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Nuove molecole nel cuore dei pianeti
Ott08

Nuove molecole nel cuore dei pianeti

Urano e Nettuno hanno composizioni diverse da quella degli altri due pianeti gassosi Giove e Saturno e vengono spesso chiamati pianeti gemelli. Era noto che tali pianeti erano costituiti prevalentemente da carbonio, idrogeno e ossigeno ovvero dagli elementi che sono tra gli elementi più diffusi nei composti organici e sono stati effettuati studi per conoscere come questi elementi  potessero combinarsi in condizioni estreme di pressione che sono quattro milioni maggiori rispetto a quella sulla Terra a livello del mare che si riscontrano nei nuclei di tali pianeti. Gli scienziati dell’Istituto Skoltech, l’Istituto di Scienza e Tecnologia di Skolkovo-Mosca fondato nel 2011 in collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology, sfruttando modelli computazionali e avvalendosi dell’algoritmo USPEX  (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography) che serve a prevedere composti e relative strutture cristalline, hanno scoperto che nel cuore di questi pianeti sono presenti  composti “esotici” proibiti dalla chimica classica o comunque altamente instabili e termodinamicamente sfavoriti alle normali pressioni e strani composti polimerici. I risultati di questi studi, pubblicati dalla rivista Scientific Reports, indicano la presenza di nuovi tipi di ossidi di alluminio, silicio e magnesio e di sali come Na3Cl, NaCl3, NaCl7, Na3Cl2 e Na4Cl3. A pressioni maggiori di 93 GPa il metano si decompone formando idrocarburi a maggior peso molecolare come etano, butano e polietilene. Tra i composti contenenti carbonio e idrogeno è stato scoperto un clatrato, ovvero un composto di inclusione in cui le molecole ospitanti si trovano all’interno di una gabbia formata dalle molecole ospitanti, stabile nell’intervallo di pressione 10-215 GPa costituito da idrogeno e metano con formula 2 CH4: 3H2 capace di inglobare altri composti al suo interno. Alla pressione di circa 10000 atm è stato scoperto che l’acido carbonico diventa termodinamicamente stabile mentre nell’intervallo di pressione compresa tra  i 44 e i 400 GPa viene convertito in un polimero. Inoltre a 314 GPa può avviere una reazione esotermica tra acido carbonico e acqua con produzione di acido ortocarbonico C(OH)4 detto acido di Hitler a causa la sua struttura a forma di svastica che finora era stato considerato un composto solo ipotetico e comunque altamente...

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Messa al bando del triclosano
Ott04

Messa al bando del triclosano

Il triclosano è un derivato triclorurato del fenolo il cui nome I.U.P.A.C. è 5-cloro-2-(2,4-diclorofenossi)fenolo e la cui struttura è rappresentata in figura Per le sue proprietà antibatteriche è presente da oltre trent’anni in saponi, dentifrici, prodotti per l’igiene orale e per l’igiene intima e nei detergenti liquidi usati negli ospedali. Il triclosano è stato studiato da tempo in relazione a eventuali danni alla salute e all’ambiente: il triclosano, infatti, può essere convertito in diossina in laboratorio ed inoltre viene degradato dalla luce solare in una forma di diossina che, tuttavia, risulta molto meno tossica rispetto alle forme più pericolose. Inoltre l’ Environmental Protection Agency classifica il triclosano fra i pesticidi considerandolo tossico per l’uomo e inquinante per l’ambiente. Lo scorso 2 settembre la FDA ha vietato, a partire dal prossimo anno l’uso del triclosan nei saponi, nei prodotti cosmetici e per l’igiene. Innanzi tutto secondo la FDA non vi sono prove inconfutabili che sostanze antibatteriche come il triclosan siano realmente più efficaci nella prevenzione delle patologie rispetto al semplice lavaggio con acqua e sapone non essendo mai stati provati reali vantaggi nell’utilizzo di prodotti contenenti antibatterici. Ma il fattore più importante che ha spinto la FDA a mettere al bando una lista di sostanze antibatteriche tra cui il triclosan è sicuramente dovuto alla sua pericolosità. Dai dati forniti il triclosano danneggia i cicli ormonali, causa debolezza muscolare e provoca resistenza agli antibiotici. Essendo presente in molti preparati si è riscontrato che il triclosano dà fenomeni di accumulo al punto da essere rinvenuto nel latte materno e nel cordone ombelicale a dimostrazione che, senza la sua eliminazione si è esposti a questo composto fina dalla nascita. Tra i paesi europei solo la Svezia ne sconsiglia l’uso e l’Unione Europea nel 2002 si espresse a favore del triclosano per la sua azione biocida. Al momento c’è chi, nella grande distribuzione, in modo autonomo, non fa più uso del triclosano nei prodotti a marchio ed è stata lanciata una petizione per chiederne la definitiva messa al bando anche in...

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Composizione della bomba esplosa a New York
Ott02

Composizione della bomba esplosa a New York

Lo scorso 18 settembre a New York è scoppiata una bomba che ha provocato 29 feriti e per fortuna nessun decesso. Inizialmente si era ipotizzato che la bomba fosse a base di Tannerite, un esplosivo costituito da nitrato di ammonio NH4NO3, perclorato di ammonio NH4ClO4 quale ossidante e polvere di alluminio, titanio e idruro di zirconio quale catalizzatori. La Tannerite è un esplosivo a medio-alto potenziale utilizzato in genere nei poligoni di tiro in quanto costituisce un bersaglio reattivo che esplode se colpito da un proiettile che viaggia ad alta velocità. Tuttavia, sulla base delle proprietà del materiale, gli esperti hanno da subito dubitato che potesse trattarsi di Tannerite e da una più attenta analisi si ritiene che l’esplosivo sia costituito da esametilene triperossido diammina (HMTD) meno potente e più sensibile del perossido di acetone che, tuttavia, può essere conservato più facilmente stante la sua minore velocità di evaporazione. L’ HMTD è un esplosivo primario o innescante ovvero è un esplosivo estremamente sensibile a stimoli come colpi, attrito, calore, elettricità statica o radiazioni elettromagnetiche. E’ tuttavia meno instabile di altri perossidi in condizioni normali soprattutto quando è puro anche se è un esplosivo più potente del fulminato di mercurio. Nonostante non venga utilizzato per scopi militari a causa della sua relativa facilità di sintesi è stato spesso usato in attacchi terroristici come negli attentati del 7 luglio 2005 a Londra. L’ esametilene triperossido diammina fu sintetizzato nel 1885 da Legler e può essere ottenuto a partire da esametilentetrammina e perossido di idrogeno in presenza di acido citrico o acido solforico quali catalizzatori secondo la reazione Da quando fu fatta la prima sintesi dell’esametilene triperossido diammina  C6H12O6N2  furono fatti molti studi per comprenderne la struttura e inizialmente ne furono proposte due: Solo nel 1984 il composto fu caratterizzato tramite NMR e si comprese che la struttura era caratterizzata da un gruppo N(CH2)3 planare e simmetrico rispetto al ponte perossidico corrispondente alla struttura (a): I prodotti dovuti alla decomposizione dell’esametilene triperossido diammina  variano a seconda della temperatura e delle condizioni di reazione. Ad una temperatura inferiore a 150°C in presenza di aria la reazione di decomposizione porta alla formazione di biossido di carbonio, trimetilammina e ammoniaca secondo la reazione: C6H12O6N2  → 3 CO2 + N(CH3)3 + NH3 Sebbene la ricetta per la sintesi di questo esplosivo sia ampiamente riportata su molti siti con ampie e dettagliate immagini e spiegazioni si ritiene più opportuno ometterne i particolari per evitare che persone sprovvedute possano andare incontro a incidenti vari con l’auspicio che nessuno possa utilizzare questo ed altri esplosivi per arrecare danno agli...

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Fondi di caffè per allontanare metalli pesanti
Ott01

Fondi di caffè per allontanare metalli pesanti

Dalla vecchia pratica di origine mesopotamica della lettura dei fondi di caffè quale arte divinatoria fino ai loro più recenti utilizzi nel giardinaggio, nella cosmesi e in molti lavori domestici questi prodotti di scarto potrebbero costituire una fonte a costo zero per filtrare i metalli pesanti dalle acque reflue. Già da tempo gli scienziati avevano individuato nei fondi di caffè una ricca fonte di sostanze antiossidanti salutari; infatti in essi sono contenuti molte sostanze tra cui acidi grassi, amminoacidi, polifenoli, polisaccaridi e minerali che potrebbero essere utilizzate nell’ambito dell’industria alimentare e nel campo degli integratori alimentari. Altri studi sono stati effettuati per produrre carburante ecologico dai fondi di caffè da cui vengono estratti, tramite distillazione sotto vuoto, gli oli tramite un opportuno solvente come esano, isopropanolo, una miscela dei due, eptano, ottano o etanolo. Tuttavia l’elevata viscosità e l’elevata acidità dell’olio ottenuto ne impediscono l’utilizzo senza un adeguato trattamento preliminare. Risale a pochi giorni la notizia che alcuni ricercatori hanno ottenuto una schiuma viscosa utilizzando fondi di caffè e silicone che è in grado di trattenere alcuni ioni di metalli pesanti come quelli di mercurio e di piombo dall’acqua stante la presenza di ioni derivanti dai composti presenti. La schiuma è stata ottenuta mescolando i fondi di caffè con una piccola quantità di zucchero in una soluzione di polisilossano utilizzando il polidimetilsilossano quale tensioattivo; il materiale ottenuto, dopo un certo tempo, necessario per far avvenire una polimerizzazione, viene immerso in acqua calda per solubilizzare i cristalli di zucchero. La schiuma spugnosa così ottenuta che contiene circa il 60-70% di fondi di caffè è stata testata immergendola per 30 ore in una soluzione contenente ioni piombo e mercurio a concentrazioni variabili.  Si è rilevato che la schiuma è in grado di assorbire gli ioni piombo in ragione di più di 5 volte del suo peso e ciò potrebbe consentirne un’applicazione su larga scala. Gli scienziati stanno ora studiando sia metodologie per rimuovere ioni metallici dalle schiume in modo che queste possano essere riutilizzate che sistemi per rendere queste schiume...

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Neon catturato da un MOF
Ago14

Neon catturato da un MOF

Il neon è un gas nobile chimicamente inerte e, al momento non sono state individuate molecole in cui esso è contenuto ma solo tramite la spettrometria di massa sono stati identificati ioni come [NeAr]+, [NeH]+ e [HeNe]+. Il neon è noto per l’emissione di luce rosso-arancio che viene utilizzata nelle lampade al neon si trova, in forma atomica, nell’atmosfera terrestre da cui viene ottenuto attraverso un processo costoso e poco efficiente che consiste nella liquefazione dell’aria seguita da distillazione frazionata Il neon è utilizzato nei laser ad eccimeri dispositivi che producono luce laser nella regione dell’ultravioletto impiegati nella chirurgia refrattiva e nella produzione di semiconduttori. In recentissimi studi i ricercatori del Cambridge Crystallographic Data Centre e dell’Argonne National Laboratory che è uno dei più grandi e antichi laboratori nazionali di ricerca degli Stati Uniti, sono riusciti a catturare il neon all’interno di una struttura cristallina porosa che può aprire le porte a un processo economico e privo di impatto ambientale per la produzione di neon. Gli scienziati hanno trovato che, in particolari condizioni, il neon interagisce con un metallo di transizione contenuto nei MOFs (Metal-Organic Frameworks),materiali cristallini porosi caratterizzati da ioni, gruppi di ioni metallici o cluster metallici coordinati con opportuni leganti bi o polidentati detti linkers. Questa è la prima interazione osservata ma può costituire l’inizio di nuovi approcci per catturare altri gas nobili ed in particolare l’elio. E’ stato osservato come il neon sia stato catturato da due MOFs ed in particolare dal MOF-PCN-200 in cui è presente il rame e dal NiMOF-74 in cui è presente il nichel e, come linker l’acido 2,5-diidrossi-1,4-benzendicarbossilico Da dati di diffrazione dei raggi X è stato rilevato che il neon interagisce con entrambi: nel MOF-PCN-200 si manifestano deboli interazioni di van der Waals mentre nel NiMOF-74 le distanze di interazione sono minori. Verranno fatte ulteriori ricerche per ottenere risultati che possano dare il via ad inaspettate...

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I MOFs: materiali porosi
Ago11

I MOFs: materiali porosi

Nell’ambito delle ricerche su nuovi materiali che hanno potenziali applicazioni nei campi più svariati sono stati ottenuti i MOFs acronimo di Metal-Organic Frameworks. Queste sostanze sono materiali cristallini porosi caratterizzati da ioni, gruppi di ioni metallici o cluster metallici coordinati con opportuni leganti bi o polidentati detti linkers. La capacità di adsorbimento da parte di questo tipo di molecole dotate di elevata stabilità termica  è superiore a quella dei materiali comunemente usati come carbone attivo e zeoliti. La struttura  di un MOFs è costituita da una successione del tipo –L-M-L- dove M è il nucleo metallico e L è il legante uniti tra loro da legami covalenti. La ricerca su questo nuovo tipo di materiali costituisce uno degli ambiti della ricerca chimica più promettente del XXI secolo. Questi materiali sono caratterizzati da una porosità tale che lo spazio vuoto può arrivare, per il momento, fino al 90% del volume complessivo e quindi hanno una elevatissima area superficiale disponibile. La possibilità di poter progettare un numero praticamente illimitato di composti in modo da poter regolare la dimensione dei pori e le funzionalità chimiche delle loro superfici e quindi la capacità di adsorbimento di specie chimiche diverse costituiscono il punto di forza di questi materiali. In genere vengono usati ioni di metalli di transizione con numero di coordinazione che, in genere varia tra 2 e 7 mentre i linkers di natura organica sono costituiti da specie contenenti anioni carbossilato o da eterocicli azotati come triazoli, bipiridine e imidazoli che andranno a costituire la dimensione delle celle porose. Le condizioni di reazione dipendono dal metallo usato e dal legante e le sintesi possono essere realizzate sia con classici metodi sintetici che con tecniche che si avvalgono di tecniche quali ultrasuoni e microonde. Gli utilizzi dei MOFs le cui proprietà chimiche delle superfici interne possono essere modificate dopo la sintesi con opportuni gruppi funzionali sono molteplici ma tra quelli più indagati è la possibilità di immagazzinamento di idrogeno, metano, idrocarburi e biossido di carbonio oltre che per processi di separazione in campo industriale. Un tipico esempio di utilizzo dei MOFs è fornito dal MOF-177 costituito dallo ione poliatomico [Zn4O]+ legato al benzenetribenzoato che costituisce un materiale per immagazzinare idrogeno gassoso. Attualmente la principale difficoltà nell’utilizzo dell’idrogeno come sistema di stoccaggio è dato dal fatto che le trasformazioni energia→ idrogeno→ energia sono costose e tecnologicamente complesse. Lo stoccaggio dell’idrogeno costituisce una sfida stante la necessità di poter disporre del gas nelle celle a combustibile e la maggior parte delle ricerche che hanno ipotizzato l’utilizzo di idruri o di alanati ed in particolare dell’alanato di sodio. Quest’ultimo rilascia idrogeno tramite una serie di reazioni di...

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