la chimica dell’ambiente

I metalli, la medicina e la salute: un rapporto complesso

di Giuseppe Alonci

 Questo articolo è il primo di una serie di lavori nei quali cercherò di far luce su un argomento di ampio  interesse, non solo per il chimico e per lo studente di chimica o farmacia, che troverà numerosi e utili spunti  per scoprire come la chimica inorganica sia, in definitiva, tutt’altro che la chimica del “non-vivente”, ma  anche per il cittadino curioso che non vuole limitarsi a prendere per oro colato le scarse e inesatte  informazioni che vengono normalmente trasmesse dai mass media.

metalli, alimenti e saluteParlando di metalli e di salute, l’immaginazione (purtroppo) corre subito verso lidi tutt’altro che felici: inquinamento del suolo e delle acque, avvelenamento da metalli pesanti, pesci al mercurio, pomodori al piombo, scarti dell’industria nucleare, acciaierie killer e così via. Non che tutto questo non sia vero, intendiamoci. I danni ambientali prodotti dallo smaltimento illegale di rifiuti, da parte di industrie più o meno note, più o meno potenti, è ben noto e accertato. Famosa è la storia di Erin Brockovic, ambientalista e avvocato statunitense, che nel 1996 è riuscita ad ottenere dalla Pacific Gas & Electric un risarcimento record di più di 300 milioni di dollari per le oltre 600 persone che erano state avvelenate dal cromo esavalente rilasciato nelle falde acquifere, per più di trent’anni, a Hinkley, California.

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Water: the odd case around us

traduzione: Paola di Cerbo

immagini acqua

Whoever would like to learn about the properties of liquids and, more generally, chemicals, taking water as an example, is likely to incur more than a misunderstanding.
The temptation is definitely great: Water is definitely the most abundant virtually pure chemical substance we are daily in contact with, it is essential to life and, the most important thing is that we all have directly and personally experimented its characteristics and its behavior.
Unfortunately, water contains in itself more than just an anomaly, each of which combining to bring about making the properties of this substance different in several respects, starting with chemical-physical one, from those of the majority of liquids and chemicals in general, even considering the tens of thousands chemical species known nowadays. The intersection of these anomalies makes the most abundant and “known” substance on our planet a “bad friend” for those who want to approach knowledge of liquid substances and their properties following an inductive method.

ANOMALIES IN DETAIL


Density of the solid state compared with the liquid state 
iceberg galleggianti sull'acqua
It is certainly not the only case (for example the cast iron is another one), but there are very few chemicals that, like water, show a density at the solid state lower to that at the liquid state.

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Che cos’è un plasma?

plasmaIl plasma, in fisica, rappresenta uno stato di organizzazione della materia corrispondente a quello di un gas ionizzato. Tutti o più frequentemente una parte significativa degli atomi che compongono un plasma presentano una carica elettrica individuale positiva oppure negativa – imputabile rispettivamente alla cessione o all’acquisizione di elettroni – anche se nel suo insieme il corpo del plasma risulta elettricamente neutro in quanto queste cariche si compensano dal punto di vista statistico.
Procedendo quindi dallo stato solido a quello liquido, fino allo stato gassoso, lo stato di plasma costituisce un’ulteriore progressione nello stato energetico interno alla materia. Se nello stato gassoso le interazioni fra le singole particelle (per semplicità pensiamo ad un gas monoatomico, come ad esempio un gas nobile come l’elio o l’argon) potevano essere riportate in prima approssimazione all’effetto degli urti reciproci ed assolutamente casuali tra i singoli atomi, nel caso di uno stato di plasma le interazioni fra le particelle sono a più lungo raggio e precedono di gran lunga un eventuale contatto o “urto” fra di esse. In un plasma ogni particella elettricamente carica è condizionata nei suoi movimenti da altre particelle di carica uguale e di carica opposta, certamente di più da quelle vicine, ma in linea di principio da tutte quelle che compongono la massa.

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Non è tutta neve quella che luccica

di Felicita Quagliozzi

fiocco di neve: immagine fotografica e poesia

Il più crudele dei mesi sarà anche aprile per il poeta ma, per chi un po’ ne mastica di chimica, il titolo spetta a dicembre.  Solo a dicembre ho udito perle come: “Papà, perché spargono il sale sulla strada?” “Perché il sale sciogliendosi scalda, vedi che quando si butta in pentola l’acqua bolle di più?”. Oppure: “Mamma, guarda che luci…” ”Sì, mi piace tanto il neon!” ”E cos’è?” ”Una roba fosforescente”. O anche, a un cenone: “I carboidrati danno energia perché sono lo stesso degli idrocarburi!”. La botta vera però viene dal freddo. Non quello addosso: il cappotto basta. Ma dalla bufera di sedicenti fiocchi di neve con un numero di punte impossibilmente vario: quattro, cinque, sette, otto, nove, undici… e qualche volta, che sollievo, anche sei.

Nell’inconscio di chi progetta bigliettini, addobbi, luminarie, chiudipacco, carta regalo, cotillon all’uncinetto, i fiocchi di neve devono essere pressappoco uguali alle stelle. E siccome le seconde si rappresentano con punte ad libitum, dato che in realtà non ne hanno proprio — stavo per toscaneggiare: non ne hanno punte, ma temevo di sparire in un paradosso spaziotemporale — anche coi fiocchi si lascia la fantasia al potere. E la fantasia digiuna di chimica genera sovra- o sotto-gugliati mostriciattoli.  

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Perché il cielo è azzurro? (e il sole è giallo e le nuvole bianche?)

perché il cielo è blu?Questa è la domanda che avrà probabilmente segnato in ben più di un bambino l’abbandono della convinzione rassicurante che “il mio papà sa tutto”.
Sarebbe probabilmente altrettanto rassicurante far germogliare in lui la convinzione che “il mio papà non saprà forse tutto, ma può sempre documentarsi!” ma si sa, viviamo in una situazione tutta basata sul qui-e-adesso che lascia poco spazio alla riflessione documentata e ponderata.
Ma lasciamo da parte le considerazioni pedagogiche e torniamo naso in su a guardare il cielo.  Perché ci appare azzurro, almeno nelle giornate limpide e guardando verso l’alto – come dicono gli astronomi “a mezzogiorno” – e non bianco come si dice che sia la luce del sole, notoriamente composta da una miscela di tutti i colori?
Ma le domande non finiscono qui: perché al tramonto e all’alba esso ci appare di colori diversi, che possono andare dal giallo al rosso? E perché le nuvole sono di solito bianche? Ed infine, se vi dicessi che in realtà il cielo al quale siete abituati, lo stesso che vi stava indicando il vostro bambino, non è azzurro ma viola?

Alla base della risposta a tutte queste domande vi è uno, o meglio “una classe” di fenomeni fisici accomunati dal fatto che comportano una deflessione, ovvero un cambiamento nella traiettoria della luce, quando questa incontra lungo il suo cammino delle particelle microscopiche con le quali non ha un rapporto diretto di scambio di energia.

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Gli insetticidi, dal DDT alla lotta biologica: una grande sfida per la chimica

di François Burgay
Articolo partecipante alla 1° ed. del concorso Parlar di Chimica

applicazione di insetticidi in fruttetoINTRODUZIONE

Prevenire, distruggere, respingere o controllare organismi non desiderati.   Questo è il ruolo dei pesticidi i quali stanno diventando sempre più importanti in un mondo che conta più di 7 miliardi di persone.   Come sarebbe possibile sfamare tutta la popolazione umana prescindendo dal loro utilizzo?
Sulla base di questi presupposti illustreremo come e dove agiscono gli insetticidi e quali sono le sfide per il futuro. Nell’impossibilità di elencare e di descrivere tutte le classi di pesticidi esistenti, abbiamo selezionato quelle più conosciute e famose in una scelta del tutto arbitraria.

 

I BERSAGLI DEGLI INSETTICIDI

Immaginiamo una serie di canali, uno in fila all’altro, costituiti da una vasca iniziale che prelude a un percorso intervallato da numerose dighe che si aprono e si chiudono in modo da lasciare defluire l’acqua.   All’origine di questi canali abbiamo una cascata (l’impulso nervoso) che, quando serve, riempie d’acqua la prima vasca che entra nel canale (assone) e, grazie alla presenza delle dighe (pompe sodio-potassio), lo attraversa fino alla fine.   Qui si trovano degli operai (acetilcolina) che, muniti di secchi, prendono l’acqua e, dopo un breve tratto, la riversano nella vasca successiva (acetilcolinesterasi).

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Le nuove frontiere applicative delle bioplastiche: dalla nostra tavola al risanamento ambientale

Gabriella Butera e Filippo Luzzu

il pluralismo dei materiali plastici sinteticiNegli ultimi decenni si sono raggiunti traguardi importanti nell’utilizzo di materiali biodegradabili nei più svariati campi di applicazione: dalla realizzazione di piatti e stoviglie monouso a prodotti altamente ingegnerizzati che trovano utilizzo nelle attività di ripristino e risanamento ambientale.

 

I MATERIALI PLASTICI SINTETICI

Ad oggi le sostanze plastiche non biodegradabili più comuni derivano dal petrolio o da processi di sintesi. I prodotti, sviluppati principalmente nel secolo scorso hanno trovato un grandissimo impiego nei più diversi campi applicativi, sostituendo con successo i materiali convenzionali fino ad allora usati. Tali sostanze presentano proprietà quali la leggerezza, la flessibilità, l’elasticità, la facilità di lavorazione, la viscosità allo stato fuso o in soluzione e in generale un basso costo di produzione. Queste proprietà le rendono idonei a molteplici ruoli e per lunghi periodi di tempo. Le sostanze plastiche sono principalmente composte da polimeri costituiti da macromolecole a struttura prevalentemente lineare. Essi mostrano una catena principale formata, nella maggior parte dei casi, da atomi di carbonio e questo è il motivo per cui essi vengono anche definiti polimeri organici.

struttura (unità monomerica) del polietilene

Fig. 2 – Unità monomerica nella struttura molecolare del polietilene

Uno dei polimeri più semplici e comunemente usato, è il polietilene (PE) (-C2H4-)n (Fig.

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Il carbone vegetale: semplice ammendante del terreno o nuova risorsa rinnovabile?

di Giulia Cimò, Pellegrino Conte
Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali, Università degli Studi di Palermo, v.le delle Scienze
edificio 4, 90128 Palermo

L’uso di combustibili fossili è una delle cause principali dell’immissione nell’atmosfera di gas serra, capaci di alterare il sistema climatico terrestre. Una possibile soluzione al problema a livello internazionale, risulta essere l’utilizzo di fonti bioenergetiche. Per questo, negli ultimi anni, si è assistito al veloce sviluppo della gasificazione, un processo di degradazione termica di qualsiasi materiale organico di scarto finalizzata alla produzione di gas, oli e biochar. In particolare, il biochar si è rivelato essere un materiale estremamente duttile, utilizzabile non soltanto come combustibile naturale ma anche come ammendante del terreno. La sua applicazione ai suoli, infatti, permette il raggiungimento di due importanti obiettivi: l’aumento della fertilità del terreno e il sequestro di carbonio nei suoli, contribuendo alla mitigazione dei cambiamenti climatici.

 

BIOCHAR: VERSO UN FUTURO SOSTENIBILE

biochar di conifere

Fig. 1 – Biochar di conifere

Il cambiamento climatico è una delle sfide più importanti per il mondo moderno. È ormai comunemente accettato che l’aumento della concentrazione di gas ad effetto serra (soprattutto anidride carbonica, metano e protossido di azoto) nell’atmosfera influisca sul sistema climatico terrestre. Una delle cause principali dell’aumento della concentrazione di gas serra in atmosfera è l’uso di combustibili fossili, pratica che può essere ridotta soltanto mediante sforzi a livello internazionale.

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Da cosa è fatto l’humus? Formazione e proprietà della sostanza organica nel terreno

Il lungo, tortuoso percorso che conduce ciò che resta dei viventi a ricongiungersi alla madre terra, adempiendo all’antico monito “terra sei e terra ritornerai” è affascinante almeno quanto quello che porta alla nascita ed alla crescita degli stessi organismi.   A differenza che in questo caso, infatti, non assistiamo al prodigio di un meccanismo concertato, regolato dall’espressione di un genotipo affinato nel corso dell’evoluzione della specie ma alla fin fine, almeno se cogliamo l’attimo, tutto sommato deterministico ed individuale, solo marginalmente condizionato dalla pressione ambientale.
humusNel caso della trasformazione delle spoglie ex-viventi, dalle piante agli animali, fino ai corpiccini solo apparentemente trascurabili dei microrganismi, le regole del gioco sono meno precise, gli attori in gioco sono terribilmente tanti, le condizioni territoriali possono cambiare le leggi, ed alla fin fine quello che ha meno voce in capitolo è sicuramente il morto. Alla fin fine c’è meno differenza fra un gatto e di una melanzana decomposti in ambienti simili, piuttosto che di due gatti – o di due melanzane – decomposti in condizioni fra loro opposte.

La grossa distinzione che ci preme fare fin dall’inizio è relativa alle condizioni redox dell’ambiente nel quale l’organismo morto si viene a trovare.
Da un lato vi sono le cosiddette condizioni anaerobiche, o asfittiche, caratterizzate dal fatto che l’ossigeno non penetra con facilità, magari perché il terreno è molto compattato, o meglio ancora perché resta costantemente impregnato di acqua, e l’acqua sì può sciogliere una certa concentrazione di ossigeno, ma se essa non viene ricambiata, ed in compenso in quell’acqua ci vivono folte colonie di microrganismi aerobi, tempo pochi giorni e quell’acqua sporca sarà diventata un ambiente decisamente poco favorevole all’ossidazione.

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Da cosa è fatto il terreno?

In un pugno di terreno si incontrano più mondi: il minerale e l’organico, ed insieme la vita e la morte.  Tutti i regni viventi completano qui il loro ciclo di vita: polvere siamo ed in polvere ritorneremo, finché la vita saprà rinascere, ancora e sempre nuova, come l’araba fenice, da un pugno di terreno.
una manciata di terrenoLa terra: quella dei campi, dei giardini, dei vasi e degli incolti, dei boschi e dei prati.
La terra è composta di materiali minerali e di materiali organici.
I materiali minerali, inorganici, derivano dalla frantumazione meccanica e dall’attacco chimico delle rocce, siano esse quelle sottostanti nelle profondità dello stesso terreno che dislocate in luoghi del tutto diversi.  Si tratta di materiali per lo più in forma corpuscolare: da polveri a granelli, fino a sassolini e vere e proprie pietre – quindi minerali o gli aggregati eterogenei di questi – quelli che il geologo è solito definire rocce; ma anche sali minerali solubili, eventualmente in soluzione nell’acqua presente.  C’è sempre acqua nel terreno, di solito anche nel terreno apparentemente più riarso, anche se questa può risultare difficile da osservare, ed ancor più da estrarre.
I materiali organici possono essere molecole indipendenti – anch’esse talvolta solubili – grandi aggregati, o addirittura esseri viventi completi e vitali: batteri, funghi, protisti, piante ed animali.

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