L’albero di Diana
Apr30

L’albero di Diana

Oliver Sacks è stato un neurologo d’eccezione che ha divulgato attraverso i suoi scritti le esperienze con i propri pazienti riuscendo a coinvolgere il grande pubblico non esperto in una materia così complessa. Il primo amore di Sacks, tuttavia, fu la chimica per la quale ebbe un enorme interesse e scrisse un libro autobiografico famoso intitolato Zio Tungsteno. Ricordi di un’infanzia chimica a cui associa i ricordi della sua infanzia. In un capitolo di questo libro mirabile egli racconta di come sia riuscito, nell’ambito delle sue esperienze a riprodurre gli “alberi” metallici di cui parlano gli alchimisti. L’albero di Diana, detto anche albero dei filosofi, è un deposito di argento che assume forma di tipo dendritico ovvero una struttura tipica dei metalli costituiti da cristalli che assumono particolari direzioni cristallografiche. A causa della consuetudine di associare i metalli alle divinità o ai pianeti poiché all’argento veniva associata Diana questo deposito di argento a forma di albero venne detto albero di Diana. L’albero di Diana nato dagli esperimenti che gli alchimisti erano usi fare e che appare come una sorta di vegetazione dall’impatto misterioso su cui aleggia qualcosa di magico è dovuto semplicemente a una reazione di ossidoriduzione. In una reazione di ossidoriduzione una specie si ossida ovvero perde elettroni e un’altra si riduce ovvero acquista elettroni quindi la reazione è costituita da due semireazioni di cui una di ossidazione e una di riduzione. Ad ogni semireazione di riduzione è associato un potenziale di riduzione determinato sperimentalmente rispetto alla semireazione di riduzione 2 H+ + 2 e– ⇌ H2 per la quale per convenzione detto potenziale viene assunto pari a 0.00 V a 25°C. A ciascuna semireazione di ossidazione è associato un potenziale uguale in modulo, ma con il segno opposto, rispetto a quello associato alla semireazione di riduzione. Una reazione di ossidoriduzione può avvenire spontaneamente se la somma dei potenziali di ossidazione e di riduzione è positiva. Gli alchimisti ovviamente non conoscevano i potenziali di riduzione ma notarono che ponendo l’argento in acido nitrico, dopo aver diluito la soluzione e messo un po’ di mercurio dopo un tempo di circa 40 giorni si formava l’albero di Diana. Essi non sapevano che l’argento metallico diventava ione argento per la reazione di ossido-riduzione: Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O e che tale reazione era spontanea visti i potenziali di riduzione delle specie coinvolte ma sapevano bene che l’argento che non si dissolve in acidi forti come HCl si dissolveva nell’acqua forte, antico nome dell’acido nitrico. Non si sa se gli alchimisti conoscessero che la reazione per la quale si forma l’albero di Diana è: 2 Ag+ +...

Leggi tutto
Standardizzazione di una soluzione di AgNO3
Apr29

Standardizzazione di una soluzione di AgNO3

Le soluzioni di nitrato di argento a titolo noto vengono largamente usate per l’analisi chimica quantitativa e in particolare nell’ambito delle titolazioni argentometriche per la determinazione dei cloruri tramite il metodo di Mohr e il metodo di Volhard. Il nitrato di argento non è una standard primario sia perché è sensibile alla luce sia perché lo ione argento ridursi ad argento metallico. Per standardizzare una soluzione di AgNO3 è necessario innanzi tutto preparare una soluzione a titolo approssimato. Si supponga che la soluzione desiderata debba essere 0.1 M e che abbia volume di 0.500 L; si devono pesare quindi 0.1 mol/L ∙ 0.500 L = 0.0500 moli di AgNO3 corrispondenti a 0.0500  mol ∙ 169.87 g/mol = 8.5 g circa di nitrato di argento. Solubilizzare il nitrato di argento pesato e travasare in un matraccio da 500 mL aggiungendo acqua distillata portando a volume. Questa soluzione avente titolo approssimato 0.1 M viene standardizzata con NaCl. Il cloruro di sodio viene messo in stufa in modo che venga eliminata eventuale acqua di cristallizzazione fino a costanza di peso. Si prepara una soluzione a titolo noto di NaCl; per preparare 250 mL di NaCl 0.1 M occorrono 0.250 L ∙ 0.1 mol/L = 0.0250 moli corrispondenti a 0.0250 ∙ 58.44 g/mol = 1.46 g Dopo aver pesato con accuratezza il cloruro di sodio che costituisce lo standard primario si diluisce con acqua distillata e si porta a volume in un matraccio da 250 mL. Un volume pari a 25 mL di questa soluzione vengono messi in una beuta da 250 mL e si diluisce con acqua distillata fino a circa 100 mL. Si aggiunge 1 mL di una soluzione di cromato di potassio al 5% come indicatore e si titola con il nitrato di argento fino al viraggio da bianco giallastro a un colore rosso mattone. Calcoli: Si supponga che siano stati pesati 1.470 g di NaCl corrispondenti a 1.470 g/58.44 g/mol=0.02515 moli La concentrazione di NaCl è quindi 0.02515 g/ 0.250 L = 0.1006 M Moli di NaCl in 25 mL = 0.0250 L ∙ 0.1006 M = 0.002515 Si supponga che il volume di nitrato di argento necessario per raggiungere il punto finale sia di 24.6 mL allora ciò implica che la molarità di AgNO3 è pari a 0.002515 mol/ 0.0246 L= 0.102 M Si rammenta che è necessario effettuare almeno 3 titolazioni e determinare il titolo facendo una media. Se una goccia di nitrato di argento finisse sul camice accidentalmente rassegnatevi perché non andrà più via mentre se finisce sulla pelle aspettate la naturale rigenerazione...

Leggi tutto
Olio al tartufo
Apr27

Olio al tartufo

I tartufi sono funghi dal corpo fruttifero ipogeo ovvero crescono sotto terra vicino alle radici di alcuni alberi con i quali hanno un rapporto simbiotico. Da sempre apprezzato troneggia sulle mense dei ricchi per la sua caratteristica di conferire un aroma inconfondibile: il suo prezzo proibitivo lo rende infatti accessibile solo a pochi. L’Italia è uno dei maggiori produttori di tartufi nel mondo dove si possono trovare sia il raro e costosissimo tartufo bianco il cui prezzo può arrivare a 450 euro l’etto che il tartufo nero relativamente più economico. Quando il tartufo è maturo si sviluppa il tipico odore penetrante con lo scopo di attirare animali selvatici per spargere le spore e garantire la conservazione della specie. Per la ricerca dei tartufi vengono impiegati i cani da tartufo appositamente addestrati che possono costare fino a 2500 euro. Il tartufo bianco tipico della zona di Alba contiene oltre cento tipi diversi di molecole dotate di un certo aroma, ma l’odore preminente è dovuto al 2,4-ditiopentano molecola presente sia pure in minor misura in formaggi a pasta molle e crosta fiorita come il camembert. Il 2,4-ditiopentano CH3-S-CH2-S-CH3 sostanza liquida, non solubile in acqua caratterizzata da un forte odore appartenente agli organosolfuri. Stante domanda mondiale di tartufo da molti anni si trovano sugli scaffali dei negozi che vendono specialità gastronomiche confezioni accattivanti di olio di tartufo a prezzi variabili. In realtà il costo dipende essenzialmente dal tipo e dalla qualità di olio utilizzato ma non dal tartufo perché, in realtà l’olio di tartufo, tranne rare eccezioni, che un profano potrebbe ritenere essere olio aromatizzato con oli essenziali di tartufo, il tartufo non l’ha mai visto. L’olio al tartufo o aromatizzato al tartufo infatti nella gran parte dei casi ha in comune solo il 2,4-ditiopentano ottenuto sinteticamente. Solo pochi produttori, infatti, indicano nella ricetta il contenuto di tartufo mentre nella gran parte dei casi l’indicazione è quella di olio aromatizzato al gusto di tartufo contenente olio extra vergine di oliva all’aroma di tartufo. Il 2,4-ditiopentano è infatti ottenibile sinteticamente per reazione del metantiolo noto anche come metilmercaptano con formula CH3SH e formaldeide H2C=O: 2 CH3SH + H2C=O → CH3-S-CH2-S-CH3 + H2O Il metantiolo è un gas incolore dall’odore nauseabondo simile a quello del cavolo marcio responsabile dell’alitosi e dell’odore dei piedi mentre la formaldeide è una sostanza tossica usata un tempo per sconfiggere i tarli del legno ma caduta in disuso per la sua pericolosità. Ma la chimica è la scienza delle trasformazioni quindi dalla reazione di queste due sostanze se ne ottiene un’altra che ovviamente non è tossica ed è la stessa contenuta nel tartufo. Per un chimico una sostanza è...

Leggi tutto
Palladio
Apr26

Palladio

Il palladio è un metallo di transizione appartenente al Gruppo 10 e al 5° Periodo avente configurazione elettronica [Kr] 4d10. Il palladio unitamente al platino, rutenio, rodio, iridio e osmio che occupano posizioni contigue nella Tavola Periodica fa parte dei metalli del gruppo del platino caratterizzati da proprietà fisiche e chimiche simili e presenti negli stessi giacimenti minerari e tra essi è quello che ha minore densità e punto di fusione minore. Il palladio è tenero, di colore bianco-argenteo, non reagisce con l’ossigeno a temperatura ambiente quindi non tende a ricoprirsi di uno strato di ossido mentre a una temperatura di 800°C dà luogo alla formazione di ossido di palladio (II). Si solubilizza in acido nitrico concentrato, in acido solforico a caldo e in acqua regia. Fu scoperto nel 1903 dal chimico e fisico britannico William Hyde Wollaston nell’ambito dei suoi studi sul platino. Dopo aver disciolto il minerale in acqua regia dapprima neutralizzò la soluzione con idrossido di sodio e poi la trattò con cloruro di ammonio ottenendo un precipitato di esacloroplatinato di ammonio (NH4)2[PtCl6]. Alla soluzione fu poi aggiunto cianuro di mercurio che diede luogo alla formazione del cianuro di palladio composto che ha una scarsissima solubilità in acqua. Dopo filtrazione e ottenimento del cianuro di palladio solido quest’ultimo fu sottoposto a riscaldamento a seguito del quale fu eliminato il cianuro con ottenimento del palladio. Wollaston comprese di aver scoperto un nuovo elemento ma non lo comunicò alla comunità scientifica e lo mise in vendita come “nuovo argento”. Il chimico irlandese Richard Chenevix studiò il campione e dichiarò che esso non era altro che una lega di mercurio e platino. Allora Wollaston offrì una cospicua somma di denaro a chi fosse riuscito ad isolare il platino da questo campione e, non avendo avuto alcuna risposta, ne comunicò la scoperta. Il palladio presenta numero di ossidazione 0 oltre che quando non è combinato anche in numerosi complessi aventi formula PdL2, PdL3 e PdL4. Il palladio ha inoltre numeri di ossidazione che vanno da +1 a +6 sebbene nei composti più comuni abbia numero di ossidazione +2. Tra i composti più comuni del palladio vi è il cloruro di palladio (II) preparato solubilizzando il palladio in acqua regia o in acido cloridrico in presenza di cloro. Esso oltre ad essere utilizzato per ottenere altri composti del palladio viene utilizzato nei rivelatori di monossido di carbonio con il quale reagisce secondo la reazione: PdCl2 + CO + H2O → Pd + CO2 + 2 HCl Dal cloruro di palladio, per trattamento con nitrato di potassio, si ottiene l’ossido di palladio (II) secondo la reazione: 2 PdCl2 + 4 KNO3 →2  PdO + 4...

Leggi tutto
Acido malonico
Apr25

Acido malonico

L’acido propandioico noto come acido malonico è un acido bicarbossilico avente formula HOOC-CH2-COOH che si presenta come un solido bianco cristallino solubile in acqua, alcol ed etere. L’acido malonico fu ottenuto per la prima volta nel 1858 e attualmente viene sintetizzato a partire dall’acido cloroacetico che viene neutralizzato con carbonato di sodio per dare il cloroacetato. Quest’ultimo reagisce con il cianuro di sodio per dare il sale dell’acido cianoacetico tramite una reazione di sostituzione nucleofila. In ambiente basico il gruppo nitrile viene idrolizzato per dare il malonato di sodio che, per successiva acidificazione si trasforma in acido acetico. Per ottenere l’acido malonico si può procedere con l’ossidazione dell’1,3-propandiolo operata dall’acido nitrico secondo la reazione 3 HO-CH2-CH2-CH2-OH + 8 HNO3 →  3 HOOC-CH2-COOH + 8 NO + 10 H2O L’acido malonico è il precursore della sintesi malonica. Il primo passo nella sintesi malonica consiste nell’esterificazionedell’acido malonico con un alcol come, ad esempio l’etanolo; il prodotto di tale esterificazione è il dietilmalonato anche detto estere malonico. La reazione procede attraverso la partecipazione degli idrogeni α-metilenici del dietilmalonato i quali danno luogo a reazioni di sostituzione nucleofila o di addizione nucleofila. Per mezzo di una base forte come NaOH, stante l’acidità degli α-idrogeni al gruppo carbonilico, un α-idrogeno viene strappato con conseguente ottenimento di un carbanione che è stabilizzato dalla formazione di un enolato stabilizzato per risonanza. Il carbanione così formatosi può attaccare un alogenuro alchilico con ottenimento di un estere malonico monoalchilato  che per decarbossilazione  può infine fornire un acido acetico alchilato. A seguito di riscaldamento l’acido malonico dà una reazione di decomposizione con formazione di acido acetico e biossido di carbonio: HOOC-CH2-COOH → CH3-COOH + CO2 L’acido malonico può dare una reazione di condensazione con l’urea per dare acido barbiturico: L’acido malonico oltre che come precursore di molti composti chimici trova ampio utilizzo in campo industriale per l’ottenimento di resine alchidiche, quale reticolante per rivestimenti, per controllare l’acidità degli alimenti, quale eccipiente nelle preparazioni farmaceutiche, per ottenere aromi e fragranze e come adesivo chirurgico. Da qualche anno l’acido malonico è oggetto di studi in quanto da esso può essere ottenuto l’1,3-propandiolo; quest’ultimo viene utilizzato, insieme all’acido tereftalico per ottenere il politrimetilentereftalato poliestere usato nelle fibre tessili. Nell’ambito della Green Chemistry si è quindi ottenuto l’acido malonico da processi di fermentazione degli zuccheri derivanti da biomasse, scarti agricoli o trucioli del...

Leggi tutto