molecole

le molecole che la natura non sa fare

Ci sono cose che la natura non sa fare.A. Kircher: Magneticum Naturae Regnum. Raffigurazione alchemica della Natura (1667) E fra queste vi sono anche tanti tipi di molecole, che in fondo non sono altro che le unità composizionali fondamentali di “cose” più ampie ed organizzate.   Più nello specifico, ci sono pezzi di molecole, specifici raggruppamenti di atomi che la natura, nella sua espressione vegetale, animale, fungale o batterica, non è in grado di mettere insieme, ovvero di sintetizzare attraverso le vie sintetiche naturali, ovvero le cosiddette vie biosintetiche.

Il fatto che gli esseri viventi si siano evoluti e perfezionati nel tempo per effettuare alcune (a dire il vero moltissime!) trasformazioni biochimiche e non altre pur possibili (tanto che l’uomo oggi le realizza a livello di laboratorio o industriale, talvolta in condizioni neanche così estreme come si potrebbe immaginare) non è in molti casi legato a condizioni di oggettiva incompatibilità con la natura biologica dell’essere vivente, ma ad un semplice fattore di casualità, variabile sempre fondamentale nel gioco dell’evoluzione e che crea molto spesso le basi per la successiva selezione naturale, ed eventualmente ad un fattore di non particolare convenienza evolutiva.

tert-butyl radical Giusto per fare un esempio, è pienamente concepibile che all’interno di un essere vivente, almeno così come li possiamo incontrare sul nostro pianeta, non possano avvenire reazioni di fissione nucleare; più curioso è il fatto che un banale gruppo di atomi formato da 4 carboni, il cosiddetto tert-butile, noto anche come 1,1-dimetiletil (in figura) non compaia, almeno a quanto mi è dato sapere, in nessuna molecola sintetizzata da piante, animali, funghi o batteri.    Continua...

il chimico stratega e la sfida della sintesi asimmetrica

di Nadia Di Blasio

Ultimamente mi è capitato abbastanza spesso di entrare in negozi di giocattoli e con mia grande meraviglia ho scoperto diverse cose: ho realizzato che sono entrata in una nuova fase della mia vita che inevitabilmente mi sorprende anche a frequentare negozi di giocattoli; ho scoperto che attualmente ci sono davvero tantissimi giocattoli un po’ per tutti i gusti e per le diverse inclinazioni dei bimbi e che io ne conosco davvero pochi   …eppure puzzlequalcuno resiste di generazione in generazione!!!   Per esempio le costruzioni hanno sempre il loro fascino così come anche i puzzle che spesso hanno segnato la nostra infanzia e ci hanno visti passare da quelli con pochissimi e grandissimi pezzi, a quelli con tanti pezzi, magari in bianco e nero e con difficoltà sempre maggiori.
Vi starete forse chiedendo come mai in un articolo che dovrebbe parlare di chimica si parla di giochi, costruzioni e puzzle…  il mistero si svelerà presto.

Quando vediamo un qualsiasi oggetto difficilmente ci chiediamo come è stato realizzato oppure quello a cui siamo interessati in genere sono solo le ultime fasi di costruzione di quell’oggetto: l’assemblaggio dei vari componenti o l’attribuzione di una forma precisa; raramente la nostra immaginazione si avventura nel microscopico per chiedersi come è stata preparata la molecola che conferisce particolari proprietà al nostro oggetto.   Continua...

che cos’è un legame chimico?

Due atomi che stabiliscono una connessione reciproca tale per cui il binomio che ne deriva risulta maggiormente favorito rispetto alla permanenza degli stessi atomi in forma isolata, si dice che stabiliscono un legame, ed in particolare un legame chimico.
legame chimico e minimizzazione energia potenziale fra due atomi di idrogenoAltresì possiamo dire che si ha un legame chimico quando una forza tiene uniti più atomi fra loro, pervenendo così ad uno stato di aggregazione ed organizzazione della materia di ordine superiore rispetto a quello atomico, come ad esempio una molecola, un cristallo o una sostanza allo stato condensato (liquido o solido).
La chimica prende la mosse proprio da qui: non dagli atomi in sé stessi, che come abbiamo già avuto modo di discutere in precedenti interventi rappresentano forse un oggetto di maggiore interesse dei fisici che non dei chimici, quanto dalla possibilità di questi atomi di stabilire dei legami l’un l’altro.    La formazione stessa dei legami, la loro natura, la loro forza, la possibilità di spezzarli ed eventualmente di permutarne la connettività (in pratica quale atomo sia legato con quale altro) sono fra i concetti più basilari che stanno a monte dell’intera scienza chimica.

A rigore non sarebbe neppure così corretto, anche se lo fanno in molti, affermare che dal legame fra due o più atomi si formano necessariamente molecole: come avremo modo di argomentare più avanti, infatti, a seconda del tipo di legame potrà trattarsi sì di molecole, ma eventualmente anche di altri generi di assemblati che possono prendere nomi diversi (es. Continua...

perchè mangiamo? Le ragioni dell’alimentazione, dal punto di vista del chimico

COSA SIGNIFICA ALIMENTARSI

L’alimentazione è il modo con il quale le sostanze chimiche presenti in natura entrano a far parte della realtà biologica di un vivente, costituendo le basi imprescindibili per la sua crescita, il suo mantenimento energetico e la sua corretta funzionalità.
esempio di alimentazione in un organismo eterotrofoRestringendo il campo al seppur vastissimo ambito di noi organismi eterotrofi, le piante e gli animali che mangiamo diventano parte di noi in funzione delle sostanze chimiche che li compongono.   La composizione chimica di un essere vivente diventa per tanto la chiave che giustifica, pilota e traghetta in qualche modo la trasmutazione, per molte culture ritenuta una sorta di magia un po’ macabra ma sicuramente sacra, di un essere vivente in un altro.

La chimica, le sostanze chimiche semplici, quindi non le cellule o i tessuti che pure li contenevano in origine, rappresentano cosa un organismo eterotrofo va a cercare in un alimento, per quanto esso possa essere introdotto nel nostro apparato digerente in forma estremamente complessa.  Possiamo anche pensare di ingoiare un’aringa intera, completa di testa e di coda: se mai riusciremo a digerirla, quello che passerà effettivamente nel nostro corpo, ovvero nel flusso sanguigno, e da lì ai vari organi, saranno sostanze chimiche semplici, specie chimiche ben definite, riportabili ad una struttura molecolare perfettamente definita e di solito neanche particolarmente complessa.   Continua...

il sapore dei cibi: un micro-cosmo di molecole

INTRODUZIONE

Cuocere gli ingredienti in modo separato e poi unirli nel piatto non è la stessa cosa che metterli già insieme durante la cottura.   Ed allo stesso modo mescolare insieme gli ingredienti senza cuocerli, come in una sorta di insalata a freddo, da ragione di un gusto del nostro piatto che non ha nulla a che fare con quello che si raggiungerebbe in seguito alla cottura.
roast beef Mescolare e cuocere insieme: questo sembra essere il segreto per generare nuovi sapori, quelli che la tradizione e l’arte culinaria hanno saputo concepire negli anni, da un capo all’altro del mondo, attraverso infinite ricette.    Una grandissima ovvietà verrebbe da dire, senza alcun particolare stupore, come ci sembrano ovvi un pò tutti i fenomeni a fianco dei quali siamo cresciuti fin da piccoli, almeno fino al momento in cui proviamo a domandarci qualche perché.   Perchè perché fra gli ingredienti, con l’energia del calore, capita qualcosa, qualcosa come vedremo in realtà di estremamente complesso, talvolta a malapena decifrabile anche dagli stessi chimici, che porta come risultato finale quello della creazione di sapori e di profumi nuovi, dei quali gli ingredienti iniziali erano essenzialmente privi?

Anche senza essere uno scienziato, ciascuno di noi è ormai consapevole che ogni profumo ed ogni sapore che percepiamo è motivato e trova riscontro in qualche molecola, raramente di un tipo soltanto, nel più dei casi da molte, moltissime, anche centinaia di “specie chimiche” diverse naturalmente presenti e mescolate fra loro nei prodotti a formare una miscela avente una composizione qualitativa e quantitativa piuttosto definita e caratteristica di quel prodotto.     Continua...

come eliminare gli odori dal frigo

Su come eliminare gli odori non proprio gradevoli di alcuni alimenti dal frigorifero di casa, evitando fra l’altro che ne vengano contaminati alimenti che dovrebbero restarne privi, ne sono già state dette tante.

frigorifero di casa, pieno di cibi, dove talvolta gli odori si mescolano e si accumulano sgradevolmente Le nostre mamme e le nostre nonne ci hanno tramandato metodi che vanno dal lavaggio delle pareti del frigo con una spugnetta imbevuta di aceto bianco allo stesso lavaggio praticato però con il bicarbonato di sodio sciolto in acqua, passando per il succo di limone fino a proporre di sistemare una vaschetta con del bicarbonato in polvere in un angolo del frigorifero.    Non sarò di certo io in questa sede a causare conflitti generazionali affermando che questi metodi siano inutili, però già in premessa volevo richiamare l’attenzione su due aspetti relativi a questi approcci, indipendentemente dal fatto che essi siano o meno efficaci, prima di proporre la mia soluzione alternativa.

Il primo problema di questi interventi è che essi solitamente prevedono un qualche lavaggio delle pareti: soluzione questa che anche fornendo risultati accettabili avrebbe senso solo su di un frigorifero nuovo o comunque svuotato, richiederebbe di tenerlo aperto per un lungo periodo e quindi non è adatto per un apparecchio in funzione e con dentro gli alimenti ed infine, diciamolo pure… richiede pur sempre un certo investimento di tempo per essere realizzato. Continua...

come possiamo trasformare un profumo in una matrice numerica… e viceversa!

Un profumo, un olio essenziale, un frutto aromatico: quello che il nostro naso percepisce odorando un fiore o spesso anche semplicemente assaggiando un alimento, come molti sicuramente sanno, è solitamente un insieme di decine, per lo più centinaia di molecole diverse, in differenti rapporti quantitativi fra loro.
rosa L’approccio conoscitivo tipico per descrivere in modo univoco la complessità di un profumo, nonché per riuscire successivamente a riprodurlo, è quello di tradurre la sua composizione in una stringa numerica o meglio ancora una matrice bi- o tridimensionale.
Per fare questo dobbiamo utilizzare in primo luogo una tecnica di risoluzione che separi i singoli componenti (molecole) della miscela complessa (1° dimensione della matrice) e su ogni componente separato intervenire con una tecnica analitica che fornisca un responso coerente con la struttura della molecola separata (2° dimensione).

Mi spiego meglio.

Sui metodi di separazione a cui sto pensando, che vanno sotto il nome generico di “cromatografia”, si tengono interi corsi universitari, girano intere aziende di strumentazione scientifica ed esistono decine di riviste specializzate. Non me ne vogliano quindi gli esperti nel settore (io stesso utilizzo queste tecniche da circa 15 anni!) se in questa sede semplifico il tutto dicendo che la cromatografia è in ultima istanza un metodo per separare una miscela nei suoi componenti sulla base del tempo. Continua...

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