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Parola chiave: chimica

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Intelligenti di natura

Chi è l’architetto più ingegnoso del mondo? L’ingegnere più brillante? E l’inventore più originale del pianeta? Ma certo, è lei: la natura. Allora perché non prenderla a esempio? È la biomimetica: lo studio dei processi biologici allo scopo di copiarli. Perché in natura non esistono sprechi, non esistono scarti e quello che è in giro è sicuramente stato provato e riprovato centinaia di volte. A noi umani, che abbiamo la pretesa di costruire il nostro mondo, può dare sicuramente molte buone idee.

(Credit: Anders Warén, Swedish Museum of Natural History, Stockholm, Sweden)

Per esempio: guardate questa strana lumaca. Ha un’armatura che sembra di cotta di maglia, come quella di un cavaliere medievale, fatta di tre strati sovrapposti. Con questa si protegge dagli attacchi dei granchi, ma anche dagli aumenti di temperatura e dall’acidità dell’acqua nel suo habitat naturale marino, in fondo all’oceano indiano, in corrispondenza delle fessure della crosta terrestre da cui escono gas caldi di origine tettonica. Una vitaccia, quella della lumaca con l’armatura. Così una nuova ricerca americana (pubblicata sulla rivista Pnas) l’ha studiata a fondo, nella sua struttura e composizione, per prendere nuove idee. Si tratta di una struttura a strati, composta anche di solfiti di ferro, composti in modo che nel loro complesso sono almeno cento volte più resistenti della somma delle parti: un sistema originale, duro fuori e morbido dentro come un sandwich, di cui adesso sappiamo tutto. E che cosa ce ne facciamo? Caschi, sistemi di protezione, tutto quello che deve essere resistente ma leggero.

E non finisce qui. Tra i mille esempi di novità della ricerca biomimetica, ci viene incontro una ricerca appena pubblicata su Science: stavolta si tratta di un fungo gelatinoso, il Physarum polycephalum, che potrebbe un giorno trovar lavoro nell’industria delle telecomunicazioni. Sì perché a guardarlo bene non funziona in un modo poi tanto diverso dal sistema ferroviario giapponese. I ricercatori (giapponesi, appunto) hanno preso una cartina di Tokio e dintorni e hanno sistemato sopra un po’ di fiocchi d’avena, in corrispondenza dei centri abitati. Il fungo, posizionato sopra alla rappresentazione del centro di Tokio, ha cominciato a diffondersi in cerca dell’avena disegnando un reticolo simile a quello dei trasporti ferroviari reali. Ed è un organismo unicellulare ameboide. Ma siccome per procurarsi il cibo disegna una rete di connessioni molto efficiente, gli scienziati ne hanno fatto un modello matematico che potrà essere impiegato per la costruzione di altri sistemi di trasporto. A dimostrazione, tra l’altro, che l’impiego dei modelli matematici in biologia può portare a nuovi algoritmi per l’informatica e chissà cos’altro.
 

Un rospo allucinogeno

Farsi un viaggio allucinogeno leccando un rospo, come Homer Simpson in una puntata in cui si descrivono le sue esperienze psichedeliche in stile anni Settanta, non è possibile. A sfatare questo mito ci ha pensato la ricercatrice di Cambridge Harriet Dickinson, che ha spiegato la chimica dei secreti dei rospi sul sito Nacked Scientists.

I rospi hanno delle particolari ghiandole sul dorso che producono una sostanza bianco latte molto potente. In natura questo veleno serve per difendersi dai predatori e ha infatti un sapore disgustoso che provoca ipersalivazione. 
La miscela del secreto ghiandolare è formata da una componente psicoattiva, la dimetiltriptamina (DMT), e da un composto simile all’adrenalina che invece agisce sul cuore. Quest’ultima sostanza è molto attiva per bocca, quindi se lecchiamo un rospo quello che possiamo avere è tachicardia e aritmie anche gravi. Al contrario la DMT, la sostanza responsabile delle vivide allucinazioni esaltate dal mito, non è efficace tal quale, ma solo una volta essiccata e fumata. In Italia il suo consumo è legale (in America è illegale, in Australia illegale è anche solo la detenzione del muco) ma non è priva di effetti collaterali. Harriet evidenzia che i danni cerebrali derivati dal fumare questa droga sono pesanti e a lungo termine. 
 
Non tutti i rospi sono uguali: l’unico esemplare a possedere la giusta miscela di ingredienti è il Bufo alvarius, specie anfibia a rischio di estinzione del deserto di Sonorah (Nord America). Inutile quindi disturbare il nostro rospo comune (Bufo bufo) e gli altri bufonidi.
 
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Lo studio del muco di rospo non è importante solo dal punto di vista tossicologico, ma anche terapeutico: le secrezioni hanno anche potere antimicrobico e antivirale. Una proteina isolata dal rospo Bufo andrewsi ha infatti una spiccata attività anti-HIV. Per saperne di più sulle ricerche attualmente svolte leggi l’intervento originale sul sito Nacked scientists.

 

Inaugurato il Klimahaus, museo del clima

Il 27 giugno scorso ha aperto in Germania il primo museo interattivo dedicato ai climi della Terra: il "Klimahaus 8°Est", ovvero "la casa del clima all’ottavo grado di longitudine est". Si trova in prossimità del porto della città di Bremerhaven, nella parte nord della Germania.

Si tratta di una struttura di vetro, simile a una nuvola, con tre aree distinte e per un totale di 11.000 metri quadri. L’intero museo è dedicato a spiegare i diversi climi del nostro pianeta: desertico, tropicale, alpino, tramite un percorso prestabilito nel quale il visitatore può immergersi in luoghi diversi fedelmente riprodotti. 
 
Le sezioni principali sono quattro: Viaggio, Elementi, Prospettive e Possibilità. Nella prima suggestiva sezione si passa verso otto diversi luoghi con altrettanti distinti climi, seguendo l’ottavo grado di longitudine est dalla Germania al Polo Sud e ritorno. Si parte dal clima piovoso di Bremerhaven, per poi visitare le montagne alpine svizzere. Si sperimenta a questo punto il clima italiano della costa sarda, e si passa così da -2° C a +30° C, una bella prova per i visitatori. Di seguito ci si immerge nei climi africani di Niger (deserto del Sahel) e Camerun, per poi passare all’ Antartide, alle isole Samoa, e infine alla tundra dell’Alaska.
 
La seconda sezione Elementi è dedicata agli elementi principali della Terra e alle loro relazioni nel determinare il clima. In questa sezione sono presenti più di 100 exhibit interattivi che includono giochi con i raggi solari e la creazione di una piccola tempesta personale. Nel reparto Prospettive si sperimenta il clima a partire dalla preistoria fino ad una prospettiva futura del 2050. Infine una quarta parte è dedicata alla comprensione di quello che succede a causa dell’intervento dell’uomo sul clima, non a caso la sezione dedicata si chiama Possibilità, e spiega quali sono le scelte personali che ognuno può intraprendere per vivere in maniera ecosostenibile e contribuire alla preservazione del pianeta. 
 
Per saperne di più guarda il filmato in 3D sul museo: http://www.youtube.com/watch?v=L7N2ybgt4FA, e il sito nominale www.klimahaus-bremerhaven.de/, (in tedesco).
 
 
 
 

Benvenuto Ununbio

Dopo più di dieci anni di ricerche, finalmente è stato ufficializzata l’entrata di un nuovo elemento chimico nella tavola periodica. L’elemento, dal peso atomico 112, è stato scoperto dal gruppo di fisici tedeschi del GSI (Centro Helmholtz per la ricerca sugli ioni pesanti di Darmstadt), capeggiato da Sigurd Hofmann.

Il primo esperimento risale al 1996, replicato poi nel 2002 e confermato da un’analoga ricerca dell’istituto giapponese RIKEN. A distanza di più di dieci anni oggi arriva l’approvazione dello IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), con una lettera indirizzata a Sigurd Hofmann che contiene anche la richiesta di proporre un nome per il nuovo elemento. Il povero atomo senza nome oggi viene chiamato semplicemente 112 o, in base alla denominazione Iupac, come Ununbio, da ‘ununbi’ come ‘uno uno due’ in latino. 
 
Ununbio al momento è l’elemento più pesante della tavola periodica, con una massa pari a circa 277 volte quella dell’idrogeno. È stato ottenuto accelerando ioni di zinco (numero atomico 30) e facendoli collidere con un bersaglio di piombo (numero atomico 82) nell’acceleratore lineare di 120 metri del GSI: il nuovo nucleo risulta dalla fusione dei due nuclei e il suo numero atomico è la somma dei numeri atomici degli atomi di partenza.
 
Con lo stesso metodo il gruppo di ricerca tedesco ha già dimostrato l’esistenza di elementi con un numero atomico compreso tra 107 e 111, conosciuti come elementi superpesanti. Questi portano nell’ordine i nomi Bohrio (dal nome del fisico Niels Bohr), Hassio (dal nome di uno degli stati federati della Germania), Meitnerio (in onore della fisica e matematica Lise Meitner), Darmstadtio (dal nome della città di Darmstadt) e Roentgenio (dallo scopritore dei raggi X Wilhelm Roentgen).
 
Per approfondire la storia della classificazione degli elementi chimici leggi il documento http://www.lswn.it/chimica/articoli/tavola_periodica_e_nuovi_elementi e il libro di Peter Atkins "Il Regno periodico".
 

Energia per l’astronave Terra vince il Premio Galileo

Premio Galileo 2009

Vittoria netta quella di Vincenzo Balzani e Nicola Armaroli, autori del libro Energia per l’astronave Terra, edito da Zanichelli per la Collana Chiavi di Lettura.

La maggioranza dei voti ha assegnato ai due scienziati il Premio Letterario Galileo 2009 per la divulgazione scientifica, nella cerimonia tenuta il 7 maggio al Palazzo della Ragione di Padova.

Vince la chiarezza, la semplicità di linguaggio e la competenza sugli argomenti trattati, di un libro che affronta il tema spinoso, quanto mai complesso ed attuale delle fonti di energia del nostro pianeta. Un vademecum che spiega “Cosa, Come, Dove e Quante” sono queste fonti. Pone domande e soprattutto fornisce risposte facendo un quadro generale e delineando prospettive su problemi di importanza globale che compongono la “questione energetica”.

"Calvino diceva che per capire bene una cosa devi guardarla da lontano, ecco perchè abbiamo parlato di "Astronave Terra" per affrontare un tema come quello dell’energia necessaria alla nostra vita": spiega così il chimico Vincenzo Balzani.

Il Premio è stato assegnato da una giuria popolare e composta di 2.500 ragazzi provenienti 108 classi della scuole superiori. Di queste ben 63 (oltre la metà) hanno scelto il testo di Armaroli e Balzani tra i cinque finalisti, selezionati dalla giuria scientifica presieduta dalla grande astrofisica Margherita Hack.

Energia per l’astronave Terra fa parte della collana Chiavi di lettura, piccoli libri che affrontamo grandi temi della nostra realtà in modo chiaro, esatto, rapido.

Nel sito dell’agenzia di comunicazione che ha curato l’evento sono disponibili le immagini della cerimonia.

Il giallo del vulcano bianco

È il vulcano più strano del mondo: l’unico che erutti carbonato di sodio e non di ossidi di silicio, come basalti e andesiti, e l’unico che, di giorno, abbia una lava nera e liquida, che diventa bianca a contatto con l’acqua e arancione di notte. Per questo, il vulcano Ol Doinyo Lengai è meta di turisti e appassionati. Ma anche di scienziati. E finalmente, un gruppo di loro è riuscito a capire l’origine della sua strana lava grazie a nuove indagini geochimiche, che hanno indicato il mantello superiore come sorgente dei carbonati di sodio.

Il vulcano si trova vicino alla Rift Valley, nella Tanzania del nord. È l’unico vulcano attivo con lava composta da carbonati (gli altri vulcani di questo tipo sono tutti antichi e spenti) e, a differenza di tutti gli altri vulcani della Terra, erutta a una temperatura piuttosto bassa, intorno ai 540°C. Il vulcano, inoltre, emette diossido di carbonio (o anidride carbonica) che non si disperde nell’atmosfera, ma si mescola alle altre sostanze emesse, in particolare al sodio, e partecipa alla formazione della carbonatite. Ecco spiegato dove vano a finire i gas eruttati. Secondo la ricerca, che è stata pubblicata da Nature, aver capito la provenienza della sua lava permette di intuire la composizione del mantello superiore che, tra l’altro, potrebbe essere simile a quella misurata in corrispondenza delle dorsali oceaniche, essendo omogeneo e uniforme in tutto il pianeta.

La notizia sulle stranezze del vulcano Ol Doinyo Lengai (la montagna degli dei, nell’antica lingua Maasaii) può essere letta tra i comunicati stampa dell’università del New Mexico e quelli dell’università della California, ma in rete si trovano anche diversi articoli, come su Science Daily.

Lo spazio è un lampone velenoso

Le più grandi molecole organiche trovate finora nello spazio ci fanno sognare: sono dei derivati dell’alcol etilico, hanno profumo di rum e sapore di lampone. Se solo potessimo idealmente assaggiare la nube densa al centro della nostra Galassia, sarebbe come zucchero filato. Ma con il tranello, tra le molecole organiche presenti infatti c’è anche un potente veleno, il cianuro.

Un gruppo di astronomi del Max Planck Institute per la Radioastronomia di Bonn ha puntato dalla Spagna il radiotelescopio IRAM 30m (Institut de Radio Astronomie Millimetrique) per analizzare le radiazioni elettromagnetiche emesse da una zona particolarmente densa della nube Sagittarius B2, al centro della nostra Galassia. Dalla radiazione registrata il team tedesco ha riscontrato le caratteristiche di emissione tipiche dell’etile formiato (C2H5OCHO). Sulla Terra questo è collegato all’odore del rum e al sapore di lampone. Nella stessa nube è stata però intercettata anche la presenza di propil cianuro (C3H7CN), una sostanza velenosa e letale.

L’utilizzo delle radiazioni per studiare lo spazio è abbastanza comune, come anche il reperto di molecole organiche: "È abbastanza usuale trovare tracce di emissione radio da molecole organiche, il problema semmai è riuscire a capire di che composto si tratta, tra le migliaia possibili", spiega Alberto Buzzoni, professore associato presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica dell’Università di Bologna. Infatti Robin Garrod della Cornell University di New York ha raccolto e studiato circa 4.000 diversi segnali provenienti dalla nuvola di polvere e gas, ma finora sono state individuate solo 50 molecole.
Leggi il rapporto di Garrod su http://star.herts.ac.uk/ewass/garrod/garrod.txt.
 
Questo studio, pubblicato su Astronomy & astrophysics, è stato condotto per ricercare nello spazio molecole organiche indispensabili alla vita come gli amminoacidi, che già sono stati rilevati facendo l’analisi di meteoriti caduti sulla Terra. La scoperta di queste molecole organiche farebbe tornare in auge una teoria introdotta da Fred Hoyle negli anni ‘60: la Panspermia, secondo la quale la vita non ha avuto origine sulla Terra, ma è "germinata" dallo spazio.

È il glutine a fare la differenza

Il segreto più importante per un provetto pasticcere è fare del buon glutine, cioè la miscela di farina e acqua che sta alla base di ogni dolce. Lo spiega con trasporto Shirley Corriher, biochimica, mentre parla del suo ultimo libro Bakewise. The hows and whys of successful baking with over 200 magnificent recipes. L’autrice è una consulente di grandi chef e industrie alimentari, e nel suo libro, destinato a chi vuol cimentarsi in dolci di tutti i tipi, svela piccoli segreti chimici che in cucina possono fare una grande differenza. 

Nel filmato qui di seguito spiega per esempio il segreto per fare dei muffin ai mirtilli di una consistenza soffice, senza il problema dello sbriciolamento. Il tutto sta nel creare una buona pastella di partenza: quando l’acqua si mescola alla farina, le due proteine del grano gliadina e glutenina si legano formando un composto elastico, il glutine. Se mescoliamo poco gli ingredienti, o aggiungiamo subito i mirtilli, il glutine sarà poco efficace come collante, e la consistenza sarà troppo friabile. Il segreto quindi sta nel mescolare a lungo farina e acqua per ottenere un glutine legante, e aggiungere i mirtilli solo alla fine, direttamente negli stampini. 
 

 

Il problema della consistenza riguarda anche i biscotti al burro, ricchi di grassi. Infatti i lipidi rivestono la farina e impediscono alle proteine del grano di legarsi. Ancora una volta bisogna formare il glutine prima di aggiungere il burro, e poi gli altri ingredienti. 

Se invece vogliamo stupire tutti con una torta al cioccolato, da considerare è il pH dell’impasto. Il glutine per formarsi ha bisogno di un ambiente acido, e certi tipi di cacao invece sono trattati con bicarbonato di sodio (NaHCO3), per ridurne il sapore amaro. Il bicarbonato rende alcalino il composto e impedisce la formazione del glutine. Il dolce potrebbe faticare a solidificare, rimanendo di aspetto fangoso. Con l’utilizzo di polvere di cacao non trattata le cose miglioreranno decisamente.

Per approfondire, di seguito un’intervista all’autrice http://www.iceculinary.com/news/article_21.shtml e alcune informazioni sul suo conto su http://www.chemheritage.org/women_chemistry/food/corriher.html

La fatica di uomini e donne ha un odore diverso

Uomini che sudano, donne che sudano, ma in maniera diversa. Non solo la quantità e la posizione delle ghiandole sudoripare distinguono uomini e donne, ma è proprio il sudore ad essere diverso nei due generi, come ha scoperto un recente studio svizzero pubblicato su Chemical Senses.
 
Per raccogliere i dati 24 uomini e 25 donne sono stati sottoposti a saune ed esercizio fisico. Il risultato dell’analisi biochimica del sudore ha fornito questi risultati: le donne secernono composti contenenti zolfo dieci volte più degli uomini. Questi ultimi invece producono in prevalenza acidi grassi. Entrambi i composti chimici sono privi di odore, ma quando vengono attaccati dai batteri le cose cambiano. I tioli derivati dalle molecole sulfuree femminili hanno odore caratteristico di cipolla, mentre gli acidi grassi maschili degradati ricordano il formaggio stagionato.
 
L’intento dello studio capitanato da Christian Starkenmann è di trovare deodoranti in grado di controllare la crescita batterica e contrastare i cattivi odori in maniera differente per uomini e donne. Ma come fa notare Tim Jacob, esperto biochimico della Cardiff University, Regno Unito, a parte il sesso altri fattori influenzano l’odore del sudore, come "quello che si mangia, con cosa ci si lava, cosa si indossa e quali geni si ereditano".