chimica applicata, appunti tratti da video youtube, Appunti di Chimica

Scarica chimica applicata, appunti tratti da video youtube e più Appunti in PDF di Chimica solo su Docsity! CHIMICA APPLICATA (chimica con Jessica) Le trasformazioni chimiche nella vita quotidiana (1) - Qual è la differenza tra trasformazioni chimiche e fisiche? TRASFORMAZIONI CHIMICHE → trasformazioni in cui ottengo un nuovo prodotto, ad es quando faccio una torta. Quasi sempre sono irreversibili (cioè non posso tornare indietro e riottenere gli ingredienti della torta) TRASFORMAZIONI FISICHE → spesso reversibili (si torna indietro) e non ottengo un nuovo prodotto, ad es sciogliere il ghiaccio (è una trasformazione fisica perchè se lo rimetto in freezer si torna a congelare) - Reazioni/ trasformazioni chimiche della vita quotidiana COMBUSTIONE → triangolo del fuoco La combustione è una reazione che alla fine è una redox. Come si scatena? Abbiamo un combustibile (che è la legna), un comburente (che è l’ossigeno), vado a innescare la reazione (quindi devo dare una scintilla con il classico accendino) e ottengo 3 prodotti: energia (quindi sottoforma di calore), CO2 e acqua. Questa è una reazione redox perchè abbiamo un ossidante (ossigeno), combustibile (che è la legna, che è il riducente) e l’innesco. Quindi riducente e ossidante (red ox). Questa reazione chimica è anche quello che avviene tutti i giorni alla fine nelle nostre cellule (anche noi siamo macchine che lavorano a combustione). Il nostro combustibile è il glucosio, il comburente è l’ossigeno e l’innesco sono tutti gli enzimi che abbiamo nel nostro corpo. Tant’è che questa reazione vista al contrario è esattamente la reazione che fanno le piante (fotosintesi): le piante usano energia solare, CO2 e acqua per dare ossigeno e glucosio. Quindi la combustione è una reazione che vediamo tutti i giorni, anche quando siamo in cucina. OSSIDAZIONE L’ossidazione è la reazione per cui a un substrato (mettiamo ad esempio questo pannello in corten) vengono strappati gli elettroni (filastrocca: ossidante brigante, l’ossidante strappa gli elettroni) quindi abbiamo un substrato alla fine ossidato con gli elettroni che sono usciti. Quello nella foto è un acciaio corten → si va a ossidare questo acciaio quindi gli vado a mettere sopra una patina ossidata che dà questo colore marroncino (patina brunastra di agente che è già stato ossidato, è un’ossidazione controllata) e in questo modo riesco ad evitare i danni dell’ossidazione perchè questo substrato è già ossidato (rimane così anche se ci sono intemperie). PASSIVAZIONE DELL’ALLUMINIO Si utilizza a livello industriale l’alluminio, viene ricoperto con un ossido. → cella galvanica (dx) è la pila. Questa in particolare si chiama pila Daniell: ho due elettrodi (uno di rame, uno di zinco) immersi in due soluzioni del loro sale, in questi becher (semicelle) avviene una reazione chimica e vado a creare corrente elettrica, da una parte (all’anodo) avviene l'ossidazione mentre al catodo la riduzione. Invece la cella elettrolitica è il contrario: usa energia elettrica per fare avvenire la reazione chimica; ad es in questo processo per la produzione dell’alluminio vado a mettere l’alluminio dentro questa vasca, viene applicata una differenza di potenziale agli elettrodi , vado a rompere questo ossido di alluminio, l’alluminio va verso il polo negativo, il resto del sale è negativo quindi va verso il polo positivo (l’elettrodo positivo), ottengo l’alluminio puro che viene colato in questa vasca, questo è il processo Al El route. DENATURAZIONE DELLE PROTEINE Ogni volta che cuciniamo, la proteina (che è come se fosse un filo attorcigliato perchè ci sono legami, come i legami a H che la tengono arrotolata; deve stare arrotolata perchè la proteina ha una sua forma che è data dall’arrotolamento, spesso sono a forma di mano che serve per prendere delle cose, ad es gli enzimi sono proteine a forma di mano che servono per velocizzare le reazioni chimiche perchè prendono pezzi e spostano quindi devono avere una certa forma) se la vado a scaldare questi legami si rompono e la proteina perde la sua funzione biologica. Ad esempio l'uovo: l’albumina è una proteina trasparente, se la metto sul fuoco cambia colore e diventa bianca perchè si è denaturata. Ad esempio se scaldo miele vado a distruggere gli enzimi che ci sono dentro. → reazione che permette l’imbrunimento del cibo quindi crosta del pane, carne, es se metto salsa barbecue su carne. Avviene reazione tra proteine/ gli amminoacidi (carne) e gli zuccheri e si va a formare una crosticina imbrunita con un aroma. In realtà non c’è una reale spiegazione perchè sono coinvolte tantissime molecole nel cibo quindi non è una reazione del tutto chiara. L’unica cosa che hanno visto è che funziona molto bene con recipienti di alluminio. Questa è la reazione più importante che si fa in cucina. → altra reazione è quella tra aceto e bicarbonato: molto comune, utilizzata anche per pulire, ad esempio se devo pulire il forno metto aceto e bicarbonato e si dice che in questo modo il forno si può pulire, in realtà si forma un sale e si sviluppa questa schiuma perchè si forma CO2 (gas che poi viene liberato e abbandona l’ambiente di reazione, vedi freccia gialla che va su); in realtà si potrebbe pulire il forno o con l’aceto da solo o col bicarbonato. Metto acido acetico con bicarbonato di sodio. CH3COOH è un acido quindi l’H (rosso) se ne va perchè l’acido perde l’H, perde protoni l’acido, gli elettroni di questo legame se li tiene l’ossigeno perchè è l’atomo più elettronegativo dei due. H in rosso se ne va come H+ e qui rimane l’acetato perchè l’anione dopo prende il nome di acetato (-ato) quindi l’acido acetico diventa acetato (che è negativo), con chi si andrà a legare? Della molecola NaHCO3 il positivo è il sodio (Na+), CO3 è l’anione sempre per motivi di elettronegatività quindi si andrà a legare col sodio perchè il - va col + quindi si forma acetato di sodio + H2O (perchè si va poi a formare acqua). La CO2 se può è una molecola molto stabile e quindi se può (appena può) questo CO3 diventa CO2 e se ne va (questo per motivi di stabilità). In laboratorio si mette ad esempio una beuta, si mette dentro l’aceto, nel palloncino attaccato (che prima è sgonfio) pieno di bicarbonato vado a rovesciarlo, il bicarbonato cade nell’aceto, si sviluppa il gas e il palloncino si gonfia (questa reazione si può fare anche col succo di limone, cioè acido citrico, otterrò citrato di sodio). Corretta lettura delle etichette dei prodotti commerciali (2) Cosa trovo sull’etichetta di un prodotto commerciale? Nome del prodotto, elenco degli ingredienti, quantità netta o nominale ecc. Per quanto riguarda gli ingredienti essi sono sempre scritti in ordine di quantità (il primo che trovo sull’etichetta è quello presente in > quantità) → crema spalmabile alle nocciole → il primo ingrediente è lo zucchero, quindi vuol dire che è quello presente in > quantità → la caloria che si trova sulle etichette (caloria alimentare) non è la caloria di joule (quella che si studia in fisica, sono due calorie diverse, sono due unità di misura diverse) Quindi piogge acide si formano perchè va a reagire un’anidride di uno scarico industriale o di un inquinante con acqua e mi dà acido. Questo acido mi va a corrodere i monumenti ma non solo, va anche a rovinare le coltivazioni (perchè rovina foglie, cloroplasti e stomi delle piante), può anche penetrare nel terreno andando quindi a inquinare le falde acquifere. → cambia composizione chimica del suolo: questo è importante anche per quanto riguarda il ciclo dell’azoto (azoto viene lavorato dai batteri che sono nel suolo per diventare disponibile per le piante). Se vado a cambiare la composizione del suolo e magari questi organismi muoiono ho fatto un danno. EFFETTO SERRA Fenomeno ambientale. Ho il sole, la radiazione arriva sulla terra (parte viene riflessa, parte viene assorbita). Poi abbiamo il polo sud in particolare il buco dell’ozono da cui entrano anche i raggi ultravioletti, questo è il motivo per cui in Australia si è registrato il più alto tasso di tumori alla pelle perchè le persone andavano in spiaggia e non si mettevano la crema, lì c’è il buco dell’ozono quindi entravano molti raggi UV e molte persone si sono ammalate. Nell’effetto serra i gas presenti nell’atmosfera invece che uscire questo calore è trattenuto da questi gas. I 4 principali responsabili sono: anidride carbonica (CO2), metano (CH4, che assorbe/trattiene ancora di più il calore, circa 24 volte, ce n’è meno ma trattiene più calore), ossido nitroso (N2O, anche questo esce dagli scarichi industriali) e vapore acqueo (è il più potente gas serra ed è responsabile per circa ⅔ dell’effetto serra naturale quindi anche questa cosa dell'acqua che evapora nel riscaldamento globale è un effetto a feedback che aumenta sempre di più, aumenta sempre di più perchè più l’acqua del mare evapora più vapore acqueo c’è più l’atmosfera trattiene calore). Questi gas intrappolano calore come il tetto di vetro di una serra e per questo vengono chiamati “gas serra”. → spettro di assorbimento IR → abbiamo la CO2 a circa 2500 cm-1 come frequenza/come lunghezza d’onda e il metano circa a 3000 SMOG Abbiamo uno smog tradizionale (anche chiamato smog invernale o smog di Londra perchè dalla rivoluzione industriale, cioè dal 1800, si è iniziato a produrre questo smog) SMOG TRADIZIONALE (INVERNALE) Deriva da carbone. Abbiamo qui lo zolfo e particolato (gli ossidi di zolfo, quelli che causano le piogge acide, vengono o dagli scarichi industriali o dalle macchine perchè lo zolfo è contenuto nella benzina tant’è che adesso almeno in Europa sono obbligati a togliere lo zolfo dalla benzina e quando alle aziende serve lo zolfo per varie produzioni industriali lo vanno a comprare dalle aziende petrolifere proprio perchè le aziende petrolifere devono togliere lo zolfo); (fino a qualche anno fa in America la mercedes non vendeva certi modelli di auto perchè in America la benzina contiene più zolfo quindi la mercedes sapeva che questi motori non avrebbero resistito bene quindi non poteva dare garanzia sul motore se si utilizza quella benzina che contiene zolfo e la mercedes in America non vende alcuni tipi di macchina/motore perchè in America la benzina contiene più zolfo). Questo smog è nocivo alla salute dell’uomo, irritante per gli occhi, per le vie respiratorie e cancerogeno, ma nocivo anche per piante ed ecosistemi acquatici perchè comunque anche la CO2 viene assorbita dal mare e la CO2 con l’acqua di mare (anidride carbonica + acuqa) fa acido carbonico quindi questo aumento di CO2 causa anche una variazione di pH del livello del mare, può essere tossica per ecosistemi acquatici, tant’è che stanno buttando calce anche nel mare per cercare di limitare questo fenomeno (navi stanno buttando calce nel mare Mediterraneo per ridurre il fenomeno) Le zone più inquinate d’Europa sono Londra, Emilia Romagna e la parte dell’Olanda sotto il livello del mare (per una questione di ricircolo d’aria). Navi da crociera che girano nel Mediterraneo inquinano più di tutte le auto d’Europa. Inoltre per la sua acidità è in grado di corrodere edifici e monumenti (lo sappiamo sempre per le piogge acide). Lo smog tradizionale è anche chiamato smog di Londra o smog invernale perchè è più comune d’inverno e con climi freddi e umidi. Dal punto di vista chimico viene chiamato smog riducente. SMOG FOTOCHIMICO (ESTIVO) E’ quello di Los Angeles (osservato qui per la prima volta). Smog fotochimico o estivo o di Los Angeles. Abbiamo ozono, ossidi di azoto e composti organici volatili. La luce solare attiva queste molecole e viene prodotta questa nebbia giallo marroncina che irrita gli occhi, le vie respiratorie, ha effetti sull’ambiente (ad es danni alla vegetazione perchè danneggia i cloroplasti). Gli ossidi di azoto e composti volatili sono prodotti da processi o naturali o dell’uomo. Azoto viene prodotto da mucche (in Emilia Romagna tanti allevamenti bovini, per fare il parmigiano c’è molta NH3, ammoniaca). Oppure le aziende rilasciano questi ossidi di azoto (sono più scarichi industriali o delle auto) Composti organici volatili (COV) sono composti di aziende che fanno dei processi industriali, composti organici, molecole organiche. PM10 (POLVERI SOTTILI) PM10 e PM2,5 vengono entrambe monitorati perchè sono entrambe dannosi. Diametro fino a 10 micrometri. Queste particelle possono veicolare addirittura altre sostanze. Inquinanti principali: polveri sottili, monossido di C… CO (MONOSSIDO DI CARBONIO) Si può trovare anche in casa se ci sono fumatori. E’ uno dei gas più pericolosi. In Asia aria nera (molto inquinata). NOX (OSSIDI D’AZOTO) Quello di Los Angeles. SOx (ANIDRIDE SOLFOROSA E SOLFORICA) E’ il fumo di Londra. Adesso, con le auto elettriche, si utilizzerà sempre meno. Anche questa va a fare piogge acide. Anche l’acido solforico ha odore pungente e irritante (è peggio il solforico del nitrico). PIOMBO (Pb) Adesso le benzine sono senza piombo ma prima veniva usato come antidetonante. Grazie all’EPA si è ridotto il contenuto di piombo nella benzina (in realtà non dovrebbe esserci). In generale adesso si trova meno il piombo come inquinante. OZONO (O3) E’ una molecola molto reattiva che tende a decadere velocemente. La causa non è solo la radiazione solare ma anche quando ci sono i temporali. L’odore della pioggia è un mix tra quello dell’asfalto e quello dell’ozono. BENZENE E’ una molecola ciclica con 6 atomi di C e gli elettroni che ci girano sopra, è un cerchio, è un esagono. Viene monitorata. Non è tanto il benzene ma sono i suoi derivati che vanno a inquinare perchè non sono monitorati tanto quanto lui. Sospetto cancerogeno (quando si va a fare benzina c’è scritto “H50” ). Si insinua nel nostro organismo. DIOSSINE Erano prodotte molto negli anni 80. → rossi sono di 2 tipi: divieto o incendio → gialli: avvertimento (ci sono in ospedale) → azzurro: obbligo → verde: salvataggio → segnale di materiale comburente: c’è la O che ricorda la O di ossigeno, questo cartello c’è anche nei pittogrammi DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE (DPI) E DISPOSITIVI DI PROTEZIONE COLLETTIVA (DPC) → es camice, occhiali, guanti, mascherina, la maschera in basso nell’immagine protegge molto di più di quella azzurra in alto. Ci sono vari livelli di maschere, di guanti ecc → es il cappa aspirante che c’è in laboratorio protegge sia chi lavora sia le persone attorno così come il sistema di aerazione e come gli → tossico → corrosivo La comunità europea ha emanato il regolamento chiamato CLP. Il CLP è la normativa che protegge i lavoratori che usano sostanze chimiche. Dice che tutte le sostanze chimiche devono essere classificate, etichettate e dice in quali contenitori si devono impacchettare. A partire dal 2010 hanno iniziato ad essere modificate le etichette. Adesso sono riconosciute a livello mondiale). Queste etichette non sono più in commercio → differenza tra tossico e irritante: tossico si può morire subito, irritante/ nocivo no però irrita → punto 7: ad es acidi e basi non andrebbero tenuti insieme perchè possono reagire → punto 13: se non si smaltiscono si rischia la galera Ogni volta che compro un reagente chimico c’è un codice sull’etichetta e se vado sul sito posso scaricare la scheda di sicurezza (in italiano si chiama SDS mentre in inglese MSDS cioè material safety data sheet). Si trova tutto in questa scheda di sicurezza. Nella scheda di sicurezza si trovano anche le frasi HS. H significa hazard quindi pericolo, P significa prudence. La frase H dice qual è il pericolo (per es H230: infiammabile), mentre frase P corrispondente è non avvicinare a fonti di calore (es P210: tenere lontano da fonti di calore). Quindi nella scheda SDS se si trova un H225 molto probabilmente nelle prudenze troverò un P210. Ricorda HP. Una volta si chiamavano frasi RS in italiano (R: rischio, S: sicurezza). NORME DEL LABORATORIO → in laboratorio non si dovrebbero neanche portare le sigarette perchè potrebbero assorbire i fumi, alcune sostanze sono volatili e poi una persona se le va a fumare