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Il Liceo Classico Statale S C R A T E con il supporto dell Università degli Studi di Bari p r e s e n t a...

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Presentazione sul tema: "Il Liceo Classico Statale S C R A T E con il supporto dell Università degli Studi di Bari p r e s e n t a..."— Transcript della presentazione:

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2 Il Liceo Classico Statale S C R A T E con il supporto dell Università degli Studi di Bari p r e s e n t a...

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4 Abbiamo scelto una comune famiglia a caso per mostrarvi cosa abbiamo appreso durante questo cammino universitario … … che reazioni invisibili sono responsabili dei fenomeni che ci circondano… Sintesi, scambi, ossidoriduzioni, spostamento di elettroni insomma, sono la base della nostra vita… Andiamo a Springfield e scopriamo perché!

5 Finalmente le belle giornate arrivano, …sole, serenità e tranquillità. Lideale per farsi lunghe passeggiate in compagnia di piacevoli cinguettii di uccelli appena risvegliati, magari proprio in bici!

6 grandi Come al solito, i grandi hanno sempre ragione! Perché ?... copri la bicicletta con un telo impermeabile o cospargila dolio… potresti non ritrovarla più lucida e splendente alla fine dellinverno, ma ricoperta di una patina friabile rossiccia! Cos è avvenuto?

7 M a, l a r u g g i n e c o s è ?

8 Lacqua interviene per aiutare il fenomeno. 2Fe + O 2 + 2H 2 O 2Fe(OH) 2 Ruggine (2Fe 2 O 3 ) termine comune per indicare un processo di corrosione che ha alla base lossidazione del ferro (2Fe 2 O 3 )

9 Perché lacqua e lossigeno hanno inciso così fortemente sul ferro?? Siamo in presenza, di un metallo,il ferro, che esposto allaria,reagisce con lossigeno, ma anche con lacqua, formando un ossido idrato che conserva globalmente le caratteristiche del ferro, ma che è friabile, poroso e fragile, provocando.. La ruggine

10 reazione chimica Di che tipo? E tra quali elementi è avvenuta? E quanto tempo ha impiegato per ridursi in quello stato? Riflettendo sulle nostre esperienze e… scavando nelle nostre conoscenze di chimica, abbiamo compreso che il fenomeno che aveva interessato la nostra bici, era senzaltro una reazione chimica, ma precisamente, Di che tipo? E tra quali elementi è avvenuta? E quanto tempo ha impiegato per ridursi in quello stato?

11 Ma.. Cosè una Reazione Chimica ?

12 Una reazione è un processo chimico, rappresentata con un equazione, in cui due o più sostanze interagiscono, trasformandosi in sostanze con composizione molecolare diversa da quella di partenza. Le sostanze che interagiscono sono dette reagenti, quelle finali prodotti. chimico

13 Alcune reazioni, sviluppandosi, non portano alla variazione del numero di ossidazione, altre sì: queste sono le reazioni di ossido-riduzione.

14 Le reazioni di ossidoriduzioni o redox sono reazioni nelle quali si ha variazione del numero di ossidazione ( n. o. ) di ioni o atomi. Per numero di ossidazione (o stato di ossidazione) si intende la carica che un atomo avrebbe se gli elettroni di legame non fossero condivisi. Definiamo ossidante il reagente che causa l'ossidazione dell'altro reagente e che, quindi, acquista elettroni. Definiamo riducente il reagente che causa la riduzione dell'altro reagente e che, quindi, cede elettroni.

15 Ma le reazioni chimiche,si possono inquadrare in un ottica temporale? Certo!Ogni reazione ha una propria velocità di reazione !

16 Per dimostrarti questo, ti presento un esperimento, divertente e di facile svolgimento!!

17 Le reazioni chimiche sulle quali si basa il funzionamento dellinchiostro simpatico ad orologeria sono le seguenti : I 2 (aq) +C 6 H 8 O 6(aq) -> 2HI (aq) +C 6 H 6 0 6(aq) sviluppoinchiostro ( sviluppo dellinchiostro) 2HI (aq) +H 2 O 2(aq) -> I 2(aq) + 2H 2 0 (l ) Linchiostro simpatico (preparazione dellinchiostro)

18 Per la preparazione dellinchiostro siamo andati avanti come segue : 1) preparazione della soluzione della vitamina C (acido ascorbico) Sciogliamo 1g di vitamina C in 300 ml di acqua in modo da ottenere una soluzione circa di 0.001M

19 2)Preparazione delle soluzioni di iodio Soluzione A Versiamo in una bottiglietta 5ml di iodio + 5 ml di acqua (diluizione 1:1) Soluzione B Versiamo in una bottiglietta 5ml di iodio+ 10 ml di acqua (diluizione 1:2) Soluzione C Versiamo in una bottiglietta 5ml di soluzione di iodio +20 ml di acqua (diluizione 1:4) Soluzione D Versiamo in una bottiglietta 5ml di soluzione di iodio +40ml di acqua (diluizione 1:8)

20 Sarà proprio lo iodio a dare colore allinchiostro che useremo! A seconda del becher in cui intingeremo il pennello la gradazione di colore sarà diversa.

21 3) Preparazione della soluzione trasparente per linchiostro Prendiamo quattro piccoli becker e versiamo in ognuno di essi 10 ml di soluzione di vitamina C, versiamo nei quattro becker progressivamente 5ml delle soluzioni A B C D

22 Utilizziamo i liquidi trasparenti nei quattro becker per scrivere su dei fogli di carta aiutandoci con dei piccoli pennelli o con dei bastoncini cotonati

23 Fare asciugare il foglio dove si è scritto. Per lo sviluppo dellinchiostro: versare in una spruzzetta con nebulizzatore un ugual volume di H 2 o 2 (aq) al 3% e di aceto bianco; spruzzare la soluzione di H 2 O 2 (aq) ed aceto ottenuta nel punto 1 sul foglio di carta sul quale si è scritto Osserviamo il colore della scritta,grazie alla reazione che hanno avuto lo iodio e l aceto nebulizzato!

24 …Quindi, il tempo che gli elementi hanno acquistato, per configurarsi, come inchiostro violaceo sul foglio… velocità di reazione …è il tempo di velocità di reazione di una trasformazion e chimica

25 Velocità di reazione espressa come Variazione nel tempo delle concentrazioni dei reagenti

26 Ogni reazione ha una sua velocità, e ciò esprime la cinetica della reazione. La velocità di una reazione chimica aumenta se aumenta la concentrazione dei reagenti; ciò è facilmente spiegabile in base alla teoria degli urti. La concentrazione infatti è direttamente proporzionale al numero di particelle presenti nellunità di volume.

27 La variazione di concentrazione è data dalla differenza fra il valore di concentrazione misurato alla fine dellintervallo di tempo considerato e quello misurato allinizio. Se la sostanza scelta è un reagente, la sua composizione diminuisce nel tempo e quindi la variazione di concentrazione è negativa. Se la sostanza scelta è un prodotto, la sua concentrazione aumenta nel tempo e quindi la variazione di concentrazione è positiva.

28 La velocità di reazione è influenzata dalla : natura delle sostanze coinvolte concentrazione dei reagenti temperatura presenza di catalizzatori

29 Natura chimica dei reagenti Il ferro reagisce più lentamente con zolfo lossigeno dello

30 Stato di aggregazione dei reagenti Maggiore è la superficie di reazione Maggiore è la velocità di reazione Limatura di ferro reagisce con lossigeno più velocemente di un pezzo di ferro di uguale massa le sostanze in soluzione reagiscono più velocemente delle sostanze solide

31 Temperatura La temperatura può accelerare una reazione ma anche inibirla o rallentarla a seconda che la reazione sia endotermica esotermica La temperatura può accelerare una reazione ma anche inibirla o rallentarla a seconda che la reazione sia endotermica esotermica

32 La pressione dei reagenti Un aumento della pressione può accelerare la reazione tra un gas e un altro gas o un liquido Lanidride carbonica reagisce più velocemente con lacqua se si aumenta la pressione Un aumento della pressione può accelerare la reazione tra un gas e un altro gas o un liquido Lanidride carbonica reagisce più velocemente con lacqua se si aumenta la pressione

33 Parliamo un po adesso di quei processi ossidoriduttivi che avvengono quando si colorano abitualmente i capi… I coloranti: vero, Marge?

34 I colori sono originati dallinterazione della radiazione elettromagnetica con le molecole MA CHE STA DICENDO?!?!?! MA CHE STA DICENDO?!?!?!

35 Gli elettroni, se sollecitati, possono passare da un orbitale di un certo livello energetico ad un orbitale di diverso livello energetico. Passano cioè dallo Stato Fondamentale (SF) allo Stato Eccitato (SE). Questo passaggio può essere realizzato se si fornisce allelettrone lenergia necessaria per effettuare il salto. Una volta arrivato allo SE lelettrone ritorna allo SF restituendo lenergia acquistata. Tale restituzione si realizza con lemissione di una radiazione con un ben determinato contenuto energetico e una determinata lunghezza donda. Natura delleccitazione elettronica E (stato eccitato) E (stato fondamentale) E = E (st. fondamentale) – E (st. eccitato) Visibile ad u.v. (190/180): l'assorbimento produce transizioni tra LIVELLI ELETTRONICI E = h·v [30/150 Kcalmole]

36 La luce visibile è solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico: è costituita da lunghezza donda compresa tra 400nm (violetto) e 700nm (rosso)

37 Classificazione tecnica dei coloranti 1.Al tino 1.Al tino (reazioni di ossidoriduzione) 2.Al mordente (coordinazione con metalli) 2.Al mordente (coordinazione con metalli) (cotone) 3.Acidi-basi 3.Acidi-basi (legami salini)(lana, seta, poliamidi) 4.Sviluppati su fibra (cotone)

38 TI PUOI SPIEGARE MEGLIOFRATELLO????? MEGLIOFRATELLO????? Si Si un minuto Di ATTENZIONE!!! Si Si un minuto Di ATTENZIONE!!! fermentazione O2O2O2O2

39 MA COSA AVVIENE IN REALTA IN LABORATORIO???

40 Introduciamo 0.5 g di N 2 S 2 O 4 una beuta da 100 ml +40 ml di H 2 O + Introduciamo 0.5 g di N 2 S 2 O 4 una beuta da 100 ml +40 ml di H 2 O + 4 sferette di NaOH; 4 sferette di NaOH; agitiamo fino alla completa dissoluzione del sodio e introduciamo 0.1 g agitiamo fino alla completa dissoluzione del sodio e introduciamo 0.1 g di indaco; di indaco; tappiamo la beuta, agitiamo e scaldiamo a bagnomaria a tappiamo la beuta, agitiamo e scaldiamo a bagnomaria a 50-60°C 50-60°C la soluzione diventa gialla ( leucoindaco); la soluzione diventa gialla ( leucoindaco); introduciamo il tessuto nella beuta e agitiamo introduciamo il tessuto nella beuta e agitiamo finchè il tessuto diventa ben bagnato; finchè il tessuto diventa ben bagnato; dopo 30 secondi estraiamo il tessuto dopo 30 secondi estraiamo il tessuto Facciamo asciugare il tutto finché il leucoindaco non si ossidi; Facciamo asciugare il tutto finché il leucoindaco non si ossidi; Laviamo il tessuto con acqua Laviamo il tessuto con acqua

41 Alizarina (robbio)

42 pesiamo 4.74 g di allume e li inseriamo in un pesiamo 4.74 g di allume e li inseriamo in un beaker da 250 ml; beaker da 250 ml; aggiungiamo 100 ml di H 2 O e agitiamo fino a aggiungiamo 100 ml di H 2 O e agitiamo fino a completa dissoluzione del solido; completa dissoluzione del solido; manteniamo calda la mordenzatura scaldandola manteniamo calda la mordenzatura scaldandola su piastra; su piastra; immergiamo il tessuto per minuti, lo estraiamo e lo mettiamo a sgocciolare. immergiamo il tessuto per minuti, lo estraiamo e lo mettiamo a sgocciolare. a)pesiamo 0.1 g di alizarina e 0.1 g di Na 2 CO 3 e li mettiamo in un beaker da 500 ml con 200 ml di H 2 O calda; 500 ml con 200 ml di H 2 O calda; b) mettiamo il bagno di tintura a °C scaldando su piastra; c) immergiamo il tessuto mordenzato per minuti, e lo laviamo con H 2 O. e lo laviamo con H 2 O. Procediamo con la mordenzatura Passiamo alla colorazione

43 Coloranti acidi e basici : legami salini LANA, SETA E POLIAMMIDI dotati di gruppi acidi e basici Interazione dellacido picrico con il tessuto: Le fibre proteiche, come la lana e la seta, sono le più facili da tingere perché contengono gruppi acidi e basici che possono formare sali con i coloranti, legandoli saldamente ai tessuti; il processo di tintura può essere effettuato per semplice immersione del tessuto in una soluzione del colorante.

44 Pesiamo 0,5 g di acido picrico in un beaker di 100 ml Pesiamo 0,5 g di acido picrico in un beaker di 100 ml contenente 60 ml di acqua; contenente 60 ml di acqua; Aggiungiamo 2-3 gocce di acido solforico (H 2 SO 4 ); Aggiungiamo 2-3 gocce di acido solforico (H 2 SO 4 ); agitiamo e scaldiamo il tutto a bagnomaria fino a dissoluzione del sodio; agitiamo e scaldiamo il tutto a bagnomaria fino a dissoluzione del sodio; immergiamo il filato bagnandolo completamente; immergiamo il filato bagnandolo completamente; dopo due 2 minuti circa, estraiamo il campione e lo laviamo dopo due 2 minuti circa, estraiamo il campione e lo laviamo

45 Coloranti sviluppati su fibra (cotone):

46 Prepariamo la Soluzione 1 : Prepariamo la Soluzione 1 : a) pesiamo 1,4 g di p-nitroanilina e li poniamo in un beaker da 250ml a) pesiamo 1,4 g di p-nitroanilina e li poniamo in un beaker da 250ml b) In un altro beaker misuriamo 25 ml di H 2 O e 10 ml di HCl al 10%; b) In un altro beaker misuriamo 25 ml di H 2 O e 10 ml di HCl al 10%; c) agitiamo e riscaldiamo su piastra fino alla dissoluzione della p-nitroanilina c) agitiamo e riscaldiamo su piastra fino alla dissoluzione della p-nitroanilina e la raffreddiamo in bagno di ghiaccio; e la raffreddiamo in bagno di ghiaccio; d) pesiamo 0,7 g di NaNO 2 e li mettiamo d) pesiamo 0,7 g di NaNO 2 e li mettiamo in un beaker da 50 ml con 10 ml di in un beaker da 50 ml con 10 ml di H20 agitando fino a completa dissoluzione del solido; H20 agitando fino a completa dissoluzione del solido; e) aggiungiamo lultima soluzione nel p-nitroanilina e e) aggiungiamo lultima soluzione nel p-nitroanilina e manteniamola nel ghiaccio. manteniamola nel ghiaccio. Prepariamo la Soluzione 2: Prepariamo la Soluzione 2: a) pesare 0.5 g di b-naftolo mettendoli in un beaker a) pesare 0.5 g di b-naftolo mettendoli in un beaker da 150 ml con 100 ml H 2 O calda; da 150 ml con 100 ml H 2 O calda; b) aggiungere goccia a goccia una soluzione di NaOH al 10% b) aggiungere goccia a goccia una soluzione di NaOH al 10% fino alla scomparsa del b-naftolo. fino alla scomparsa del b-naftolo. introduciamo il tessuto nella soluzione 2 e lo lasciamo per 2-3 minuti; introduciamo il tessuto nella soluzione 2 e lo lasciamo per 2-3 minuti; b) lo asciughiamo con carta; b) lo asciughiamo con carta; c) in soluzione mettiamo 100 ml di H 2 O fredda c) in soluzione mettiamo 100 ml di H 2 O fredda e vi immergiamo il tessuto e vi immergiamo il tessuto d) dopo minuti, lo estraiamo e lo laviamo con H 2 O. d) dopo minuti, lo estraiamo e lo laviamo con H 2 O. IN LABORATORIO… Coloriamo di rosso! IN LABORATORIO… Coloriamo di rosso!

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48 Ehi bello Guarda che queste so Sciocchezze!!! Prova a spiegarmi una pila!!!! Ehi bello Guarda che queste so Sciocchezze!!! Prova a spiegarmi una pila!!!!

49 La realizzazione della pila Daniell La prima pila della storia fu la pila Daniell, formata da due semicelle: la prima costituita da una lamina di Zinco immersa in una soluzione di ZnSO M e la seconda semicella costituita da una lamina di rame immersa in CuSO M. Però è fondamentale la presenza di un ponte salino che unisca le due semicelle perché passi lelettricità.ponte salino

50 Collegando le due semicelle con il ponte salino, e inserendo nel circuito un potenziometro, si osserverà il passaggio della corrente elettrica!

51 Bart!Hai la minima idea di cosa avviene Allinterno di una pila Daniell? Certo che no ciuccellona!! Immaginavo.. Te lo spiego io.. All'interno di una pila avviene una reazione di ossido-riduzione. Lo zinco subisce una ossidazione cedendo due elettroni che giungono allelettrodo di rame che,al contrario, subisce una riduzione acquistandoli. Di conseguenza si avrà un eccesso di ioni Zn 2+ nella semicella di sinistra e un eccesso di ioni SO 4 2- nella semicella di destra, ottenendo così uno sbilanciamento di cariche elettriche tra le due soluzioni. Il ponte salino, immettendo ioni, consente il passaggio di elettroni senza che le due soluzioni si mescolino tra loro in modo tale che si ristabilisca il bilancio elettrico.

52 ..e le celle fotovoltaiche.. ELETTROCHIMICA

53 La Simpsons production presenta : La cella fotovoltaica a base di Cu 2 O

54 La cella fotovoltaica è un dispositivo in grado di generare elettricità quando è irradiato di energia luminosa. Le celle solari commerciali sono fatte con semiconduttori come il silicio e sono caratterizzate da una efficienza piuttosto elevata (quelle in silicio monocristallino possono convertire in elettricità fino al 15% dellenergia assorbita sotto forma di luce). Questo dispositivo può funzionare come sensore di luce, ma anche come generatore di elettricità, ad esempio per caricare una batteria.

55 Le celle fotovoltaiche funzionano sulla base delleffetto fotoelettrico, cioè lemissione di cariche elettriche negative, dette elettroni, da una superficie, solitamente metallica, quando questa viene colpita da una radiazione elettromagnetica avente una certa frequenza. Elettroni Piastra metallica Sfruttando questo effetto con un circuito è possibile generare corrente elettrica. Fascio di luce

56 Nei semiconduttori il numero di elettroni mobili è piccolo. Tale numero può essere incrementato o aumentando la temperatura per promuovere un maggior numero di elettroni dalla banda di valenza a quella di conduzione, o mediante drogaggio con impurezze che forniscano elettroni. Abbiamo verificato la funzione di semiconduttore dellossido rameoso. Lossido di rame Cu 2 O é anche detto ossido rameoso perché è la forma più ridotta dellossido di rame tradizionale ovvero CuO. Esistono vari tipi di ossidi del rame ed ogni tipo ha la sua stechiometria ed il suo colore. Lossido più ridotto che si può formare è proprio il Cu 2 O, mentre la forma stabile in condizioni ambiente è il CuO,che è anche la forma più ossidata.

57 E stato utilizzato l'ossido rameoso Cu 2 O perché possiede alcune proprietà che,sulla carta, lo rendono una valida alternativa al silicio. Il problema di questo metallo è dovuto al fatto che si è riusciti a realizzare celle fotovoltaiche che però non garantiscono grandi efficienze perchè si basano sulla giunzione Semiconduttore-Metallo per cui c'è una forte ricombinazione di elettroni e lacune, che porta ad una efficienza massima teorica non superiore al 2%.

58 L'ossido di rame è completamente atossico ed ecocompatibile, ma il principale motivo per cui è oggetto di tanta attenzione è uno: -È economico. - Il rame è un elemento comune ed abbondante; inoltre la produzione di un ossido di un metallo è molto più semplice che la sinterizzazione di silicio per elettronica.

59 Per la creazione di una cella fotovoltaica a base di Cu 2 O occorrono: una soluzione dacqua e sale da cucina (2 - 3 spatole) delle lamine di rame, una muffola (forno con T fino a 700 °C) un microamperometro degli elettrodi.

60 1)Prendere 2 piastrine di rame e lavarle con detersivo. 2) Immergerle per 1-2 minuti in acido nitrico 0.2 M. 3) Sciacquare e asciugare le piastrine.

61 1) Mettere una delle due piastrine a riscaldare su una piastra alla massima temperatura per 30 min. 2)Lasciar raffreddare per min. 3)Eliminare con un pennello lo strato di ossido rameico formatosi e liberare quello inferiore di ossido rameoso che presenterà un colorazione tendente al rosso.

62 1)Prendere un contenitore in PET ricavato da una bottiglia di plastica 2) Inserire i due elettrodi di rame e di ossido rameoso nel contenitore 3) Esporre verso lesterno il lato a base di Cu 2 O in modo da poter essere facilmente illuminato 4) Collegare il polo positivo del microamperometro alla piastrina di rame non trattata,quello negativo allelettrodo di Cu 2 O 5) Preparare in un becker una soluzione di acqua e NaCl (2-3 spatole) 6) Versarla nel contenitore con i due elettrodi

63 Posizionando i due elettrodi, collegati al microamperometro, sulle due lamine, tra le quali si è formata una differenza di potenziale elettrico, è possibile misurare lintensità della corrente prodotta che può oscillare da pochissimi μA a qualche centinaio di μA. Lintensità varia a seconda che la misurazione avvenga lontano da una fonte luminosa, o vicino e con la maggior parte della superficie del metallo esposta ad essa, e ancora varia a seconda che la lamina di rame ossidata sia stata riscaldata con la muffola o nel forno elettrico.

64 Esperimento portato a termine con successo!!! Alla prossima!

65 ELETTROCHIMICA ELETTROCHIMICA Interessante!! …dunque è così che funzionano le pile!...

66 Ma tutti questi processi… AVVENGONO ANCHE NEI CIBI CHE MANGIAMO????

67 Sì papà, avvengono reazioni indispensabili per la preparazione della birra e del vino, dello yogurt, e responsabili dei mutamenti di colore di alcuni cibi…

68 Nella preparazione del vino o della birra ha luogo quella che comunemente viene definita fermentazione alcolica. Essa viene svolta da particolari microrganismi che sfruttano le molecole di glucosio presenti nel mosto o nel malto dorzo, ad esempio, per produrre molecole altamente energetiche. Il risultato finale dellossidazione del glucosio in difetto dossigeno è lETANOLO… quello che rende alcoliche le bevande.

69 E vero papino! Infatti filtrare, riscaldare, raffreddare lentamente o bruscamente, mescolare, portare allebollizione, diluire, aggiungere ghiaccio, mettere in frigorifero sono gesti comuni che spesso implicano reazioni di ossidoriduzione E sono le stesse operazioni che chiunque fa in cucina, dal più famoso degli Chef alla massaia. Non a caso, i chimici in laboratorio parlano scherzosamente di «ricette» quando seguono elaborate procedure per sintetizzare una molecola.

70 Cos'è che dà colore ai cibi che ingeriamo? E perché non riusciamo a percepire alcun colore in assenza di luce? La risposta a questi interrogativi risiede tutta nei pigmenti e nella loro capacità di assorbire alcune frequenze dello spettro del visibile e rifletterne altre. I pigmenti contengono gruppi in grado di assorbire radiazioni luminose (cromofori) e particolari strutture (auxocromi) in grado di amplificare l'assorbimento della luce. Un cromoforo può derivare dalla polimerizzazione del benzene attraverso una reazione di coniugazione. In particolare, mentre i polimeri fino a tre anelli benzenici sono incolori, il naftacene ed il pentacene sono rispettivamente di colore giallo e blu.

71 Fra i più importanti pigmenti alimentari ricordiamo: Le CLOROFILLE, che conferiscono il caratteristico colore verde alle foglie e agli ortaggi I CAROTENOID I, che conferiscono il caratteristico colore arancione\rosso alle carote, ai crostacei ecc.

72 Gli ANTOCIANI, che conferiscono colorazione viola\blu all'uva, alle melanzane e ad alcuni fiori.

73 Gli BETALAINE che conferiscono il caratteristico colore rosso alla barbabietola.

74 Nella carne invece è presente il gruppo eme, che contiene 4 atomi di Fe++ e le conferisce il caratteristico colore rosso. Il gruppo eme è presente sia nell'emoglobina sia nella mioglobina; quest'ultima essendo la proteina più abbondante nel corpo umano e quella costitutiva della massa muscolare, è anche la proteina che ingeriamo di più quando mangiamo della carne. Ciascun gruppo eme è in grado di legare una molecola di ossigeno molecolare O 2. In particolare il gruppo eme in assenza di ossigeno, e dunque all'interno del corpo umano, è di colore porpora. Quando invece reagisce con l'ossigeno atmosferico assume una tonalità brillante di rosso (ossimioglobina), se però a causa del calore o delleccesso di ossigeno il ferro si ossida a Fe+++, si forma la metamioglobina di colore bruno, che indica che la carne non è più freschissima emoglobinamioglobina

75 I pigmenti, che contengono spesso vitamine indispensabili per il metabolismo cellulare, sono alla base di altre reazioni interessanti o curiose che spesso accadono sotto i nostri occhi e che talvolta non ci sappiamo spiegare. Di particolare interesse sono i carotenoidi, uno dei quali, lastacina, è responsabile del mutamento di colore dei carapaci di alcuni crostacei. L'astacina in fondo altro non è che la forma ossidata di un altro carotenoide, l'astaxantina, comunemante presente nei cibi che ingeriamo come le carote ed i peperoni L'astacina nei carapaci si trova generalmente legata a delle proteine che ne impediscono la cristallizzazione e che la fanno apparire di colore scuro, quando però il calore denatura tali sostanze modificandone la struttura spaziale, l'astacina può manifestare la sua peculiare colorazione rossa.

76 I pigmenti presenti nei cibi inoltre posseggono delle caratteristiche interessanti… Sfruttando le proprietà di semiconduttore del diossido di titanio, e quelle dei pigmenti di assorbire le radiazioni luminose, si può costruire uningegnosa cella fotovoltaica, come la cella di Graetzel.

77 La Cella di Graetzel

78 Le normali celle solari solitamente utilizzate per la produzione di energia sfruttano leffetto fotoelettrico del Silicio. Proprio per gli elevati costi di lavorazione di questi materiali, si sta spostando lattenzione sulle celle di Graetzel o celle ai coloranti organici. Queste producono energia in modo simile a quello che avviene nella fotosintesi clorofilliana. Infatti queste celle non sono altro che due vetrini su cui è stato fissato un colorante organico (in questo caso dei lamponi) in grado di assorbire la luce del sole e generare un flusso di elettroni (la corrente)!

79 La cella di Grätzel, invece, ha una struttura a sandwich: due vetrini conduttori, che fungono da elettrodi, sono separati da uno strato di TiO 2, dal materiale attivo e dalla soluzione elettrolitica. Il materiale attivo è costituito da un colorante (dye) che trasferisce elettroni al TiO 2 in seguito all'assorbimento di un fotone. Per quanto concerne il dye, qualsiasi tipo di frutta va bene, purché abbia i giusti gruppi chimici per legarsi al TiO 2. Come dye sono state utilizzate molecole estratte dal succo di more e lamponi.

80 Procediamo ora con lesperimento che ci mostrerà come funzionano le celle di Graetzel…

81 senza litigare su chi deve iniziare per primo!!!

82 … ma torniamo a noi!! ora dobbiamo prima di tutto raccogliere loccorrente per iniziare lesperimento: Lastre di vetro con un lato conduttivo pretrattati con biossido di stagno Matita di grafite Biossido di titanio Solvente (acido nitrico) Colorante naturale (antociane) Elettrolita Sigillante 2 Mollette

83 La polvere di ossido di titanio mescolata con acido nitrico forma lo strato di semiconduttore che va applicato su un vetrino per formare il primo elettrodo Su di un secondo vetrino si applica la grafite per formare un controelettrodo

84 Ciò che però permette allo strato di titanio di assorbire le radiazioni luminose è il pigmento (gli antociani estratti, nel caso dellesperimento, da alcuni frutti di bosco) ed applicato sullelettrodo. La scelta del colorante deve tener conto di alcuni fattori Il colorante deve essere assorbito facilmente dal TiO 2 Il pH influenza le modalità con cui il colorante si lega al biossido I due elettrodi con le superfici conduttive vengono tenute ora insieme con delle mollette facendo attenzione a lasciare un po di spazio per i contatti:

85 Fra i due vetrini bisogna inoltre introdurre alcune gocce di soluzione elettrolita per favorire il passaggio di cariche elettriche Collegando infine la cella, appositamente illuminata, ad un circuito si ottiene il passaggio di corrente elettrica

86 Esperimento completato! Focus

87 Bene, è tutto! Un ultimo consiglio: È bene studiare la chimica per capire i processi che fanno vivere le meraviglie naturali.. e applicare la scienza per il progresso ma sempre nel rispetto degli equilibri imposti dal nostro habitat!

88 GRAZIE! A Prof. Maurizio Castagnolo e tutti gli assistenti, i ricercatori, i dottorandi e i tecnici del Dipartimento di Chimica dell Universit à degli studi di Bari che ci hanno guidato nella realizzazione di questa esperienza E ringraziamo anche la nostra preside e i nostri docenti Prof. Maurizio Castagnolo e tutti gli assistenti, i ricercatori, i dottorandi e i tecnici del Dipartimento di Chimica dell Universit à degli studi di Bari che ci hanno guidato nella realizzazione di questa esperienza E ringraziamo anche la nostra preside e i nostri docenti

89 Hanno partecipato a questo progetto… GRAZIANA BELLINO CLAUDIA BURDI CHRISTEL CARIDDI VALERIA CARONE PAOLA CORCELLI SIMONA DE FRANCESCO FLAVIA DE MAGGIS ALFONSO ELIA ANTONIO FRAPPAMPINA GIOVANNA GORGA VALENTINA LOIACONO DANIELA MAGARELLI ROBERTA PALMISANO MARINA PIRELLI MARIACRISTINA POLISENO GRAZIANA BELLINO CLAUDIA BURDI CHRISTEL CARIDDI VALERIA CARONE PAOLA CORCELLI SIMONA DE FRANCESCO FLAVIA DE MAGGIS ALFONSO ELIA ANTONIO FRAPPAMPINA GIOVANNA GORGA VALENTINA LOIACONO DANIELA MAGARELLI ROBERTA PALMISANO MARINA PIRELLI MARIACRISTINA POLISENO


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