UNA MOLECOLA SPECIALE: l'ACQUA

Avete mai pensato come possono sopravvivere gli animali dei poli immersi in acque ghiacciate a temperature molto al di sotto dello zero? Avete mai pensato a come fanno a disciogliersi le molecole nell’acqua? Bene, tutte queste proprietà sono insite nella natura del legame idrogeno. Questo, instaurandosi tra le molecole di acqua, conferisce alle soluzioni acquose una notevole coesione interna; inoltre le deboli interazioni causate dal legame idrogeno sono fondamentali per i processi biologici, perché possono facilmente formarsi e rompersi a seconda delle necessità fisiologiche.

Le proprietà fisiche determinate da questo tipo di legami permettono all’acqua di diminuire la sua densità al diminuire della temperatura, in quanto la quantità di molecole interagenti diminuisce (vedi foto ). Ciò permette alle enormi lastre di ghiaccio di galleggiare sull’acqua isolando dal freddo gli strati più profondi degli abissi, permettendo alla vita di continuare.

La dinamica della vita (ed è qui che intervengono le proprietà chimiche dell’acqua conferite dal legame idrogeno) necessita di cambiamenti rapidi nelle interazioni intra- ed inter-molecolari, cosa che non sarebbe possibile se tali interazioni avessero forze di legame troppo elevate.

I legami idrogeno entrano in gioco anche nella genetica e più precisamente nell’appaiamento delle due eliche del DNA, nel processo di trascrizione e di traduzione.

La formazione del legame idrogeno conferisce inoltre  all’acqua la capacità di sciogliere molecole sia organiche che inorganiche.( Il sangue è formato da acqua , per mezzo della quale trasporta molecole, sali e nutrienti )

LEGAMI CHIMICI

Un film chiaro e semplice per gli appassionati di chimica della II B

AREA DEI POLIGONI REGOLARI

 Per capire meglio come si trova l'area di un poligono regolare, cliccare qui  ( da Rolloweb):

ANTOINE LAVOISIER.......CHI ERA COSTUI?

Lavoisier è conosciuto come il “padre” della chimica moderna.
In realtà non è l’unico fondatore della chimica, ma la sua storia personale e la sua bravura di sperimentatore lo hanno fatto diventare un vero mito

• È vissuto durante l’Illuminismo e durante la Rivoluzione Francese
• Apparteneva alla ricca borghesia
• Aveva risorse economiche (e quindi mezzi per fare esperimenti) quasi illimitati
• Era favorevole ad una monarchia liberale e costituzionale
• Prima della Rivoluzione, tra le sue varie attività c’era anche la riscossione delle tasse…
• E’ stato condannato a morte (ghigliottinato) durante il Terrore

A quel tempo si conoscevano una trentina di elementi e molti composti, ma tutto era bloccato dalla teoria del flogisto. La teoria del flogisto era stata inventata da Georg Stahl alla fine del ‘600 per spiegare la combustione e l’emissione di calore. Il flogisto era ritenuto una sostanza particolare, contenuta in altre sostanze e avente come caratteristica il “caldo”. Noi adesso sappiamo che nei legami chimici di molte molecole, (soprattutto dei combustibili) è contenuta una forma di energia (energia chimica) che si libera quando si rompono i legami molecolari.

Henry Cavendish

Nel 1776….. Henri Cavendish crede di aver identificato il flogisto. Questa la reazione del suo esperimento con il sodio:

Na (contenente Flogisto)+HCl = NaCl + Flogisto (gas)

L’esperimento è una bella reazione chimica, ma l’interpretazione è completamente errata. Il gas che effettivamente si ricava è idrogeno, non flogisto, e non proviene dal sodio, ma dalla molecola dell’acido.
La corretta interpretazione della reazione del suo esperimento è:
Na + HCl = NaCl + H2

Anzi,
2 Na + 2 HCl = 2 NaCl + H2

(per fare in modo che le quantità dei reagenti siano uguali alle quantità dei prodotti)

Nel 1772 Lavoisier mette in crisi la teoria del flogisto, bruciando zolfo.
Noi sappiamo che è S+O2 = SO2 + calore e luce, ma nel ‘700 credevano che fosse……
S (contenente flogisto) = S (senza flogisto) + flogisto libero, sottoforma di gas e calore.
Ovviamente, dopo la combustione, lo zolfo, avendo perso flogisto, peserà di meno…

Invece, pesando accuratamente…… Lo zolfo bruciato pesa di più! Come mai?!?
Prova a guardare la reazione all’inizio del riquadro…

Lavoisier era un vero scienziato moderno; misurava con precisione pesi, volumi e spesso anche la pressione delle sostanze che faceva reagire e di quelle che otteneva. Così nel 1789 è riuscito a dimostrare la

Legge di conservazione della massa
o
Legge di Lavoisier:
In una reazione chimica, il peso dei reagenti è uguale al peso dei prodotti

(Vedi a fianco il “Trattato di chimica elementare”)





Il GRANDE ESPERIMENTO

L’esperimento ideato da Lavoisier si basa su due reazioni che avvengono scaldando il mercurio a temperatura media e a temperatura alta:

Prima:
Hg + O2 = HgO

Poi:
HgO = Hg + O2

In pratica, prima il mercurio si ossida, poi la molecola dell’ossido si divide, riformando mercurio e ossigeno.

La prima fase, chiamata di calcinazione dura ben 12 giorni (!!!), al termine dei quali Lavoisier misura che l’aria contenuta nell’ampolla ha perso circa 1/6 del volume (cioè l’ossigeno che ha reagito con il mercurio). Lavoisier osserva anche che nell’aria rimasta (i 5/6 di quella di partenza) le candele si spengono immediatamente e un topolino non riesce a respirare.

Nella seconda fase Lavoisier utilizza la calce di mercurio appena prodotta (HgO) riscaldandola ad alta temperatura in modo da rompere la molecola, liberando un gas. Ovviamente la quantità di gas così prodotto corrisponde a quell’ 1/6 che era scomparso nella prima fase.
E adesso le candele messe in questo gas bruciano con luce abbagliante……… infatti è O2 puro…. Nel 1777 questi risultati furono presentati all’Accademia Reale: il flogisto non esiste, le combustioni e le calcinazioni (= ossidazioni) tolgono l’aria vitale (= ossigeno) dall’aria comune.

SISTEMI DI NUMERAZIONE

Appunti sul sistema di numerazione e sulla forma polinomiale di un numero. Andate qui

RELAZIONE DI EULERO

Leonard Euler fu un grande matematico svizzero del 1700.
Più in generale, la formula di Eulero afferma che per l'intera classe dei poliedri convessi, ma anche per la più vasta gamma dei poliedri a superficie semplicemente connessa (detto banalmente, quei poliedri che non presentano "buchi" o "manici"), vale l'uguaglianza:
                                                                               
                                                                        F - S + V = 2

Consideriamo ad esempio l'icosaedro. Non è facile contare le facce, gli spigoli e i vertici direttamente sul solido. Si corre il rischio di perdere il conto o di dimenticare qualche elemento.
Se invece osserviamo lo sviluppo sul piano possiamo seguire tre fasi.
 Prima fase: contare le facce.
Nel nostro caso sono 20 triangoli;
Seconda fase: calcolare il numero degli spigoli.
Calcoliamo il numero totale dei lati di 20 triangoli: 20*3 = 60 lati
Osserviamo che in ogni spigolo vengono a coincidere 2 lati, perciò gli spigoli sono 60/2 = 30.
In generale: num. spigoli = num. lati/2.
Terza fase: calcolare il numeri dei vertici.
Si applica la formula di Eulero:
V = S - F + 2

SOLIDI PLATONICI

Si dice Solido Platonico un poliedro convesso avente per facce poligoni regolari congruenti e gli spigoli e i vertici equivalenti.

I solidi Platonici, detti anche regolari, sono cinque:

Il nome di ogni figura deriva dal numero delle sue facce: il tetraedro ne ha 4, l'esaedro 6, l'ottaedro 8, il dodecaedro 12 e l'icosaedro 20.

Ma perché sono solo 5? Soltanto triangolo equilatero, quadrato e pentagono regolare possono essere facce di un poliedro regolare: in un vertice di un poliedro devono infatti convergere almeno 3 facce, e tali facce non devono stare sullo stesso piano; quindi la somma dei loro angoli deve essere minore di 360°.

Ogni angolo di un triangolo equilatero misura 60°, è quindi possibile far convergere in un vertice 3 facce (60° X 3 = 180°), formando un tetraedro; 4 facce (60° X 4 = 240°), formando un ottaedro; 5 facce (60° X 5 = 300°), formando un icosaedro; ma non è possibile far convergere 6 triangoli regolari in un vertice perché 60° X 6 =360° e le facce si troverebbero tutte sullo stesso piano.

Ogni angolo di un quadrato misura 90°, è quindi possibile far convergere in un vertice solo 3 facce (90° X 3 = 270°), formando un esaedro; perché convergendone 4 si troverebbero sullo stesso piano (90° X 4 = 360°).

Ogni angolo di un pentagono regolare misura 108°, è quindi possibile far convergere in un vertice solo 3 facce (108° X 3 = 324°), formando un dodecaedro; perché non è possibile convergere 4 facce, infatti 108° X 4 = 432°, che è maggiore di 360°.

Ogni angolo di un esagono regolare misura, infine, 120°, e convergendo 3 facce in un vertice queste si troverebbero sullo stesso piano (120° X 3 = 360°).


Perché i cinque solidi si dicono platonici?

Ebbene il motivo di tale nome è da ricercarsi nel fatto che Platone associa il tetraedro, l’ottaedro, l’esaedro, e l’icosaedro rispettivamente a quelli che erano allora ritenuti i quattro elementi costituenti qualunque oggetto  naturale: fuoco, aria, terra, e acqua. Si riteneva infatti che qualsiasi oggetto contenesse (come microcosmo) percentuali diverse di queste quattro sostanze (cioè di questi quattro solidi) e tali differenze determinano il “carattere” dell’oggetto: così, ad esempio, la pagina di un libro è formata da un po’ di terra ( è solida ed ha una forma rettangolare definita), un po’ di acqua ( si può deformare), un po’ di fuoco (brucia), un po’ di aria (fa fumo).
Il dodecaedro veniva associato all’immagine del cosmo intero, realizzando la cosiddetta quintessenza, ovvero l’elemento costitutivo dei corpi celesti