Un piccolo microscopio giocattolo, come quello in foto, mi ha permesso fin da ragazzo di compiere qualche osservazione interessante.
Le parti fondamentali di un microscopio
Stamattina, parlando di fibre tessili, mi sono ricordato di qualche foto che avevo scattato accoppiando in modo improvvisato (artigianale è forse dir troppo) la fotocamera e lo strumento. Ecco una serie di scatti realizzati ormai qualche anno fa, ma sempre buoni - pur nei loro inevitabili limiti.
Fibrina 100x
Seta 100x
Lana 100x
Nylon 100x
Strato di cipolla (un classico immancabile!!!) 100x
Elettrodo artigianale (vedi testo)
Ho chiuso la rassegna di immagini dal microcosmo con la foto della punta di un elettrodo realizzato durante il corso di laboratorio di elettrochimica, al IV anno di università.
Il supporto era costituito da una micromina di grafite (buon conduttore della corrente elettrica), sulla cui superficie è stato depositato del platino: si intravede lo strato grigio di metallo. L'isolamento è stato realizzato con dello smalto per unghie... l'arte di arrangiarsi trionfa anche qui!!!
Un’aldeide è un composto organico
che contiene il gruppo funzionale formile: R-CHO
Un aldoso è un monosaccaride che
contiene un gruppo formile: il glucosio è un aldoso a sei atomi di carbonio
(aldoesoso).
Analogamente alle altre aldeidi, un
aldoso è facilmente ossidato per dare il corrispettivo acido carbossilico, denominato
acido aldonico: dal glucosio deriva quindi l’acido gluconico.
L’ossidazione può essere condotta:
in ambiente moderatamente acido (con acqua di bromo);
in ambiente basico usufruendo di
differenti reattivi.
Queste reazioni di ossidazione
coinvolgono esclusivamente il gruppo formile dell’aldoso, lasciando inalterati
i gruppi OH presenti sul resto della molecola e in particolare il gruppo
ossidrile del carbonio terminale.
Un’ossidazione di quest’ultimo si ha
utilizzando come agente ossidante acido nitrico diluito, con la formazione di
acido aldarico (nel caso del glucosio, si ottiene acido glucarico); un’ossidazione
totale si ha invece usando acido periodico.
Consideriamo invece le reazioni di ossidazione condotte in ambiente basico, che si realizzano con:
Reattivo di Tollens: Ag(I) in
soluzione acquosa di ammoniaca;
Reattivo di Fehling: Cu (II) in
soluzione acquosa basica di sodio tartrato;
Reattivo di Benedict: Cu(II) in
soluzione acquosa basica di sodio citrato.
L’azione di uno di questi reattivi su
un aldoso porta alla formazione di un acido aldonico e di una specie metallica
ridotta.
Nel caso del reattivo di Tollens, si ha la formazione del cosiddetto specchio d'argento: il metallo si deposita sulle pareti della provetta in cui si conduce la reazione.
Il saggio di Tollens, eseguito nel Laboratorio di Chimica Organica (I).
Nel caso dei reattivi di Fehling e di Benedict, si ha la formazione di un precipitato di ossidulo di rame, dal caratteristico color arancione (rosso mattone, afferma qualche testo: vedi immagine di chiusura).
Ciascuno di questi reattivi ha solo valore analitico e non preparativo (non si usano cioè per sintetizzare acidi aldonici): può essere impiegato
per realizzare semplici saggi al fine di riconoscere gli zuccheri riducenti.
Questi zuccheri sono definiti riducenti perché riducono il metallo che si
comporta come ossidante: l'esempio più noto è dato dal glucosio, già ricordato in apertura. Non è uno zucchero riducente il disaccaride saccarosio, il comune zucchero da tavola.
L'esecuzione del saggio di Benedict è molto
semplice ed è compiuta sfruttando tre soluzioni preparate di
fresco:
la prima è una soluzione di solfato rameico, di colore blu;
la seconda è una soluzione di citrato di sodio;
la terza è una soluzione di carbonato di sodio.
Il citrato di sodio è necessario per complessare il catione rameico, al fine di evitare la precipitazione di carbonato di rame per aggiunta della soluzione di carbonato di sodio.
Il saggio si esegue secondo i seguenti punti.
In una provetta si solubilizza il campione (zucchero da testare) in acqua distillata.
Si aggiungono le tre soluzioni nell'ordine sopra elencato.
Si riscalda fino ad
incipiente ebollizione, si fa sobbollire per un minuto.
La positività al
saggio è attestata dalla formazione di Cu2O rosso mattone e insolubile (nella provetta a destra).
Il saggio di Benedict, eseguito dallo scrivente blogger in privato.
Parlare in modo completo ed esaustivo dei carboidrati è difficile. A meno che non sia necessario sviluppare un corso monografico, bisogna operare delle scelte, vista la vastità dell'ambito da trattare. Per rendersene conto, basti considerare ad esempio solo le formule strutturali dei d-monosaccaridi a tre, quattro, cinque e sei atomi di carbonio.
Quali idee suggerire? quali approfondire? Meglio privilegiare l'aspetto chimico, biochimico o alimentare? A lezione ho tentato di introdurre l'argomento nel modo seguente, piuttosto schematico e forse un po' troppo selettivo.
Ho eseguito, in modo qualitativo, anche l'esperienza che riporto al termine del passo. Il video presente è preso dal web: nessuno ha fatto riprese durante l'esecuzione in laboratorio.
I carboidrati, oltre che costituire un'importante classe di alimenti, forniscono anche materie prime importanti.
La cellulosa, il composto organico più diffuso al mondo, è necessaria alla fabbricazione della carta, del cellophane, delle pellicole (beh, un po' desuete oggi, con l'avvento del digitale), delle nitrocellulose (per le vernici) e del fulmicotone.
Compone le fibre tessili naturali (cotone, canapa, iuta, lino) ed è il materiale di partenza per ricavare il ràyon (cellulosa rigenerata). Non è solubile in acqua: lo è invece nel solfuro di carbonio (con formazione dello xantàto di cellulosa) oppure nel reattivo di Schweitzer. Acidificando le soluzioni di cellulosa, essa riprecipita.
Dall'amido, per saccarificazione (idrolisi), è possibile ottenere zuccheri semplici che poi, per fermentazione alcolica, portano alla formazione di etanolo. Questo processo è noto fin dall'antichità, ed è sfruttato per la preparazione di bevande - quali vino, birra, sakè, etc.
Oggi ha conosciuto un nuovo interesse al fine di produrre bioetanolo da scarti di lavorazione (es. dei zuccherifici, che producono melasse dalla cui fermentazione si può ottenere etanolo; altre fonti possono essere costituite da cereali, alghe, paglia, legname, etc.).
Il bioetanolo, una volta concentrato (ad esempio, per distillazione azeotropica con benzene), è usato come additivo per carburanti o per produrre additivi (eteri, come ETBE= etìl-terz-butil-etere) ad alto numero di ottano. E' il carburante per il motore Flex, progettato in Italia e diffuso in Brasile - dove il bioetanolo è prodotto dagli scarti di lavorazione della canna da zucchero.
In Italia, bioetanolo è prodotto a partire da cereali amidacei. In Russia, bioetanolo era ottenuto per fermentazione di patate ed era utilizzato per produrre butadiene tramite il processo Lebedev. Il butadiene è la materia prima necessaria all'industria degli elastomeri - e i chimici occidentali dicevano che i russi facevano gomma con le patate...
Lord Henry Cavendish fu uno dei più grandi uomini di scienza del XVIII secolo e certamente anche un campione di eccentricità.
Nacque il 10 ottobre 1731 a Nizza, figlio primogenito di un nobile inglese. Rimase orfano di madre in tenera età (a 2 anni) e la mancanza della madre forse può giustificare la sua misoginia e il suo carattere estremamente schivo e introverso.
A proposito delle donne, si ricorda che licenziò in tronco una cameriera entrata per sbaglio nella sua stanza mentre egli vi sostava. Per ovviare all'inconveniente, fece costruire all'interno del suo palazzo un sistema di soppalchi e passaggi segreti nei quali egli poteva muoversi liberamente senza il rischio di incontrare la servitù.
Estremamente frugale nei pasti, esprimeva i suoi desideri scrivendoli su biglietti che lasciava su un tavolino apposito.
Terrorizzato dai sarti, si preparava a commissionare un nuovo abito meditando per mesi e ripiegando sempre su modelli in voga nel secolo precedente.
Frequentò le scuole e il college, studiando lingue, letteratura, filosofia e teologia, ma scappò per non dover discutere pubblicamente la tesi di laurea: tanto era timido e riservato.
Si recò a Parigi, con il fratello Federico, per studiare fisica e matematica. Si appassionò agli esperimenti, che conduceva in un laboratorio privato, nel quale lavorava da solo.
L'eredità di due zii gli permise di vivere di rendita fino alla morte, avvenuta il 24 febbraio 1810 a Londra: egli era uno dei nobili più ricchi dell'intero Regno Unito. Tuttavia, a dispetto degli altri gentleman del suo rango, non amava discutere di affari, che riteneva una perdita di tempo di fronte all'urgenza della Ricerca scientifica, sua unica occupazione.
Promotore della cultura, adibì una parte del suo palazzo a biblioteca pubblica, presso la quale egli stesso firmava i cartellini dei prestiti.
Si interessò di fisica e di chimica:
isolò l'idrogeno, che ottenne per azione di vari acidi (solforico, cloridrico) su alcuni metalli (ferro, zinco, stagno, etc.) e identificò erroneamente come flogisto;
preparò l'acqua per combustione di idrogeno e ossigeno, descrivendo le proprietà esplosive della miscela tonante dei due gas;
studiò la composizione dell'aria, facendo misurazioni assai più accurate di quelle condotte contemporaneamente da Lavoisier - tanto da intuire l'esistenza di una frazione minima (inferiore all'1% in volume) che solo più di un secolo dopo Samuel Ramsay descriverà essere formata da argon e altri gas rari.
Combinò azoto e ossigeno per mezzo di scariche elettriche, formando una miscela di ossidi di azoto che assorbiti in acqua davano soluzioni diluite di acido nitrico: su questa osservazione si baseranno i successivi tentativi condotti da Birkeland ed Eyde alla fine del XIX secolo per fissare l'azoto atmosferico come nitrati al fine di produrre fertilizzanti.
Si occupò di elettrostatica, anticipando Coulomb nel formulare la legge di attrazione-repulsione delle cariche elettriche.
Si occupò di termologia, intuendo concetti quali calore specifico, capacità termica, coefficiente di dilatazione, etc.
Determinò sperimentalmente il valore della costante di gravitazione universale (G) e la densità media della Terra.
Lasciò una mole di appunti scritti che furono riordinate in parte da Maxwell molti decenni dopo. Maxwell evidenziò come Cavendish avesse anticipato Faraday e Ohm nel formulare molte osservazioni, ma non pubblicò mai nulla e comunicò i risultati dei suoi esperimenti di rado. Rimane tuttora celebre la conferenza alla Royal Society, di cui era membro, tenuta il 15 gennaio 1784: di fronte a una sala gremita nonostante una bufera di neve, egli illustrò i risultati dei suoi esperimenti su idrogeno, ossigeno e azoto.
