Non è così. Entrambe le discipline hanno pari dignità ed entrambe fanno buon uso di tutti gli strumenti, egualmente rigorosi, messi a disposizione dalla sovrastruttura matematica. E tanto per evidenziare che il lavoro medico prevede un approccio rigoroso ed interdisciplinare, inserisco la notizia che potete leggere ingrandendo la Figura 2 (oppure cliccando qui).

**Figura 2**. La medicina riesce a salvare la vita ad un bambino con rara patologia

È finita qui? No. Perché basandosi sulle loro osservazioni, come scritto nel paragrafetto introduttivo, Quattrociocchi/Vicini evidenziano l’inutilità del fact checking. Mi sembra allora interessante riportare una notizia apparsa recentemente su La Gazzetta di Modena (qui e Figura 3) e su altri siti minori (per esempio qui).

**Figura 3**. Un fact checking test ha avuto successo tra gli studenti di un istituto professionale

Una professoressa di un istituto tecnico industriale di Modena ha ideato un fact checking test con cui si sono cimentati i suoi allievi. A quanto pare il fact checking ha funzionato. Alcuni pregiudizi sono stati rimossi. Mi rendo conto che questo è un fatto isolato rispetto ai grandi numeri di cui dispone Quattrociocchi. Mi permetto di pensare, però, che c’è qualcosa di positivo. Da un punto di vista scientifico posso dire che il fact checking ha funzionato date le condizioni al contorno utilizzate (ragazzini di un istituto tecnico industriale costretti ad imparare). Se riformulassimo le condizioni al contorno in modo da adattarle ai grandi numeri, sarebbe possibile un esito positivo del fact checking e, di conseguenza, la rimozione dell’ipotesi di inutilità dello stesso evidenziata dagli studi di Quattrociocchi? Non lo so e qui mi fermo. Non è il mio campo ma qualcun altro con più competenze di me potrebbe anche farci un pensiero sopra e dire a noi se questa ipotesi di lavoro potrebbe funzionare o meno.

Fonte dell’immagine di copertina: https://www.insidemarketing.it/fact-checking-strumenti-verifica-notizie/

11 Aprile 2018

La chimica del sapore. Il dolce

Guardate la Figura 1. Interessante vero? Si tratta di alcuni dolcificanti di sintesi. Le loro strutture sono alquanto differenti le une dalle altre. Come è possibile che tutte quelle molecole stimolino la sensazione del “dolce”?

**Figura 1**. Strutture molecolari di alcuni dolcificanti di sintesi (Fonte)

In base al principio secondo cui l’attività biochimica di una molecola dipende dalla sua struttura molecolare, ci si aspetterebbe che il sapore dolce possa essere dovuto alla similitudine strutturale delle molecole che costituiscono i dolcificanti. Ed invece non è così. Molecole dalla natura chimica molto differente mostrano tutte la medesima capacità dolcificante (in merito all’intensità del sapore dolce ho già scritto qui).

Ricordiamo che tutto quanto studiamo nei libri dei settori scientifici, in realtà, è controintuitivo. È vero che esiste la relazione biunivoca struttura-attività (ad una data struttura corrisponde quella attività biochimica ed una certa attività biochimica è dovuta ad una specifica struttura molecolare), tuttavia non è solo la forma della molecola che deve essere presa in considerazione per spiegare l’attività biochimica; occorre prestare attenzione anche ad altri fattori.

Una delle prime teorie ad essere state sviluppate per spiegare perché molecole dalle caratteristiche così differenti siano in grado di funzionare tutte come dolcificanti, è quella che prende il nome di “modello AH-B” (Figura 2).

I recettori presenti sulla nostra lingua sono caratterizzati dalla presenza di due gruppi funzionali di cui uno è un donatore di idrogeno (-AH in Figura 2) e l’altro è un accettore di idrogeno (-B in Figura 2). Il dolcificante è una molecola che contiene almeno due gruppi funzionali che hanno le stesse proprietà donatrici/accettrici di idrogeno dei gruppi presenti sulla superficie dei recettori.

Quando la molecola “dolcificante” si avvicina al recettore del sapore dolce presente sulla lingua, si formano due legami a idrogeno come quelli mostrati in Figura 2. È proprio alla presenza di questi due legami a idrogeno che è attribuibile il sapore “dolce”.

La Figura 3 mostra quali sono i gruppi funzionali di diverse molecole dolcificanti in grado di formare i legami a idrogeno summenzionati.

**Figura 3**. Schema dei gruppi funzionali in grado di formare i legami a idrogeno nel modello AH-B (Fonte)

In realtà le cose sono un po’ più complesse di quanto descritto. Tuttavia, i meccanismi esatti del perché sentiamo il “dolce” o altre tipologie di sapori, non sono ancora ben chiari. Per avere più informazioni e delucidazioni approfondite, consiglio la lettura dei lavori ai link nel paragrafo “Per saperne di più”.

Per saperne di più

Fonte dell’immagine di copertina: http://www.misya.info/ingrediente/zucchero

9 Aprile 20189 Aprile 2018

Il decalogo del ciarlatano scientifico

Chi è il ciarlatano? Si tratta di una persona poco affidabile, di un imbonitore, di qualcuno che vende fumo. Nel mondo scientifico, il ciarlatano è colui che cerca la fama proponendo modelli che spiegano solo ciò che egli pensa di osservare, senza dare alcuna importanza a ciò che è stato fatto in precedenza. Si tratta di persone con seri problemi di personalità che tendono a paragonarsi a grandi del passato come Galilei.

Come possiamo riconoscere un ciarlatano? Alla luce dell’analisi del comportamento medio dei ciarlatani, è possibile stilare un decalogo di atteggiamenti cui il ciarlatano medio tende ad attenersi.

Il decalogo per riconoscere il ciarlatano scientifico

1. tende a isolarsi dall’ambiente scientifico;
2. per comunicare le sue scoperte non usa i canali tradizionali in genere utilizzati da tutti gli scienziati (riviste scientifiche e congressi), ma preferisce la stampa non specializzata;
3. i suoi metodi sono segreti e non vengono divulgati;
4. pretende vi sia un pregiudizio degli scienziati nei suoi confronti;
5. cita casi in cui insigni scienziati dovettero lottare contro il dogmatismo scientifico dei loro tempi;
6. denuncia l’insufficienza delle teorie scientifiche attuali;
7. i suoi resoconti sono lacunosi o inesistenti;
8. quando i suoi metodi vengono sottoposti a una valutazione scientifica, rifiuta di accettarne i risultati;
9. può essere indifferentemente incolto o fornito di titoli accademici;
10. i suoi sostenitori sono privi di competenze nel campo in cui pretende di esprimersi.

Riconoscete in uno o più punti persone che rispondono ad uno o più dei requisiti anzidetti? Io sì. Ci sono stati e ci sono molti colleghi che, pur avendo fatto un ottimo lavoro in un passato più o meno recente, sono poi passati al lato oscuro della scienza. Non mancano tra questi illustri premi Nobel che, affetti dal Nobel disease, pensano di poter dire la loro anche in campi di cui sono totalmente inesperti.

Per approfondire

Luca Simonetti – La scienza in tribunale (2018) Fandango libri
Lista di scienziati famosi affetti da Nobel disease

Fonte dell’immagine di copertina: http://www.stoccolmaaroma.it/2014/due-nobel-a-trieste/

Fonte dell’immagine in chiusura: http://goabgamersab.blogspot.it/2015/08/bien-bienvenidos-vallan-ala-pagina-web.html

20 Marzo 2018

Aspirina: una storia breve

1763. Il reverendo Stone della Chiesa d’Inghilterra informa la Royal Society che un infuso da lui preparato con la corteccia del salice bianco (Figura 1) e somministrato ad una cinquantina dei suoi parrocchiani affetti da stato febbrile, ha funzionato molto bene nell’attenuare la febbre.

**Figura 1**. Salice bianco (nome botanico Salix alba) dalla cui corteccia, nel 1763, fu preparato un infuso contro la febbre

Tutto nasce durante una passeggiata

Il reverendo non sa perché l’infuso abbia funzionato, ma pare che l’idea per tale rimedio gli fosse venuta nel 1758 durante una passeggiata in un bosco. Per motivi non noti, fu indotto ad assaggiare la corteccia del succitato albero e notò una corrispondenza di sapori con quella dell’albero della febbre (si tratta del Cinchona) usata fin dall’antichità tra le popolazioni pre-colombiane per la cura di stati febbrili. Tale corrispondenza lo indusse a pensare che anche la corteccia del Salix alba potesse avere gli stessi effetti curativi, come effettivamente potè verificare.

Il principio attivo

Ciò che il reverendo Stone non poteva sapere era che il principio attivo nella corteccia dell’albero della febbre era differente da quello presente nella corteccia del salice bianco. Infatti, mentre nella prima era presente il chinino (Figura 2A), nella seconda era presente l’acido salicilico (Figura 2B).

**Figura 2**. A. Struttura del chinino presente nella corteccia dell’albero della febbre i cui effetti curativi erano noti fin da tempi antichi tra le popolazioni precolombiane. B. Struttura dell’acido salicilico presente nella corteccia del salice bianco o Salix alba i cui effetti curativi furono scoperti dal reverendo Stone.

Gli effetti collaterali

L’acido salicilico presenta gravi effetti collaterali dovuti al fatto che è un acido organico abbastanza forte (Figura 3). In particolare, esso è un potente irritante in grado di causare emorragie ed ulcere sia in bocca che nello stomaco.

**Figura 3**. Equilibrio di dissociazione dell’acido salicilico. La costante acida ha il valore riportato in figura

Ed eccoci all’aspirina

Nel 1893, Felix Hoffmann, un chimico della Bayer, sintetizzò un derivato dell’acido salicilico mediante una reazione di acilazione al gruppo ossidrilico. Ottenne l’acido acetil salicilico (Figura 4) i cui effetti collaterali risultarono molto più tenui rispetto a quelli dell’acido salicilico, pur conservando le medesime proprietà terapeutiche. Era nata l’aspirina^©.

**Figura 4**. Struttura molecolare dell’acido acetil salicilico

Il nome Aspirina^© sembra sia stato ricavato usando la radice del nome dell’acido spirico, il principio attivo presente nella Spiraea ulmaria e chimicamente simile all’acido salicilico, a cui venne anteposta la “a” di acetile.

I vantaggi dell’Aspirina^©

Gli esperimenti sull’attività farmacologica dell’Aspirina^© condotti dal Dr. Heinrich Dreser della Bayer, ne evidenziarono non solo le caratteristiche antipiretiche, ma rivelarono anche le sue proprietà antireumatiche e la capacità di migliorare l’attività cardiaca attraverso la fluidificazione del sangue. La presenza del gruppo acetile, inoltre, ne aumentava la torrelabilità gastrica rispetto all’acido salicilico.

Oggi l’Aspirina^© è un farmaco molto comune utilizzato in tutto il mondo in diverse formulazioni farmacologiche. Tra queste l’Alka Seltzer®, la forma solubile di Aspirina^©, è quella più famosa. L’Alka Seltzer® contiene bicarbonato di sodio, acido citrico ed acido acetil salicilico. Il bicarbonato di sodio ha il compito di deprotonare l’acido acetil salicilico per la formazione dell’acetilsalicilato di sodio (Figura 5). Quest’ultimo è più facilmente solubile dell’acido acetil salicilico. La presenza dell’acido citrico (oltre che quella di altri aromi come quelli di arancia e limone) serve a mascherare il cattivo sapore dell’acetilsalicilato di sodio.

**Figura 5**. Reazione di formazione dell’acetilsalicilato di sodio

Un’altra formulazione farmacologica è l’aspirinetta. Si tratta di pillole che contengono circa 1/5 (ovvero all’incirca 100 mg) della dose di acido acetilsalicilico contenuta nelle tradizionali confezioni di Aspirina^© (ovvero 500 mg). Assunta giornalmente, questa dose di acido acetisalicilico consente di prevenire i trombi e, di conseguenza, problematiche cardiache.

Gli svantaggi dell’Aspirina

Nonostante tutti i suoi effetti positivi, l’idrolisi del gruppo acetile nello stomaco porta alla formazione dell’irritante acido salicilico con possibilità di formazione di ulcere. Gli individui sensibili devono evitare di assumere Aspirina^©. Inoltre la dose giornaliera consigliata per gli adulti non deve eccedere i 4 g (sotto controllo medico). Oltre la predetta quantità gli effetti indesiderati possono portare anche alla morte. Nel caso di bambini al di sotto dei 12 anni, l’assunzione di acido acetilsalicilico ha portato a rarissimi casi di sindrome di Reye, per cui è sempre consigliabile non usare Aspirina^© al di sotto dell’età anzidetta.

Il funzionamento come antipiretico

Quando il nostro organismo subisce qualche lesione o viene invaso da microorganismi patogeni, si attiva una risposta che porta all’aumento nel circolo sanguigno della quantità di molecole che prendono il nome di prostaglandine, il cui precursore è l’acido prostanoico la cui struttura è in Figura 6. È la presenza delle prostaglandine che porta allo stato febbrile.

**Figura 6**. Struttura dell’acido prostanoico, precursore delle prostaglandine

Sia l’acido salicilico che il suo derivato, acido acetilsalicilico, sono in grado di inibire l’attività degli enzimi coinvolti nella sintesi delle prostaglandine. La conseguenza è, quindi, la diminuzione della temperatura corporea.

Conclusioni

La storia dell’Aspirina^© ci insegna che un prodotto naturale come l’acido salicilico, sebbene possa avere effetti benefici, ha tante controindicazioni peraltro anche abbastanza gravi. Al contrario un prodotto di sintesi come il suo derivato acetilato, ha molte meno controindicazioni e può essere usato con maggiore sicurezza. Naturalmente, pur essendo oggi l’Aspirina^© un prodotto da banco, cioè il preparato contenente 500 mg di acido acetilsalicilico è vendibile senza presentazione di ricetta medica, è sempre consigliabile non abusarne ed assumerne sempre sotto controllo medico in modo tale da poter monitorare eventuali intolleranze che possono sfociare in effetti indesiderati piuttosto pericolosi.

Fonte dell’immagine di copertina: http://www.aspirina.it/

17 Marzo 201818 Marzo 2018

I dolcificanti parte IV. Lo zucchero ad alta solubilità

Stamattina mi sono alzato, ho eseguito tutte le operazioni mattutine per consentirmi di svegliarmi (di sabato sono senza successo), sono andato dal barbiere a farmi radere quei quattro peli che mi son rimasti e poi sono andato al bar vicino casa per prendere un cappuccino.

Direte voi: “ma perché questo ci racconta sti fatti? Cosa interessa a noi di quello che fa la mattina e di quanti peli abbia?”

Un attimo e vi racconto.

Arrivo semisveglio al bar e, dopo aver chiesto la mia bevanda preferita a base di caffè e latte montato, l’occhio mi cade sul contenitore delle bustine di zucchero. Alcune di queste sono verdi. La prima cosa che penso, mettendo in funzione il neurone attivo nel fine settimana, è: “toh, guarda. Ci sono le bustine di zucchero steviolitico”.

Grande è la mia sorpresa quando prendo una di quelle bustine verdi e leggo che si tratta di zucchero ad alta solubilità.

Qui i miei sensi di chimico (come quelli di ragno di Peter Parker) si allertano. Cos’è sto zucchero ad alta solubilità?

Dovete sapere che sotto l’aspetto chimico, il concetto di solubilità si riferisce alla quantità massima di soluto che è possibile sciogliere in una prefissata quantità di solvente prima che il soluto cominci a precipitare.

Esistono zuccheri che hanno solubilità differenti. Per esempio, è possibile sciogliere in un litro di acqua circa 2 kg di saccarosio, circa 1 kg di glucosio, circa 3 kg di fruttosio e circa 7 g di lattosio. Insomma, a seconda di quella che è la natura chimica dello zucchero preso in considerazione è possibile sciogliere quantità differenti di prodotto nella stessa quantità di acqua.

Da chimico ho pensato: “zucchero ad alta solubilità…va bene…si tratta di fruttosio”. Poi però ho pensato: “un attimo…ma perché chiamarlo zucchero se nel linguaggio comune questo termine corrisponde al saccarosio? Perché il fruttosio non viene indicato come tale, dal momento che in questo modo possono venderlo ad un prezzo maggiorato?”.

A questo punto dopo aver fatto quattro chiacchiere col gestore del bar, gli chiedo se posso portare via una bustina di questo “zucchero ad alta solubilità”. Sono curioso. Voglio capire di cosa si tratta. Vado in laboratorio dove ho un po’ di strumenti che posso usare il sabato mattina senza colpo ferire.

La prima cosa che faccio è prendere una bustina di zucchero che usiamo per il caffè in laboratorio (Figura 1) e, dopo essere andato in giro per cercare un po’ di vetrini d’orologio, non faccio altro che pesare il contenuto delle bustine contenenti lo zucchero “normale” (l’aggettivo non vuol dire nulla chimicamente, ma mi serve solo per indicare lo zucchero che ho prelevato dal cassetto sotto la macchina da caffè in laboratorio) e quello ad alta solubilità.

**Figura 1**. La bustina verde è lo zucchero “ad alta solubilità. Nel cerchio la scritta che mi ha incuriosito. La bustina bianco/blu è una “normale” bustina di zucchero che usiamo per il caffè in laboratorio.

Ognuna delle bustine contiene circa 4 g di prodotto (Figura 2).

**Figura 2**. A sinistra il peso dello zucchero “normale”. A destra quello “ad alta solubilità”. Non fatevi trarre in inganno. Su una bilancia meno sofisticata di quella da laboratorio, i pesi sono identici (e comunque nell’aprire la bustina dello zucchero “ad alta solubilità”, una piccola quantità di campione mi è caduta).

L’ispezione visiva (in gergo laboratoriale noi diciamo “occhiometrica”) mi permette di vedere che lo zucchero “ad alta solubilità” è più finemente suddiviso rispetto a quello “normale” (Figura 3).

**Figura 3**. A sinistra l’aspetto fisico dello zucchero “ad alta solubilità”. A destra quello dello zucchero “normale”

A questo punto comincio a pensare che il mio barista avesse ragione nel dire che si tratta di zucchero “normale” che però appare un po’ più impalpabile. Ma io sono un chimico e non mi fido delle parole. Già che sono in laboratorio posso usare lo spettrometro ad infrarossi (spettroscopia FT-IR) per registrare l’impronta digitale molecolare dei due prodotti.

**Figura 4**. Spettri FT-IR dello zucchero “ad alta solubilità” (in nero) e dello zucchero “normale” (in rosso). Le due impronte sono identiche.

La Figura 4 mostra i risultati dell’analisi. Le due impronte molecolari sono assolutamente identiche: si tratta di normale saccarosio. Ed allora perché stampare sulla bustina “alta solubilità”, dal momento che il saccarosio, indipendentemente dal contenitore in cui è racchiuso, ha sempre la stessa solubilità?

Qui entra il gioco l’uso scorretto dei termini chimici nel mondo del marketing. Ma andiamo con ordine.

La velocità con cui un soluto si scioglie in un solvente dipende dall’area superficiale del soluto. Più elevata è l’area superficiale, più velocemente avviene la solubilizzazione come conseguenza di un contatto più intimo tra soluto e solvente.

Il valore dell’area superficiale dipende dalla dimensione dei granuli del soluto. Più piccola è la dimensione di questi granuli, più alta è l’area superficiale e più velocemente avviene la solubilizzazione. In altre parole, il linguaggio del marketing si è appropriato del termine “solubilità”, che ho definito poco più su, per farlo diventare “velocità di solubilizzazione”.

Quindi secondo i “geni” del marketing, “alta solubilità” non vuol dire che nella stessa quantità di solvente posso sciogliere una quantità più elevata di soluto, ma significa che lo zucchero si scioglie più rapidamente.

Il sabato mattina, quando ancora non riuscite a capire se siete vivi o se deambulate come zombies solo per inerzia, è importante usare lo zucchero “ad alta solubilità”: fare tre giri di cucchiaino nel vostro caffè invece che quattro vi aiuta a risparmiare energia.

That’s all folks (e grazie al gestore del Cicì Coffee and Drink per le quattro chiacchiere che facciamo la mattina e per avermi regalato una bustina di questo zucchero “ad alta solubilità”)

Fonte dell’immagine dell’uomo ragno: https://www.zoomflume.com/events/meet-spiderman-2017/

Fonte dell’immagine di copertina: https://blog.edoapp.it/saccarosio-cose-e-a-cosa-serve/

2 Marzo 2018

L’omeopatia è innocua?

Torno di nuovo sull’ omeopatia. Di tanto in tanto fa bene riportare alla memoria le sciocchezze relative a questa pratica di cui ho già avuto modo di scrivere e parlare tanto (qui la collezione di articoli presenti nel blog ed una intervista radiofonica nel programma Neandhertal Pride di Lele Pescia, Ivo Ortelli e La Iena Ridens, mentre qui c’è la lezione sull’omeopatia tenuta al Caffè dei Libri di Bassano del Grappa qualche anno fa). Le cose scritte in questo articolo riprendono quanto avevo scritto all’inizio del 2017 sulla mia pagina scientifica in Facebook, prima che venisse reso pubblico questo blog.

Uno dei fatti più importanti che bisogna evidenziare in merito alla omeopatia è che le aziende che producono rimedi omeopatici non sono in grado di né interessate a sviluppare conoscenza. Infatti, dal momento che esse basano i loro prodotti su credenze nate nella prima metà del XIX secolo e sono ferme alle conoscenze dell’epoca, benché lo sviluppo scientifico abbia cominciato a smentirle già a partire dal 1811, le suddette aziende non hanno interesse alcuno a sviluppare ricerca e tecnologia e, di conseguenza, non possono essere considerate come un settore produttivo di crescita a lungo termine per un qualsiasi paese.

Solo con un piccolo investimento, senza alcuna velleità di sviluppo culturale perché ferme a idee di circa 200 anni fa ormai superate dalle moderne conoscenze scientifiche, le aziende di prodotti omeopatici vendono sogni e si fanno pagare a peso d’oro. Non sto parlando di fitoterapia che, sebbene entro certi limiti, una qualche bio attività la dimostra, ma di omeopatia, ovvero di preparati che non hanno alcun ruolo biochimico se non quello placebo che è di carattere psicologico.

Nelle varie discussioni seguite alla pubblicazione on line dei miei articoli, ho dovuto notare, con mia enorme sorpresa oltre che dispiacere, che una gran quantità di interventi era fatta da persone che spengono il cervello, assieme al proprio pensiero critico, quando si tratta di argomenti che vanno ad intaccare le proprie convinzioni fideistiche. Sì, perché l’omeopatia, purtroppo, deve essere considerata come un vero e proprio atto di fede che va ad affiancare e/o sostituire la fede canonica in una qualsiasi entità soprannaturale.

Naturalmente, la fede rende ciechi e chiude ogni possibilità di dialogo razionale. In tutte le discussioni in cui sono intervenuto e tuttora intervengo mi son preso e mi prendo tantissimi insulti e, naturalmente, una buona dose di “ignorante”, nonostante dichiari la natura della mia professione (sono un chimico e tengo alla differenza tra “professione” e “mestiere”, come insegnato alle elementari dei miei tempi).

Tra le tante argomentazioni a sostegno dell’omeopatia compare la famosa “ognuno si cura come vuole”, oppure “se le cure omeopatiche sono rimborsate dal SSN allora vuol dire che funzionano”; queste argomentazioni sempliciotte fanno solo sorridere perché fanno capire i limiti culturali di chi si espone in questo modo e ritiene che un giudice o un legislatore qualunque possa intervenire nel modificare quelle che sono leggi scientifiche; confondono le leggi chimiche o biochimiche con quelle del codice civile. Ma va bene, perché non tutti possono essere addentro alla chimica. La cosa grave si osserva quando di fronte ad argomentazioni serie di natura scientifica, queste persone si trincerano, o meglio si arroccano, nelle loro false convinzioni ed alzano barriere impenetrabili a qualsiasi argomento razionale.

Da qualche parte ho letto che il fact checking, ovvero la semplice esposizione dei fatti, sortisce l’effetto opposto a quello desiderato: le persone invece di aprire la loro mente si rinchiudono sempre più nel loro mondo. E sempre gli esperti suggeriscono di utilizzare tanta pazienza come quando i genitori cercano di blandire i figli piccoli cocciuti che non ne vogliono sapere di prendere una medicina o mangiare la verdura. Il punto è che in questo caso si ha a che fare con persone adulte che hanno delle responsabilità. Tuttavia, nonostante tutto, esse ancora perseverano nelle loro convinzioni invocando il principio di autorità: “ho consultato tantissimi medici preparati”, “se tanti medici la consigliano vuol dire che funziona” e così via di seguito. Si tratta dello stesso principio di autorità contro cui si scagliano quando qualche scienziato preparato cerca di far loro capire le sciocchezze che affermano. Interessante questa dissociazione mentale, vero? Sono contro il principio di autorità solo quando fa loro comodo. Ma tant’è.

Dagli interventi sempliciotti si passa a quelli pseudo scientifici: “su di me (sui miei animali) funziona” come se le osservazioni soggettive fatte senza un controllo fossero attendibili e come se sugli animali non fosse mai stato osservato l’effetto placebo.

Ma ciò che colpisce di più è la assoluta incongruenza logica di questi individui, fan sfegatati dell’ omeopatia. L’omeopatia, secondo loro, è innocua.

Invocare l’innocuità dell’ omeopatia è una contraddizione in termini. Se uno ammette che l’assunzione di preparati omeopatici apporta benefici, non può parlare di innocuità. Se si ammette che l’omeopatia in qualche modo funziona sul nostro organismo, allora non può essere innocua. Tuttavia, capisco che per queste persone il termine “innocuità” si riferisce all’assenza di effetti collaterali. Questa assenza sarebbe certificata dai bugiardini dei preparati omeopatici che non riportano le lunghissime liste di contro indicazioni trovate nei bugiardini dei farmaci veri. In realtà, queste persone non sanno o fanno finta di non sapere o ancora dimenticano che la legislazione che regolamenta l’immissione in commercio dei farmaci veri è molto stringente e richiede diverse fasi di sperimentazione oltre ad imporre la descrizione di tutti i possibili effetti indesiderati verificatisi o osservati, sebbene non necessariamente correlati all’assunzione del farmaco, durante la sperimentazione. Al contrario i preparati omeopatici non sono soggetti ad alcuna sperimentazione oltre a essere soggetti ad una legge più “tenera” di quella cui sono soggetti i farmaci veri. Mancano le contro indicazioni dai bugiardini dei preparati omeopatici semplicemente perché, non avendo alcuna funzione biochimica, essi non hanno alcun effetto. L’unico effetto dei preparati omeopatici è quello placebo, di tipo psicologico, come detto prima.

“I preparati omeopatici non uccidono”. Ecco un’altra argomentazione. Come se ad uccidere una persona non fosse la grave patologia diagnosticata, ma il rimedio farmacologico usato per combatterla. Capisco la necessità psicologica di individuare un “nemico fisico” contro cui scagliarsi nelle avversità della vita. Ci passiamo o ci siamo passati tutti. Ma questo non ci autorizza a spegnere la nostra razionalità. I preparati omeopatici non uccidono nel senso che non sono un veleno. Ma quando l’omeopatia si sostituisce alle terapie accreditate e valide, allora sì, l’omeopatia uccide. Come non ricordare il caso di quella ragazza diabetica morta perché la terapia insulinica era stata sostituita con una omeopatica? Mi si potrà dire che le cure omeopatiche coadiuvano quelle farmacologiche, ma anche l’amore di un genitore, l’affetto di chi ti è vicino sono degli ottimi coadiuvanti e, soprattutto, costano molto meno di un preparato omeopatico.

Dal mio punto di vista, il problema dei fan dell’omeopatia è un forte distacco dalla realtà ed una assurda lontananza dalle regole fondamentali della logica del pensiero razionale. La cosa è preoccupante. Queste persone votano e col loro voto sono in grado di influenzare le scelte politiche ed economiche di una intera nazione portandola a livelli di devoluzione/involuzione quanto mai assurdi.

Fonte dell’immagine di copertina: http://ildubbio.news/ildubbio/2017/05/30/omeopatia-la-grande-truffa/

4 Febbraio 20185 Febbraio 2019

Luce e colore

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/

12 Gennaio 201812 Gennaio 2018

I dolcificanti parte II. La saccarina

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.

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

3 Gennaio 2018

La chimica dei giochi pirotecnici

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 copertina: http://seekonkspeedway.com/event/labor-day-fireworks-thrill-show/

26 Dicembre 2017

Ragni e farmaci psicotropi

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?

per saperne di più

ScienceAlert

Kscience

Wikipedia

Fonte dell’immagine di copertina: qui