I detersivi industriali

Possiamo suddividere i detersivi per la pulizia della casa in tre categorie principali:

• sgrassatori: puliscono lo sporco grasso (Es. detersivi per il pavimento, superfici e sapone per i panni)

• smacchiatori/igienizzanti: hanno un’azione anti-batterica (igienizzante) e sbiancante (candeggina, ammoniaca,…)

• anticalcare: scioglie il calcare (Viakal e simili)

Tutti questi detersivi possiedono al loro interno diverse sostanze chimiche ma solo alcune servono effettivamente a pulire; queste sostanze fondamentali sono riportate nella tabella seguente:

Detersivo	Sostanza chimica fondamentale
sgrassatore	tensioattivi
Smacchiatore/igienizzante	Composti a base di cloro (Es. ipoclorito di sodio e/o perossido di sodio
anticalcare	Acidi (acido citrico e formico)

Le altre sostanze chimiche presenti nei detersivi (coloranti, conservanti, profumo, sbiancanti ottici,…) sono per lo più inquinanti e non indispensabili al fine della pulizia.
Come abbiamo già visto i tensioattivi sono i costituenti principali del sapone e la loro funzione è quella di "agganciare" e "trascinare via lo sporco grasso, il quale è costituito essenzialmente da molecole idrofobe (lipidi).
L'ipoclorito di sodio e il perossido di idrogeno (acqua ossigenata) liberano ossigeno, creando così un ambiente inospitale per la proliferazione dei batteri.
Infine, gli acidi usati nell'anticalcare sciolgono il calcare presente nell'acqua.  

Esercizio 1: quali sostanze chimiche utilizzi per realizzare uno spruzzino sgrassatore igienizzante?

Esercizio2 : quali sostanze chimiche utilizzi per realizzare uno spruzzino sgrassatore anticalcare?

Detersivi ecologici

Detersivi ecologici

La chimica ci può venire in aiuto nella produzione di prodotti di pulizia della casa ecologici. I detersivi che si trovano negli scaffali dei negozi contengono una marea di sostanze che per la maggior parte sono inquinanti (coloranti, profumi, derivati del petrolio,…). Utilizzando delle sostanze chimiche di uso comune come acido citrico, carbonato di sodio e acqua ossigenata, invece, è possibile infatti realizzare degli ottimi detersivi poco inquinanti.

Per poterli realizzare è necessario, però, conoscere le proprietà delle sostanze chimiche utilizzate in modo tale da comprendere il “perché” si usa un ben preciso ingrediente per realizzare un certo detersivo.

Vediamone una per una.

1) Acido citrico: è una polvere inodore, molto solubile in acqua e soprattutto non pericolosa.

Per utilizzarlo basta aggiungere la polvere all’acqua e si ottiene una soluzione acida che toglie il calcare dal lavandino, brocche e pentole, senza lasciare residui.

Una volta spruzzato sull’oggetto o superficie da decalcificare, si lascia agire per pochi minuti e alla fine si risciacqua.

Perché funziona? Perché il carbonato di calcio (CaCO₃), ossia il calcare, si scioglie con le soluzioni acide. Quindi non va usato sul marmo e sulle pietre naturali, costituite anche loro da CaCO₃, perché le rovinerebbe.

2) Carbonato di sodio: detto anche Soda Solvay (si legge “solvè”) è una sostanza che risulta molto utile nell’autoproduzione di detersivi.

A cosa serve? Se per esempio volete uno sgrassatore super efficace, non puzzolente, ecologico ed economico, basta mischiare acqua, solvay e detersivo piatti (ecologico).

Perché funziona? La soda solvay chimicamente è una base (l’opposto dell’acido citrico per capirci).

Grazie a questa sua caratteristica è in grado di aumentare la basicità della soluzione in cui viene sciolta (tecnicamente aumenta il suo pH) e questo contribuisce a disgregare i grassi e aiutare il lavoro del tensioattivo.

3) Acqua ossigenata: nome comune del perossido di idrogeno (H₂O₂), prodotto che spesso abbiamo in casa per disinfettare le ferite. L’acqua ossigenata è un ottimo igienizzante e sbiancante ecologico. Questa sostanza, infatti, dopo il suo utilizzo, ha il grande vantaggio di non lasciare alcuna traccia della sua presenza , perché si decompone totalmente in acqua e ossigeno.

Grazie al suo potere “ossidante” viene utilizzata per pre-trattare le macchie (per es. di erba o di caffè), eliminare l’odore di sudore dalle magliette, pulire i muri dalla muffa, togliere la puzza di pesce e uova dalle stoviglie e molto altro ancora.

Riassumendo abbiamo imparato che:

1) L’acido citrico decalcifica (scioglie il calcare)

2) Il carbonato di sodio (soda solvay) sgrassa

3) L’acqua ossigenata igienizza

Saggi di riconoscimento di amido e proteine negli alimenti

I saggi di riconoscimento degli alimenti
Che cosa c’è nel piatto?


Per evidenziare la presenza negli alimenti di alcune sostanze (come grassi, zuccheri, proteine, sali
minerali e vitamine) è possibile effettuare dei saggi colorimetrici.
I saggi consistono nell’aggiunta di soluzioni ai campioni da analizzare; se il campione contiene la
sostanza ricercata si formano dei nuovi composti che fanno cambiare colore alle soluzioni
impiegate per il test; ad esempio se si versa della tintura di iodio su un alimento contenente amido,
questa assumerà una colorazione blu-violetto che può giungere fino al nero.

Riconoscimento dell'amido negli alimenti

L’amido è uno zucchero complesso derivato dal glucosio ed è il sistema principale con cui le piante
accumulano riserve di energia. Gli animali non sono in grado di formare zuccheri complessi, di
conseguenza non dovremmo trovare amido in alimenti di origine animale.
L’amido ha la proprietà di colorarsi di un intenso blu-violetto, che può giungere sino al nero, se
viene a contatto con la tintura di iodio.

Materiali occorrenti

provette;
portaprovette;
pipette pasteur
alimenti (pane, farina, patate, zucchero,...);
tintura di iodio
guanti in lattice

Procedimento

1 Si introduce dell'acqua in alcune provette e in ciascuna di esse si aggiunge un certo alimento che
andrà opportunamente sminuzzato
2. Si versa con la pipetta alcune gocce di tintura di iodio nelle varie provette
3. Si osserva che nelle provette contenente alimenti di origine vegetale (pasta, farina, patate) la tintura di iodio si colora di blu-violetto con diverse sfumature che possono arrivare fino al nero. Più elevato è il contenuto di amido, più scura sarà la colorazione della tintura di iodio.

Riconoscimento delle proteine

Le proteine sono composti costituiti da catene di amminoacidi legati tra loro mediante legami
peptidici (-CO-NH-).
Il riconoscimento qualitativo si ottiene per reazione , delle proteine, con il reattivo del Biuretico
formato dalle seguenti soluzioni:
1. Biuretico A: costituito da una soluzione di solfato di rame all’1%;
2. Biuretico B: costituito da una soluzione di idrossido di sodio al 10%.
Se si aggiungono alcune gocce delle due soluzioni a un composto contenente proteine, si ha la
comparsa di una colorazione viola.


Materiali occorrenti

provette;
porta-provette;
pipette pasteur
alimenti (latte, zucchero, sale);
guanti in lattice
soluzione di NaOH 10% (biuretico A)
soluzione di CuSO 41% (biuretico B)
guanti in lattice.

Procedimento

1. Si preparano due provette con dell'acqua;
2. Tramite delle pipette pasteur si aggiungono, in entrambe le provette, una soluzione di NaOH 10%
(Biuretico A) e una soluzione di CuSO 41% (Biuretico B).
3. Si prepara una provetta con una soluzione di acqua e zucchero (o sale) ed un'altra provetta con
del latte diluito con acqua
4. Sintroducono alcune gocce di Biuretico A e di Biuretico B in entrambe le provette
5. Si osserva che nella provetta contenente la soluzione di acqua e zucchero (sale) permane la
colorazione azzurra del solfato di rame, mentre in quella contenente latte si nota la comparsa del
colore violetto.

Le emulsioni

Per i ragazzi della II F

Un’emulsione è un miscuglio eterogeneo formato da due liquidi immiscibili in cui uno di essi si trova sotto forma di piccolissime gocce (fase dispersa) in un altro liquido che agisce da fase continua, detta anche fase disperdente o veicolo. A seconda della natura della fase dispersa le emulsioni possono essere classificate in due tipi:

1) Emulsione di olio in acqua in cui l’olio costituisce la fase dispersa e acqua è la fase disperdente. L’esempio più comune di emulsione di olio in acqua è costituito dal latte

2) Emulsione di acqua in olio in cui l’acqua costituisce la fase dispersa e l’olio è la fase disperdente. Un esempio di tale tipo di emulsione è il burro

In classe noi abbiamo realizzato un emulsione del tipo 1) (olio disperso in acqua). L'emulsione viene realizzata mescolando vigorosamente acqua ed olio; tale processo è detto emulsificazione.

Abbiamo osservato, tuttavia, che l'emulsione così ottenuta non è stabile e dopo un certo tempo i due liquidi tendono a stratificarsi, come si mostra in figura.

Questo accade perché l'olio è un gasso (o lipide) costituito da molecole dette trigliceridi; tali molecole sono provviste di una testa idrofila (ovvero che si lega all'acqua) e una coda idofila (ovvero che tende a stare lontana dall'acqua). I trigliceridi tendono a disporsi in modo tale che la testa sia in acqua e la coda al di sopra della superficie, come mostrato in figura.

Per stabilizzare l'emulsione si rende quindi necessario un emulsionante ovvero una sostanza in grado di rendere possibile il mescolamento di acqua ed olio.

Gli emulsionanti sono sostanze chimiche, naturali o artificiali, costituite da molecole dotate di una testa idrofila e una coda idrofoba dette tensioattivi. Per esempio consideriamo il ruolo di sapone che agisce da emulsionante in una emulsione olio in acqua: quando il sapone è aggiunto all'emulsione la coda idrofoba tende a legarsi all'olio mentre la testa idrofila si lega alle molecole d'acqua formando delle strutture dette micelle. In questo modo l'olio è disperso in maniera stabile nell'acqua e non tende più a formare uno strato separato.

Attraverso l'esperimento abbiamo osservato che l'olio e l'acqua ora risultano effettivamente mescolate.

Gli emulsionanti sono sia inorganici come, ad esempio, ammoniaca e lisciva, che organici come saponi o la leticina contenuta nel tuorlo d'uovo. Altri emulsionanti sono costituiti ad esempio da gomma arabica, gomma adragante, pectina, cellulosa.

Le emulsioni sono di grande importanza tecnica nell’industria degli oli e dei grassi, in quella della gomma e vengono impiegate nelle pitture, vernici, adesivi, plastica, cellulosa, carta, fibre e pelletteria. Esse sono anche impiegate anche in medicina e nei prodotti cosmetici.

Nel corpo umano l'emulsione dei grassi avviene nel duodeno; le paticelle di grasso non ancora digerite vengono attaccate da una sostanza emulsionante di colore verdastro prodotta dalla cistifellea, che viene detta bile;

i sali biliari scompongono le particelle di grasso in particelle più piccole rendendole più facilmente digeribili dall'enzima lipasi. (ricorda che la digestione chimica è un processo in cui molecole vengono scomposte in unità più piccole).

La reazione di combustione

Per i ragazzi della II F

Prima delle vacanze di Natale abbiamo cominciato a parlare della Biochimica ed abbiamo detto che essa rappresenta quella branca della scienza che studia le reazioni chimiche che avvengono negli esseri viventi; una delle reazioni chimiche più importanti è la respirazione cellulare, in quanto  permette di ricavare l'energia necessaria per tutti i processi vitali. 

La respirazione cellulare è una reazione di combustione; la combustione è una reazione di ossidazione i cui reagenti sono: un composto organico (detto anche combustibile o comburente) e l'ossigeno, mentre i prodotti sono: anidride carbonica, acqua ed energia sotto forma di calore. La respirazione avviene all'interno delle cellule ed il combustibile è rappresentato dal glucosio, uno zucchero semplice.

In classe abbiamo studiato la reazione di combustione di una candela.

Le candele sono formate principalmente da cera, paraffina e stearina. Si tratta di sostanze composte da lunghe catene di carbonio e di idrogeno e, per quello che riguarda la cera e la stearina anche da alcuni atomi di ossigeno. A titolo di esempio, la formula di una paraffina è la seguente: C₁₆H₃₄, mentre la formula di una cera è la seguente: C₄₃H₈₆O₂.

Come abbiamo detto, la loro combustione con l'ossigeno atmosferico produce i seguenti prodotti:

1. anidride carbonica (CO₂),
2. acqua (H₂O) sotto forma di vapore acqueo
3. energia termica (calore)

I materiali occorrenti per l'esperimento sono i seguenti:

• un piatto
  
• una candela
  
• un barattolo di vetro
  

Esperimento 1: con questo primo esperimento abbiamo verificato che la reazione sfrutta l'ossigeno come reagente e produce vapore acqueo.

Abbiamo posto la candela nel piatto e l'abbiamo accesa; poi l'abbiamo coperta con il barattolo. Dopo pochi secondi la fiamma si affievolisce fino a spegnersi completamente in quanto l'ossigeno contenuto nel barattolo viene utilizzato per la combustione. Ciò significa che l'ossigeno è stato consumato ed è stata prodotta anidride carbonica. Inoltre avete notato che il barattolo risulta appannato all'interno; ciò è dovuto al vapore acqueo prodotto che, a contatto con il vetro, si condensa.

Esperimento 2: con questo esperimento abbiamo verificato che la combustione produce calore

Abbiamo posto la candela accesa nel piatto contenente ora dell'acqua; dopodiché l'abbiamo coperta di nuovo con il barattolo. Abbiamo osservato che nel momento in cui la candela si spegne l'acqua viene aspirata nel barattolo come si vede in figura. Abbiamo spiegato che questo fenomeno accade perché nel momento in cui la fiamma si spegne (e quindi la reazione di combustione cessa) la temperatura nel barattolo cala bruscamente; poiché ad una diminuzione di temperatura corrisponde una minore pressione segue che la pressione esterna è maggiore di quella all'interno del barattolo e di conseguenza l'acqua riesce ad entrare.

 

Aceto e Bicarbonato

Per i ragazzi della II F

In classe abbiamo realizzato una reazione chimica facendo reagire aceto e bicarbonato di sodio.

Materiali e strumenti usati

• Un palloncino
• Una bottiglia trasparente da un litro
• Due dita d’aceto
• Bicarbonato

Esecuzione dell’esperimento

1. Nella bottiglia abbiamo versato due dita d’aceto, poi abbiamo preso il palloncino ed il bicarbonato.
2. Abbiamo messo del bicarbonato nel palloncino.
3. Abbiamo inserito il collo della bottiglia nella bocca del palloncino.
4. Abbiamo lasciato cadere il bicarbonato dentro la bottiglia, contenente l’aceto.


Osservazioni

Abbiamo notato che dopo aver versato il bicarbonato (che era nel palloncino) dentro l’ aceto, le sostanze hanno iniziato a fare delle bollicine e della schiuma; a questo punto il palloncino ha iniziato a gonfiarsi.
Interpretazione chimica

Tra aceto e bicarbonato è avvenuta una reazione chimica;  ciò significa che le due sostanze non si sono semplicemente mescolate, ma che le molecole dell’una e le molecole dell’altra si sono “smontate” e gli atomi che le formavano si sono riuniti a formare nuove molecole, di sostanze diverse.

L’acido acetico (aceto) e il bicarbonato di sodio, ossia le sostanze presenti all’inizio, sono detti reagenti; le sostanze presenti dopo che è avvenuta la reazione chimica sono dette prodotti della reazione.


In questo caso i prodotti sono tre:

• l’anidride carbonica (detta anche biossido di carbonio), che è il gas che ha fatto gonfiare il palloncino;
• l’acetato di sodio, che è il sale che precipita sul fondo;
• l’acqua, che rimane nella bottiglia insieme all’aceto che eventualmente non ha reagito, e che essendo trasparente schiarisce il colore del liquido presente nella bottiglia.

La reazione a cui abbiamo assistito può essere così schematizzata:

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂

CH3COOH	NaHCO3	CH3COONa	H2O	CO2
Acido acetico	Bicarbonato di sodio	Acetato di sodio	Acqua	Anidride carbonica

  

Come si vede, a sinistra della freccia sono indicati i reagenti, a destra i prodotti. Le molecole presenti all’inizio e alla fine sono completamente diverse. Nessun atomo però è andato perduto e nessun atomo è comparso dal nulla, come schematizzato nella seguente tabella: 

	Atomi di Idrogeno (H)	Atomi di Ossigeno (O)	Atomi di Carbonio (C)	Atomi di Sodio (Na)
Reagenti	5	5	3	1
Prodotti	5	5	3	1

Quindi il numero totale di atomi nei reagenti e nei prodotti è lo stesso.
Questo risultato è una conseguenza della legge di Lavoisier che afferma: "in una reazione chimica la massa dei reagenti è uguale a quella dei prodotti". 

La Tavola Periodica degli Elementi

http://cellulenumeriealtro.blogspot.it/2013/11/mendeleev-e-la-tavola-periodica.html

Costruisci un atomo

https://phet.colorado.edu/it/simulation/build-an-atom