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24-28 Ottobre 2022
Fast and Curious!
Risposte semplici a domande complesse
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!
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
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
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
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!
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
Cosa ci serve
- Un cavolo rosso
- Acqua
- una pentola
- un coltello e un assetto
- un colino
- una bacinella
- una bottiglietta
- un imbuto
ATTENZIONE!
Chiedi l'aiuto di un adulto per tagliare il cavolo e per cucinarlo!
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?
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.
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!
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
Blu di Prussia
Soluzione di Rame
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.
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.
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
il laboratorio diagnostico su carta
Quanto è grande un nanometro?
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
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
-
Se riesci a controllare come….hai un sensore!
Com’è fatto?
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!
Attendi alcuni minuti e osserva cosa accade
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.