Area Scientifica

Untouchable: la formula non si tocca!
Prof. ssa Filomena Velleca

Untouchable: la formula non si tocca!

A cura di il 24 Apr 2013 | Nessun commento

“Nulla si crea e nulla si distrugge ma tutto si trasforma” … Ogni trasformazione della materia può essere pensata come un’avventura durante la quale gli atomi delle sostanze di partenza, i reagenti, rompono i legami che li tenevano uniti e ne formano altri con atomi partner diversi. Le sostanze finali o prodotti sono il risultato di tale cambiamento. Molto spesso una reazione qualunque si trova scritta così: aA + bB cC + dD dove A e B maiuscole sono le sostanze reagenti quelle cioè che si trasformeranno in sostanze diverse, dette prodotti e rappresentate nell’equazione dalle lettere C e D maiuscole. I coefficienti a,b,c e d minuscoli indicano quei numeri che si antepongono alle formule, affinché di qualsiasi elemento coinvolto nella trasformazione sia presente lo stesso numero di atomi, sia a destra che a sinistra dell’equazione chimica. Non è pensabile ad esempio, ottenere due molecole di acqua, H2O e quindi 4 idrogeni e 2 ossigeni, partendo da 3 idrogeni ed un solo ossigeno. La reazione bilanciata relativa alla sintesi dell’acqua è infatti: 2H2 + O2 è 2H2O. Sarebbe assurdo scrivere, invece: H4 + O2 è H4O2; infatti le speci H4 e H4O2 non corrispondono alla reale composizione delle molecole di idrogeno e di acqua rispettivamente. Attenzione dunque a quei coefficienti: essi si antepongono alle formule e mai si inseriscono a pedice degli elementi che compaiono nella formula dei composti, siano essi i reagenti, siano essi i prodotti. Le formule durante il bilanciamento non si toccano……………mai! Esse infatti rappresentano sostanze le cui proprietà sono definite proprio dal particolare rapporto di combinazione con cui gli atomi degli elementi, che le formano, possono legarsi (Legge di Proust). Il corretto utilizzo del linguaggio chimico permette di descrivere in maniera precisa e sintetica, mai ambigua, i processi di trasformazione della materia. Tale linguaggio può sembrare talvolta difficile, basta però mettersi d’accordo sul significato dei simboli ed il gioco di traduzione è fatto. Così per rispondere a quesiti come: “Quanto idrogeno e quanto ossigeno ci sono in un bicchiere d’acqua?” o “Quanto sodio c’è in un grammo di sale da cucina?” ma anche “Quanta acqua occorre per “spegnere” un quintale di calce viva?” e infine “Quanto tiosolfato occorre come antidoto contro l’avvelenamento da cianuro?” possiamo...

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E’ solo questione di tempo
Prof. ssa Filomena Velleca

E’ solo questione di tempo

A cura di il 24 Apr 2013 | Nessun commento

Esplosioni ed erosioni sono trasformazioni della materia che hanno bisogno di tempi molto diversi perché i loro effetti siano evidenti. Si tratta di trasformazioni spontanee, aventi velocità estremamente diverse. Una reazione chimica è tanto più veloce quanto più elevata è la concentrazione dei reagenti e quanto più è elevata la temperatura alla quale avviene. La velocità della trasformazione dipende inoltre dalla natura dei reagenti. Se la reazione avviene in fase eterogenea, ad esempio tra un reagente solido ed uno liquido o gassoso, diventa molto importante la superficie di contatto tra i reagenti stessi. Immaginiamo di trattare con dell’acido cloridrico un pezzetto di marmo: si formeranno delle bollicine di gas e la scaglietta di marmo inizierà a ridursi di volume. Se usassimo la stessa quantità di acido ed un’uguale massa di marmo, ma ridotta quasi in polvere, osserveremmo ancora le bollicine di gas e la scomparsa del marmo ma questa volta in un tempo molto più breve. Per approfondire il discorso, immaginiamo le molecole dei reagenti come dei minuscoli corpi in continuo movimento. Conseguenza inevitabile del loro moto sfrenato è l’urto tra particelle che può talvolta portare alla rottura dei legami chimici (teoria delle collisioni). È proprio grazie a ciò che possono formarsi nuovi legami, che generano i prodotti della reazione. Questo modo di guardare alla reazione ci consente di interpretare le osservazioni fatte prima: se la concentrazione dei reagenti aumenta, c’è da aspettarsi che aumentino anche gli urti tra le molecole. Non tutti gli urti saranno efficaci, cioè in grado di rompere i legami, ma sicuramente aumenterà la probabilità di ottenere i prodotti. Non tutte le molecole, cioè, hanno energia sufficiente per rompere i legami (urto efficace), ma se la probabilità degli urti aumenta, migliora anche la probabilità che si verifichino urti efficaci. Ma cos’è in pratica l’efficacia dell’urto tra molecole? Facciamo un esempio semplice: l’urto frontale tra due auto che sfrecciano a tutta velocità, ha conseguenze ben diverse da quello tra due auto che si strisciano di fianco in un parcheggio… il primo urto è ben più “efficace” del secondo. E aumentando la temperatura dei reagenti, aumenterà l’energia di moto delle particelle. Sarà come trovarsi di fronte un sistema di minuscoli corpi ultra sfrenati, che nello spazio di...

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In… relazione
Prof. ssa Antonella Picciocchi

In… relazione

A cura di il 24 Apr 2013 | Nessun commento

Capita a tutti di dover organizzare ed ordinare gli oggetti più svariati, come i nostri documenti o i file sul nostro Pc; in questo caso, raccogliamo i file nelle cartelle, riunendo i file che contengono elementi In… Relazione tra loro. Quindi, organizzare un insieme vuol dire ripartire i suoi elementi in gruppi. Se vogliamo mettere ordine fra tutte le foto che si trovano nell’hard disk del nostro PC, bisogna creare un criterio che indichi quali fotografie devono stare in un gruppo, e quali in un altro; due foto si troveranno nello stesso gruppo, se fra loro c’è una certa Relazione, per esempio se sono state scattate nella stessa occasione, o nello stesso anno. In entrambi i casi, le fotografie risulteranno organizzate ed ordinate. Definire una Relazione significa quindi stabilire un legame tra due elementi di uno stesso insieme o di due insiemi diversi. Prendendo in considerazione un unico insieme, è possibile identificare particolari tipi di relazioni. Se l’Amministrazione di una città volesse migliorare il sistema dei mezzi di trasporto, potrebbe decidere di catalogare e raggruppare tutti gli studenti In….. Relazione al mezzo di trasporto che utilizzano per andare a scuola. Allora si potrebbe stabilire tra gli studenti la seguente relazione: xRy (x è in relazione con y) se “x è uno studente che utilizza lo stesso mezzo di trasporto dello studente y”. Questa relazione è: riflessiva perché ogni studente utilizza un mezzo di trasporto per andare a scuola: xRx; simmetrica perché se lo studente x utilizza lo stesso mezzo di trasporto dello studente y, è vero anche l’inverso: xRy → yRx; transitiva perchè se x utilizza lo stesso mezzo di trasporto di y e y quello di z allora anche x utilizza lo stesso mezzo di trasporto di z : se xRy e yRz → xRz. Essendo riflessiva, simmetrica e transitiva, questa è una Relazione di Equivalenza che permette di ordinare gli studenti secondo un criterio di ripartizione. Nello stesso modo, è possibile suddividere in vari sottoinsiemi gli studenti di una scuola, introducendo diverse Relazioni di Equivalenza: xRy se “x è uno studente della stessa sezione di y” oppure… xRy se “x è uno studente della stessa età di y”. I sottoinsiemi che si vengono a formare, chiamati Classi...

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La viabilità nelle cellule
Prof. ssa Maria Teresa Panico

La viabilità nelle cellule

A cura di il 24 Apr 2013 | Nessun commento

  Il transito delle particelle nei liquidi e nelle cellule non avviene a caso, ma dipende dalla grandezza, dalla polarità e dalla concentrazione delle molecole che li compongono. Cosa accade se aggiungi una zolletta di zucchero ad un bicchiere pieno d’acqua? Dopo un po’ l’acqua del bicchiere risulterà tutta dolce. Come si spiega quello che è accaduto? Lo zucchero si sposta dalla zona dove è più concentrato, verso la zona dove è meno concentrato, cioè si distribuisce secondo un gradiente di concentrazione, e in breve il movimento continuo delle particelle di zucchero renderà dolce tutta l’acqua, essendo la concentrazione diventata uniforme. Questo processo è detto diffusione passiva, ed è un movimento spontaneo di particelle che avviene senza utilizzare alcuna energia. Tale processo è molto frequente nelle cellule, e consente ad alcune molecole come l’ossigeno, l’anidride carbonica e l’acqua di attraversare la membrana cellulare. Zuccheri, sali minerali e aminoacidi, invece, non possono attraversare la membrana spontaneamente, perché sono troppo grandi o perché presentano una carica elettrica. Il loro passaggio avviene sempre secondo gradiente, ma grazie alle proteine di membrana, dette proteine canali, che creano una sorta di corsia preferenziale per agevolare l’ingresso nella cellula di una determinata sostanza; questo processo è chiamato diffusione facilitata. La membrana cellulare, quindi, si lascia attraversare dall’acqua (solvente) ma non da zuccheri o sali minerali (soluto). L’acqua è il principale solvente presente nelle cellule e serve a sciogliere tantissime sostanze; la sua diffusione attraverso una membrana è detta osmosi. Quando una membrana separa due ambienti che presentano concentrazioni diverse, l’acqua spontaneamente si sposta verso la zona dove la concentrazione del soluto è maggiore, come se il soluto attraesse il solvente che si trova al di là della membrana semipermeabile. Una cellula può trovarsi immersa in ambienti diversi e si può osservare che: se una cellula è immersa in una soluzione nella quale la concentrazione dei soluti è maggiore della propria (soluzione ipertonica) la cellula perde la propria acqua e si raggrinzisce. se la cellula si trova all’interno di una soluzione con minor contenuto salino (soluzione ipotonica) essa assorbirà l’acqua dall’esterno e si gonfierà. Nelle soluzioni isotoniche, invece, i due ambienti presentano la stessa concentrazione, le molecole d’acqua attraversano la membrana nelle due direzioni in ugual...

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