Elementi e composti: acidi, basi e sali.

Classificazione della materia.

Inizio il post con questa slide, trovata navigando in rete, per riprendere e condividere qui il percorso che sto proponendo ai miei alunni.

La materia comprende miscele e sostanze pure; tra le sostanze pure troviamo composti ed elementi. 

Gli elementi, in natura, sono novanta: ci basterà considerare, almeno per ora, i primi venti e in particolare H, C, N, O, S e Cl - che descriveremo a lezione con un certo grado di approfondimento.

Rappresentiamo gli elementi con simboli letterali che derivano dal loro nome latino o greco (Berzelius); sono ordinati in base al numero atomico crescente e alle proprietà chimiche ricorrenti nella tavola periodica (Mendeleev).

La tavola periodica di Mendeleev e lo stato fisico degli elementi a T. ambiente.

Gli elementi si classificano in metalli e non metalli.

I metalli conducono calore ed elettricità; sono lucenti, malleabili, duttili, solidi a temperatura ambiente (a parte il mercurio, Hg, che è liquido).

Gli elementi di post transizione, dal sito: http://www.tavolaperiodica.it

I non metalli non conducono calore e corrente elettrica (sono isolanti); sono opachi, poco lavorabili; alcuni sono solidi (carbonio, silicio, zolfo, fosforo, iodio), altri sono gassosi (idrogeno, azoto, ossigeno, fluoro, cloro), mentre il bromo è un liquido rosso assai puzzolente.

Bromo

I metalli si combinano con l'ossigeno per formare gli ossidi; formalmente, gli ossidi si combinano con l'acqua per dare gli idrossidi.

I non metalli si combinano con l'ossigeno per dare le anidridi; le anidridi reagiscono con l'acqua per dare gli ossiacidi.

Idrossidi e ossiacidi reagiscono tra loro per formare i sali.

Nota: quanto descritto ha valore formale ... in lab le cose possono cambiare!

I sali sono composti cristallini formati da anioni (-) e cationi (+), specie cariche tenute insieme da forze di natura elettrostatica.

Alcuni oxoanioni importanti: formula, nome tradizionale e nome IUPAC.

I sali possono essere:

• insolubili in acqua -> danno precipitati (ad esempio: bromuro d'argento, solfato di bario);
• solubili in acqua -> danno dissociazione elettrolitica (Arrhenius).

Svante Arrhenius (1859-1927)

In acqua, un sale si dissocia nell'anione e nel catione da cui è formato; ad esempio il cloruro di sodio, NaCl, in acqua forma l'anione cloruro Cl- e il catione sodio Na+.

Le soluzioni acquose dei sali solubili conducono la corrente elettrica: i sali sono pertanto detti elettroliti. Non tutte le sostanze solubili in acqua sono elettroliti (es. alcool etilico o zucchero comune, le cui soluzioni non conducono).

Il passaggio di corrente elettrica può provocare reazioni chimiche (es. elettrolisi), sfruttate ad esempio nell'industria del cloro-soda, che permette di ottenere, dal sale comune:

• idrogeno;
• cloro;
• idrossido di sodio; 
• ipoclorito di sodio.

Schema di una cella a diaframma per il processo cloro-soda
(immagine da: www.treccani.it)

In acqua i sali possono dar luogo a reazioni chimiche: 

• con sviluppo di gas;
• con formazione di precipitato;
• di ossidoriduzione; etc.

La formazione del precipitato di solfato di bario - foto del blogger MC

(continua)

AUGURI ...

... buona Pasqua di Risurrezione a tutti !

CHIMICA PER ...

Tra pochi giorni inizierò un "corso di chimica" per le aspiranti "operatrici del benessere", dopo aver concluso, nelle scorse settimane, quello a carattere più divulgativo presso l'Università degli Anziani - Adulti della mia città natale. 

Sono felice di questa nuova avventura che proseguirà per un paio di mesi e che mi permetterà di partecipare la passione che ho per questa scienza a persone che fanno largo uso di molti prodotti nell'esercizio della loro professione.

Il mio corso ha solo carattere introduttivo: dopo aver richiamato alcuni concetti basilari, proporrò al mio pubblico una visione generale delle principali classi di composti inorganici e organici, con particolare riguardo a quelli che rientrano nella formulazione dei cosmetici e degli altri prodotti impiegati nella professione di acconciatore. 

Una parte importante sarà riservata alla chimica organica, senza tralasciare una sommaria descrizione delle fonti (fossili, animali e vegetali) e delle lavorazioni che subiscono. Gli aspetti farmacologici e legislativi saranno oggetto di corsi successivi. 

Su questo blog, nelle prossime settimane, pubblicherò qualche riassunto parziale delle mie lezioni, in modo da facilitare eventuali assenti nel recupero delle informazioni.

CENNI DI STORIA DEL PROFUMO

Tapputi Belatekallim è considerata essere la prima profumiera della storia: era menzionata in una tavoletta cuneiforme risalente al II millennio a.C. e ritrovata in Mesopotamia. Ella usava fiori, olio, calamo con mirra, balsamo e papiro. Aggiungeva acqua e quindi distillava e filtrava più volte. Questa è la più antica testimonianza che possediamo di una preparazione cosmetica.

Scavi archeologici condotti nella valle del Giordano hanno portato alla luce boccette (in vetro, alabastro, ceramica) e strumenti (pettini e fermagli); già si impiegava l’henné per tingere i capelli. Le boccette erano usate per contenere profumi, formati da olio d’oliva ed erbe aromatiche: incenso, mirra, cinnamomo, aloe, giglio, nardo, melograno.

I profumi erano usati dagli israeliti per l’igiene personale, per profumare l’ambiente, per aromatizzare cibi e bevande (vino), per le cerimonie nel tempio (incenso: Ps 141,2) e per la sepoltura (mirra).

Profumo (= shemen) soave è il tuo nome (= shem) - Ct 1,3: il profumo è il nome olfattivo della persona, talmente importante che distingue la persona. Il profumo era importante quanto il nome.

Reach (= fragranza, che dà al profumo l’odore principale) conserva la stessa radice di ruach (= respiro, spirito, soffio vitale).

Con gli oli profumati si ungeva il capo di un ospite in segno di cortesia ma anche contro l’azione dei raggi solari, per idratare la pelle.

Oli profumati (di lavanda, ad esempio) erano usati anche dalle patrizie romane per il rito mattutino del bagno, durante il quale erano aiutate dalle schiave (cosmetae).

A Teofrasto dobbiamo il trattato: Gli odori, il primo manuale di profumeria antica (III sec. a.C.), ripreso da Plinio il Vecchio e da Ateneo di Nacrauti.

Il Rinascimento riscopre i fasti del mondo antico, dopo i secoli del Medioevo (durante i quali si intensificheranno i commerci con l'Oriente, da cui giungeranno in Europa nuove fragranze), e segnerà l’epoca d’oro del profumo. Celeberrimi erano i profumieri fiorentini alla corte di Caterina De’ Medici: Renato Bianco, detto René Le Florentin era il più famoso (anche per storie poco chiare di venefici).

Durante il Barocco e oltre, molte fragranze erano usate per profumare abiti, parrucche e ambienti. I profumieri italiani dominano ancora la scena europea: nel 1710, Giovanni Feminis inventa l’acqua di Colonia.

Generalmente un profumo era costituito da una miscela di alcool etilico e oli essenziali; le varie componenti forniscono (tuttora): 

• note di testa, che si percepiscono subito (più volatili: agrumi); 
• note di cuore, che costituiscono la parte caratterizzante (rosa, gelsomino, mughetto, pesca);
• note di fondo, che emergono per ultime (un tempo si usavano resine naturali, oggi sostituite da ambroxan e cumarina).

    Nel 1868, il chimico inglese William Perkin sintetizzò la cumarina (dall’odore di fieno): gli odori cominciarono ad essere prodotti in laboratorio e poi su scala industriale.

Ernest Beaux, formulando Chanel n°5 per conto della stilista Cocò, inserì per la prima volta tra gli ingredienti un’aldeide sintetizzata interamente in laboratorio (non ricavata quindi da fonti naturali): il 2-metil-undecanale, composto ottenuto da Georges Darzens a partire da metil-nonil-chetone e cloracetato di etile e oggi prodotto anche per idroformilazione.

Da allora, la ricerca di molecole create in laboratorio e interessanti per la creazione di nuovi profumi non ha conosciuto battute d’arresto: essa abbraccia chimica organica (studio di composti naturali e vie di sintesi di nuovi composti), farmacologia e chimica industriale. 

Oltre al mercato del lusso (profumi di nicchia), la chimica delle fragranze interessa chi si occupa di cosmetici, di alimenti, di detergenti, di prodotti per l’igiene domestica e personale.

Azine come leganti per half-sandwich complessi di Ru (II)

Le azine costituiscono una classe di composti contenenti il gruppo funzionale C=N-N=C, che derivano dai composti carbonilici (aldeidi o chetoni) per condensazione con idrazina.

La rappresentazione del gruppo funzionale C=N-N=C non deve trarre in inganno nello stabilire analogie con i doppi legami coniugati C=C-C=C: nel primo caso (azine) non si ha delocalizzazione elettronica come invece si osserva nel secondo (butadiene). Dati spettroscopici e strutturali, riportati in letteratura, evidenziano che il legame N-N funge da conjugation stopper.

Le azine sono impiegate nell'isolamento, nella purificazione e nella caratterizzazione di composti carbonilici; danno interessanti reazioni di cicloaddizione con dipolarofili per formare anelli a cinque termini. Sono sintetizzate e studiate come antibatterici (macrolidi), antimicotici e antineoplastici.

L'azina derivata dal 2-butanone è un intermedio chiave nella sintesi dell'idrazina secondo il processo Ugine-Kuhlmann (o processo al perossido), industrializzato da Arkema. 

La formazione dell'azina nel processo Ugine - Kuhlmann: l'ammoniaca condensa con il chetone per dare l'immina, poi ossidata a oxaziridina, la quale reagisce con una seconda molecola di ammoniaca per dare l'idrazone. Questo condensa poi con una seconda molecola di chetone per formare l'azina. L'idrolisi acida dell'azina dà idrazina e due molecole di chetone, che è riciclato.

Meno studiata è la chimica organometallica delle azine: sono stati sintetizzati complessi di Ti, Zr, Co, U e Fe, per i quali si osserva la rottura simmetrica del legame N-N. Interessante è la reattività di complessi di Rh (I), per i quali si osservano:

•  la rottura asimmetrica, con formazione di nitrile e immina:

 

la reazione con alchini sostituiti che dà rottura simmetrica e ciclizzazione a isochinoline:

Preparazione e reattività di complessi half sandwich di Ru (II) con azine come leganti sono state oggetto del mio lavoro di tesi che ha concluso la specializzazione in Chimica e tecnologie sostenibili presso l'Università Ca' Foscari di Venezia.