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24-28 Ottobre 2022

Fast and Curious!

Risposte semplici a domande complesse

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Il mondo in cui viviamo corre velocissimo come il nostro modo di comunicare che si è adattato a nuovi ritmi ed esigenze, adeguandosi alla regola dell’“always on”: sempre collegati con altri individui con i quali la comunicazione è veloce e basata su messaggi corti o simboli.

Cerchiamo soluzioni rapide ai nostri quesiti perché sentiamo l’urgenza di risposte tempestive. Come chimici comprendiamo bene questa urgenza! Ben prima della comunicazione digitale, i chimici hanno formulato numerose domande per le quali necessitavano risposte rapide e intuitive come il cambio di un colore o la formazione di un precipitato. Queste informazioni sono fondamentali per proseguire le ricerche o per capire se le trasformazioni chimiche sono avvenute. 

Gli scienziati hanno sviluppato test e analisi che velocemente sono in grado di dare risposte ai loro dubbi.

ACIDO O BASE? COL CAVOLO!

ACIDO O BASE? COL CAVOLO!

Lo sapevate che il cavolo rosso ci può aiutare a capire se un alimento ha proprietà acide o basiche? Praticamente funziona come una cartina tornasole. Se gli aggiungiamo del succo di limone diventa rosa, se lo mettiamo in acqua mantiene il suo colore originale mentre se gli versiamo sopra una soluzione di acqua e bicarbonato diventa verde! Una vera tavolozza di colori.

TROVA IL METALLO

TROVA IL METALLO

Si possono recuperare le materie prime critiche che sono così importanti oggi per tutte le attività tecnologiche? Si! Ad esempio è possibile farlo sfruttando un pigmento colorato noto da molti anni, il Blu di Prussia. La chimica e la formazione di sali insolubili e colorati saranno la nostra arma vincente per capire di avere effettivamente intrappolato il metallo.

LA SOLUZIONE INCOGNITA

LA SOLUZIONE INCOGNITA

Come si può fare per sapere cosa c'è dentro questa soluzione? La reazione tra due molecole avrà portato alla trasformazione desiderata? La cromatografia su strato sottile (TLC) ci aiuta a scoprirlo e ci permette di distinguere sostanze diverse come il reagente e il prodotto di una reazione.  Una risposta veloce, proprio come un messaggio sul nostro telefonino.

LABORATORIO DIAGNOSTICO SU CARTA

LABORATORIO DIAGNOSTICO SU CARTA

Stefania aspetta un fratellino? Giovanni ha preso il covid? Dammi 5 minuti e lo scoprirai. Il test rapido è in grado di individuare piccole quantità di molecole rivelatrici presenti nel tuo corpo in condizioni fisiologiche o patologiche. Il tutto su semplice carta! Scopriamo come funziona!

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ACIDO O BASE? COL CAVOLO!

Nel mondo esistono milioni di sostanze chimiche. Alcune di esse hanno proprietà acide ed altre basiche. Gli acidi sono sostanze che poste in acqua liberano ioni idrogeno (H+), chiamati anche idrogenioni. Più propriamente, come accettato ora in epoca moderna, si tratta di ioni idrossonio H3O+.Le basi sono sostanze che poste in acqua liberano ioni idrossido (OH-).

Lo sapevate che il cavolo rosso ci può aiutare a capire se un alimento ha proprietà acide o basiche? Praticamente funziona come una cartina tornasole. Se gli aggiungiamo del succo di limone diventa rosa, se lo mettiamo in acqua mantiene il suo colore originale mentre se gli versiamo sopra una soluzione di acqua e bicarbonato diventa...scopriamo come fare una vera tavolozza di colori. Nel regno vegetale le antocianine, una famiglia di molte centinaia di molecole, sono responsabili di gran parte della colorazione rossa, rosa, blu, malva, violetto e magenta che possiamo osservare nei petali dei fiori, come la malva o le petunie, nella frutta come l’uva, i mirtilli o le fragole, e nella verdura, come nella cipolla rossa o nel cavolo rosso.

Fonti e dettagli: Scienza in cucina - Fun Science

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Cosa ci serve

  • Un cavolo rosso
  • Acqua
  • una pentola
  • un coltello e un assetto
  • un colino
  • una bacinella
  • una bottiglietta
  • un imbuto
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Tagliare il Cavolo Rosso ottenendone un quarto
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Tagliare il cavolo a strisce sottili
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Mettete le striscioline di cavolo in una pentola con circa 1/2 litro d'acqua (l'acqua deve coprire il cavolo) e portate a bollore
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Lasciare bollire per 15 minuti, spegnere il fuoco e far raffreddare
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ATTENZIONE!

Chiedi l'aiuto di un adulto per tagliare il cavolo e per cucinarlo!

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Con un colino, filtrare il succo di cavolo e raccogliero in una bacinella. Il succo si può a questo punto trasferire in una bottiglia (usando un imbuto) e tenerla in frigo per qualche giorno (la soluzione dovrebbe essere rosso-porpora, se cambia colore e diventa più marrone, l'indicatore si è ossidato e la soluzione va buttata).
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Il succo può essere usato cosi com'è in forma liquida o può essere usato per creare delle cartine indicatrici, facendolo assorbire a della carta ruvida.

Ora prova l'effetto che fa!

Prova il tuo indicatore con i prodotti che hai in casa come del succo di limone, del bicarbonato, dell'aceto..che colore vedi?

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I vari colori dipendono dal pH. Solitamente a pH bassi (attorno a 1) predomina il colore rosso dovuto al catione flavilio. Aumentando il pH compaiono delle specie incolori: le pseudobasi carbinoliche. A pH 5-7 cominciano a formarsi le basi chinoniche porpora e blu. A pH superiori a 8 le antocianine vengono degradate. I valori precisi di pH dipendono, ancora una volta, dai vari sostituenti e il colore risultante dipende da tutti questi equilibri.

TROVA IL METALLO

Le materie prime critiche (CRM - Critical Raw Materials) sono materie prime alla base di gran parte delle tecnologie oggi a nostra disposizione e che, a causa della loro importanza economica e del rischio di approvvigionamento, sono definite critiche per l'UE.

 Ad oggi sono 30 i materiali individuati come fondamentali per l’industria e la società europea, e per il cui approvvigionamento l’UE dipende da nazioni extra-UE, come Cina e Russia. La Commissione Europea ha ammesso che senza un facile accesso alle CRM, l’European Green Deal non sarà realizzabile.

Ecco perché il recupero di materiali preziosi dai rifiuti è diventato una questione cruciale per il nostro pianeta!

 In particolare, i Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche (RAEE), se raccolti e riciclati in modo opportuno, possono costituire una vera e propria miniera urbana.

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Il Blu di Prussia è un pigmento sintetico che, grazie alla sua particolare struttura, è in grado di interagire e coordinare molte sostanze, estraendoli dalle soluzioni acquose. In medicina viene utilizzato come antidoto per intossicazione da metalli pesanti e radioattivi (es. cesio e tallio).

 Le strutture complesse risultanti sono coloratissime, un vero arcobaleno!

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Utilizzando un supporto cartaceo con un percorso disegnato con i pastelli a cera depositiamo una goccia di esacianoferrato e una di cloruro ferrico: quando le due soluzione si incontreranno formeranno un precipitato blu.

La reazione avviene in modo semplice e ben visibile e il colore blu del precipitato ottenuto è intenso quasi come quello del celebre quadro di van Gogh!

Se ripetiamo l’esperimento con esacianoferrato e una soluzione di solfato di rame e si formerà un precipitato rosso, mentre adoperando esacianoferrato e una soluzione di manganese si otterrà un solido

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Blu di Prussia

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Soluzione di Rame

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Soluzione di Manganese

LA SOLUZIONE INCOGNITA

Come si può fare per sapere cosa c'è dentro questa soluzione? Oppure come si può sapere se la reazione  chimica ha portato davvero alla formazione di un nuovo composto?

La cromatografia su strato sottile (TLC) ci aiuta a scoprirlo e ci permette di distinguere sostanze diverse come il reagente e il prodotto di una reazione.  Si tratta di un sistema veloce che ci permette di capire quali e quante molecole abbiamo nella nostra soluzione in base al loro comportamento rispetto al gel di silice.

Per eseguire una TLC abbiamo bisogno di usare del gel di silice, depositato come strato sottile su una lastra di vetro o di alluminio (fase stazionaria) e un eluente (fase mobile).

La soluzione incognita viene deposta sulla lastrina che viene poi messa in contatto con la fase mobile dentro la camera di eluizione.

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Le molecole che sono presenti nella nostra soluzione si muoveranno con l’eluente con velocità diverse che dipendono dall’affinità che hanno verso la fase stazionaria. Le molecole più polari legheranno maggiormente il gel di silice e quindi si muoveranno poco sulla lastrina. Le molecole apolari, invece, correranno più velocemente con l’eluente.

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Ma come facciamo a vederle? Se le molecole sono colorate le vedremo a occhio nudo! Altrimenti possiamo utilizzare la luce ultravioletta: sotto questa luce, particolari sostanze sono capaci di diventare fluorescenti e sarà possibile vederle sulla lastrina

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il laboratorio diagnostico su carta

Quanto è grande un nanometro?

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Lo sapevate che....

-Atomi di oro possono assemblarsi tra loro a dare nanostrutture di diversa forma e dimensione a seconda di specifiche condizioni sperimentali

- A diverse forme e dimensioni possono corrispondere proprietà funzionali e macroscopiche diverse

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Una scala di colori

-Diverse dimensioni determinano una differente interazione con la radiazione luminosa

-Eventi di “aggregazione” tra nanoparticelle possono portare a viraggi di colore visibili a occhio nudo

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Se riesci a controllare come….hai un sensore!

Com’è fatto?

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Il campione viene depositato nell’apposito pozzetto presente sul dispositivo di test. Il liquido scorre lungo tutta superficie della striscia di carta. Dopo circa 15 minuti la reazione è completamente avvenuta.

Lateral Flow Assays (LFA) ovvero il laboratorio diagnostico su carta

I laboratori su carta nel formato Lateral Flow Assays (LFA) sono dispositivi diagnostici a basso costo che forniscono in pochi minuti informazioni sullo stato di salute o malattia del paziente al di fuori di un tradizionale laboratorio biochimico attrezzato e senza dover reclutare operatori specializzati.

Il laboratorio diagnostico su carta: it’s easy, guys!

Quando abbiamo a che fare con molecole, il composto da ricercare prende nome di “analita”; se dobbiamo fare una diagnosi su un campione biologico, possiamo allora chiamare questa sostanza “biomarcatore”. Eseguiamo un test: è rapido!

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Deposita sul pad inferiore poche gocce di campione.
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Per capillarità, il campione diffonde verso la zona dove sono depositate le NPAu-Ab, che iniziano a migrare seguendo il flusso del liquido.

Attendi alcuni minuti e osserva cosa accade

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In presenza del biomarcatore, sulla test line si viene a formare un vero e proprio sandwich, costituito da sonda immobilizzata sulla membrana – analita – NpAu-Ab, generando così una sottile banda rossa visible ad occhio nudo (test positivo). La mancata banda colorata indica l’assenza di biomarcatore: il test è negativo.
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Le NPAu-Ab in eccesso continuano a migrare fino alla successiva control line, dove vengono bloccate da sonde specifiche, dando luogo a una seconda banda, anch’essa visibile a occhio nudo.
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Tutto il liquido in eccesso viene infine assorbito dal pad superiore.
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Attenzione! La linea di controllo è molto importante e affinché il test sia affidabile deve essere sempre ben visible.
Essa è una garanzia della funzionalità dei reattivi del test:
se la control line non è visible il test non è valido.

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