Al Primo Maggio...

Sul colle di Canevoi (Ponte nelle Alpi, BL), su di un terreno privato, sorge il monumento provinciale ai caduti delle guerre e sul lavoro, presso il quale ogni anno si svolge la cerimonia commemorativa in occasione del Primo Maggio. 

Il monumento fu progettato dall'Arch. Marsangino De Castello e realizzato nel 1954. 

Il video, mediante immagini di repertorio e foto originali, cerca di intepretare il significato della costruzione e la sua diretta ispirazione alla cosmologia dantesca. Musica di S. Barber.

COMUNICAZIONE DI SERVIZIO (IL CLIMA)

Ecco qualche semplice schema sul clima, trovato in rete e pubblicato ad uso dei miei "discepoli di buona volontà" (clikkate sull'immagine per ingrandire, leggere ed eventualmente stampare, se non volete ricopiare a mano).

... buono studio!

mc

RIVOLUZIONI...

Nella seconda metà del Settecento ebbe inizio un nuovo sistema di produzione grazie a una serie d’innovazioni tecnologiche: al posto del semplice lavoro manuale furono introdotte le macchine.

Il nuovo sistema di produzione trasformò completamente i rapporti economici e sociali dell’Inghilterra (dove nacque) e poi di tutta l’Europa.

Il telaio meccanico, inventato da John Kay, diede inizio alla meccanizzazione del lavoro nel campo della tessitura. Molti telai, azionati da ruote idrauliche o da macchine a vapore, furono installati in capannoni costruiti appositamente: nacquero le prime fabbriche.

Gli studi di Newcomen e Watt, che permisero lo sviluppo della macchina a vapore, alimentata principalmente a carbone, portarono alla nascita di una nuova scienza: la termodinamica.

La macchina a vapore, oltre che per i telai, fu perfezionata anche per altri scopi: fu ad esempio largamente usata nel campo delle comunicazioni, sia per via d’acqua (battelli a vapore – Robert Fulton) che terrestri (prime locomotive – George e Robert Stephenson). Gli scambi commerciali si fecero più intensi, provocando di conseguenza il sorgere di nuove fabbriche.

Il diffondersi degli insediamenti produttivi richiese una presenza sempre più massiccia di manodopera: i contadini e le loro famiglie abbandonavano il duro lavoro nei campi per trasferirsi in prossimità delle fabbriche in cerca di un salario sicuro. Nacquero agglomerati urbani, dove le persone vivevano in condizioni inizialmente molto miserevoli, dopo una giornata lavorativa massacrante.

L’illuminazione pubblica era realizzata per mezzo di lampioni alimentati dal gas illuminante - una miscela di idrogeno, monossido di carbonio, metano e altri composti, usata anche per alimentare le prime cucine a gas.

Il gas illuminante era ottenuto per distillazione secca del carbone fossile entro speciali storte, nelle quali alla fine dell’operazione rimaneva coke. 

Una volta ottenuto, il gas illuminante era purificato, prima di essere raccolto in appositi gasometri e da lì mandato alla rete di distribuzione.

Tra i sottoprodotti della distillazione del carbone c’era il catrame: nero, vischioso e maleodorante.

I chimici, studiando il catrame, trovarono cosa farne, sviluppando al contempo le conoscenze in ambito scientifico con la scoperta di numerosi composti e delle reazioni che li coinvolgono. Tali scoperte favorirono lo sviluppo della Chimica.

Dal catrame, Michael Faraday isolò il benzene (1825); Ferdinand Runge l'anilina (1834) e successivamente il fenolo, usato in soluzione acquosa dal dottor Joseph Lister, medico e chirurgo, come primo antisettico.

Dal catrame furono estratti la naftalina e l'antracene, importanti composti di partenza per l'industria dei coloranti, che si sviluppò nella seconda metà dell'Ottocento: aziende come Bayer, BASF, AGFA e Ciba nacquero in questa fase storica.

Dall’industria dei coloranti nacque poi la moderna industria farmaceutica.

... qualche semplice esperimento di Ch. Org.

Propongo in questo post una breve rassegna di qualche esperienza di Chimica Organica che mi piacerebbe proporre in un contesto scolastico o in un ciclo di lezioni divulgative. Chiaramente bisogna scegliere attività che comportino l'uso di composti poco nocivi, in piccole quantità, con solventi adatti e materiali facilmente smaltibili.

Un primo esperimento può essere l'estrazione con etanolo della clorofilla dalle foglie (di ortica, di spinacio) e la successiva separazione del pigmento verde (per estrazione con etere di petrolio) da quello giallo (che rimane in etanolo).

Altro esperimento consiste nell'estrazione con etanolo degli antociani dai petali dei fiori o dalle foglie del cavolo rosso (nel becher al centro della foto) e lo studio delle proprietà come indicatori di pH: l'antociano del cavolo rosso (viola) diventa rosa in ambiente acido (con HCl o acido acetico) oppure azzurro, verde o giallo in ambiente di basicità crescente (se testato, ad esempio, con carbonato di sodio, NaOH 0.1M e NaOH 1 M).

Un'altra serie di esperimenti può mettere in risalto la reattività dei gruppi funzionali. Per riconoscere il doppio legame, anziché l'addizione di bromo (puzzolente, corrosivo e velenoso), è possibile accennare al saggio di Baeyer: trattando un composto insaturo, contenente un doppio legame C=C, con permanganato di potassio (viola) in ambiente alcalino, si osserva la formazione di biossido di manganese (giallo-marroncino) e del diolo corrispondente. Lo stesso viraggio non si osserva con un composto saturo (contenente legami semplici C-C).

Interessanti sono anche i saggi per gli alcoli, da operare tuttavia in situazioni di sicurezza, visto che coinvolgono l'impiego di una soluzione di cloruro di zinco in HCl conc. (reattivo di Lucas) o di bicromato potassico e acido solforico (reattivo di Jones, mostrato nella foto sotto).

Più interessante è il saggio per i fenoli con il cloruro ferrico: come esempi di fenoli da saggiare possono essere usati il paracetamolo, l'acido salicilico o la vanillina (che contiene anche un gruppo -OH, oltre al gruppo aldeidico -CHO), opportunamente diluiti in etanolo.

Per gli esteri, propongo il saggio di Angeli-Rimini (formazione dell'idrossamato e complessazione con cloruro ferrico: la positività del saggio è attestata dalla formazione del composto rosso, al centro della foto).

Per le ammine alifatiche primarie (uso l'aspartame come composto contenente un gruppo -NH2) propongo invece la reazione di Piria:

R-NH2 + NaNO2 + HCl -> R-OH + N2 + NaCl + H2O

Potrebbe essere interessante provare anche il saggio della carta da giornale (foto sotto), già descritto altrove in questo blog - come altrove in questo blog sono stati descritti i saggi per gli zuccheri riducenti, interessanti per studiare la reattività del formile.

Qualche semplice sintesi potrebbe completare il percorso: un colorante azoico (il classico arancio II), la iodurazione della fluoresceina a eritrosina, il cinnamato di etile (per condensazione secondo Claisen dell'acetato di etile con la benzaldeide), il salicilato di etile (via esterificazione di Fischer)... uhm, tutte idee da provare.

... buona giornata!

  

AUGURI !

Auguri!

mc

BEATE VACANZE DI PASQUA...

Durante le vacanze di Pasqua del 1856, un giovane allievo del Royal College of Chemistry a Londra, William Perkin (1838-1907), era intento a svolgere un compito assegnatogli dal suo professore, il tedesco Auguste Wilhelm von Hofmann (1818-1873).

Egli doveva cercare il modo di ottenere del chinino per ossidazione di alcune ammine aromatiche, ricavate dal catrame di carbone.

Il chinino è un noto febbrifugo e antimalarico, estratto dalla corteccia dell'albero della china, di formula C20H24N2O2. Oggi sappiamo che è assai improbabile riuscire a costruire la complessa struttura della molecola di questo alcaloide con una semplice ossidazione di uno scarto: le conoscenze del tempo tuttavia permettevano di fantasticare questa sintesi.

William trattò un miscuglio di ammine aromatiche (tanto studiate dal suo maestro) con bicromato di potassio: ottenne una poltiglia nerastra che cercò di purificare con alcool. Ricavò una soluzione di un bel colore violetto, che macchiava gli stracci con i quali il chimico in erba (aveva appena diciotto anni) puliva le mani, il bancone e gli strumenti del piccolo laboratorio allestito in casa. 

Osservate le capacità tintorie di questo prodotto, Perkin padre contattò un'industria tessile scozzese che rispose sottolinenando che se questa nuova sostanza colorante non costava troppo, essa poteva costituire una notevole scoperta - forse importante quanto l'invenzione del telaio meccanico. Perkin senior & sons non se lo fecero ripetere; brevettarono la preparazione del colorante e impiantarono uno stabilimento per la sua produzione a partire dal benzene greggio - acquistato a basso prezzo dall'industria del gas di città.

Le operazioni, compiute in discontinuo, si possono così schematizzare:

- nitrazione del benzene;

- riduzione del nitrobenzene ad anilina;

- ossidazione dell'anilina a mauveina (questo il nome del colorante).

Partendo da benzene greggio (contenente non solo benzene, ma anche suoi omologhi) si ottenevano miscele di nitroderivati aromatici e quindi di aniline. Questo fu chiarito solo in seguito, quando i chimici del XX secolo si arrabattarono per determinare la struttura della mauveina.

A 36 anni, William Perkin era sufficientemente ricco da potersi ritirare dagli affari e dedicarsi completamente alla chimica, scoprendo la reazione che porta il suo nome (sotto, in un mio quaderno di appunti) e preparando una delle prime fragranze di sintesi (cumarina). 

Ebbe la soddisfazione di vedere la Regina Vittoria sfilare con un vestito di seta tinto con la "sua" mauveina.

Membro della Royal Society, vinse la Medaglia Davy e visse a sufficienza per vedere l'istituzione della Medaglia Perkin, conferita annualmente dalla Società Chimica Americana ai migliori ricercatori nel campo della Chimica Organica.

Una curiosità: nacque il 12 marzo, lo stesso giorno in cui è nato il mio professore di "chimica dei coloranti e dei pigmenti" (ciao Lucio!) - quella chimica che lo stesso Perkin ha contribuito a far nascere grazie alla scoperta fortuita in un laboratorio casalingo e alla conseguente nascita dell'industria delle tinture per i tessuti. 

Come fabbriche di coloranti sono nate tutte le principali industrie chimiche (BASF, BAYER, AGFA, CIBA), nei laboratori delle quali sono state ampliate le conoscenze sulle sostanze organiche. E si è capito così che era proprio impossibile ottenere il chinino per semplice ossidazione dell'anilina...

Buone "vacanze" e buona Pasqua di Risurrezione a tutti!

MC

L'ora della gomma poliuretanica ...

Gli orologi Casio (e in particolare i G-Shock) impiegano in alcune parti (come il cinturino) gomme poliuretaniche (PUR è la sigla che le contraddistingue e che troviamo riportata sul cinturino: R sta per "rubber" = gomma). Esse garantiscono elevata resistenza all'abrasione e anche a temperature elevate, maggiore di quella mostrata dalle gomme siliconiche.

La gomma poliuretanica è un polimero crosslinkato che si forma per reazione di gruppi funzionali isocianato (R-NCO) con poliòli (contenenti più funzioni -OH). 

La rete di legami crosslinkati che si forma condiziona le proprietà del materiale che si ottiene: il trinomio generale "struttura - reattività - proprietà", che spiego ai miei discepoli a lezione, trova qui un'ulteriore conferma e un valido esempio.

Il tempo di durata di un poliuretano è potenzialmente indefinito: tuttavia, come anche altri polimeri crosslinkati, anch'esso presenta dei punti deboli che si giustificano con una progressiva depolimerizzazione (rottura dei legami) dovuta a diverse cause.

I raggi UV possono causare (innescare) reazioni fotochimiche che portano a danno estetico (ingiallimento delle resine, che si nota soprattutto se di colore chiaro: tale ingiallimento non è rimovibile in alcun modo), riduzione dell'elasticità e della resistenza meccanica.

PUR è soggetto a idrolisi, dovuta all'acqua e all'azione combinata di un acido o di una base che catalizza la rottura dei legami. L'acqua reagisce con la struttura organica del polimero, basata sull'unità ripetitiva: ... -NH-COO- ... 

L'ozono, naturalmente presente in piccole quantità nell'atmosfera e in quantità maggiori in contesti di elevato inquinamento, causa ozonolisi dei doppi legami, responsabili dell'elasticità del materiale.

Acetone e altri solventi hanno modesti effetti sui polimeri crosslinkati: ne causano però un rigonfiamento.

L'olio di silicone e derivati non hanno nessuna azione protettiva nei confronti delle possibile cause di degradazione del PUR. Esistono protettivi per i polimeri vinilici.

L'unico modo per garantirne la durata è limitare l'esposizione alla luce solare (il primo nemico del PUR), alle soluzioni acquose acide o alcaline (specie se ad alta temperatura: è noto l'effetto di T sulla cinetica delle reazioni di idrolisi); anche l'umidità, nel tempo, è deleteria ma mettere sotto vuoto l'orologio diventa forse eccessivo (oserei dire "maniacale").

Un'ulteriore degradazione può essere causata anche dalla progressiva evaporazione dei plastificanti (ftalàti) presenti nelle resine: come conseguenza, la resina diventa più fragile. 

Il mio pensiero corre, in questo momento, al mio primo orologio Casio (ARW 320), acquistato nel lontano 1993, al quale ho cambiato il cinturino almeno tre volte (e ora giace in un cassetto, fermo, ancora con il cinturino spezzato). 

Non usate cianoacrilati (es. super-attack) per tentare di riparare il cinturino: peggio il rimedio del male...

Certo, nel tempo lo studio per migliorare la qualità del PUR e in particolare la sua resistenza alla degradazione fotochimica ha portato a risultati tali da poter proporre orologi a ricarica solare, per i quali l'esposizione diretta alla luce del sole è la via più efficiente, ma non la sola: a parità di tempo di esposizione, attraverso la luce di una finestra, l'efficienza della ricarica diviene un quinto; in una giornata nuvolosa, un decimo... ma qui mi fermo, volendo evitare disquisizioni intorno a rese quantiche et similia.