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Seminario “Pane, vino e sapone”: breve resoconto

8 Mag. 2011 | categoria eventi | Leggi tutto | Nessun commento

Finalmente un pò di tempo per scrivere due righe sul seminario organizzato in onore dell’Anno Internazionale della Chimica presso il Liceo Scientifico “G.B. Grassi” di Latina. Il seminario, patrocinato dalla Società Chimica Italiana e dall’Unesco, ha avuto tra i suoi sponsor anche la casa editrice Pearson di cui fa parte il marchio Linx.

Tra i relatori c’era anche la sottoscritta, che ringrazia ancora una volta il dott. Franco Calascibetta, esperto in storia e didattica della chimica (Università La Sapienza di Roma) per le preziose informazioni desunte da un suo articolo, informazioni che in parte hanno costituito il cuore del mio intervento dal titolo: La fermentazione: dal dibattito storico all’aroma del pane.

Gli interventi hanno coinvolto varie discipline, dalla filosofia all’antropologia. In particolare il dott. Ernesto di Renzo (Università Tor Vergata di Roma) ha piacevolmente intrattenuto l’uditorio con una disamina delle differenti tradizioni gastrnomiche dei vari popoli, illustrando come la commestibilità di un cibo sia di natura culturale oltre che biologica. Il prof. Rino Caputo (Università Tor Vergata di Roma) ci ha fatto conoscere un particolare aspetto dell’opera di Dante Alighieri, passando in rassegna i vari significati del pane nell’opera dantesca. Di natura tecnica sono stati gli interventi del prof. Enzo Bonacci (Liceo G.B. Grassi di Latina) e del dott. Gaetano Ciolfi; quest’ultimo, direttore al CRA di Velletri (Unità di ricerca per le produzioni enologiche dell’Italia centrale), si è soffermato sul valore nutrizionale del vino, soprattutto in relazione alla legge metabolica del limite. A proposito di vino, molto interessante è stata la presentazione dell’ing. Filippo Giuliano, appassionato sommelier che ha spiegato in maniera semplice, chiara ed efficace la natura e il perchè degli accostamenti cibo-vino. Di natura filosofica gli interventi della prof.ssa Maria Letizia Parisi (Liceo G.B. Grassi di Latina), del prof. Luciano Pennino (Angelicum di Roma) e del dott. Enrico Bernieri (INAF e Università Roma Tre). Mentre la professoressa ha illustrato le prime teorie sulla costituzione della materia dei filosofi greci, il prof. Pennino ha pronunciato un discorso generale sul ruolo della chimica nel mondo moderno. Ha concluso gli interventi il dott. Bernieri, che si è dilungato sul rapporto tra alchimia e astrologia. Lo stesso organizzatore, il prof. Francesco Giuliano, è intervenuto parlando delle molecole responsabili di colori, sapori, odori. Sono stati coinvolti attivamente molti studenti, che si sono esibiti in esperimenti chimici, balletti e divertenti sketch diretti dall’instancabile collega prof. Cesare di Nunno, docente di elettronica con la passione del teatro. Infine, un affettuoso saluto alla cara amica e collega prof.ssa Vincenza Moniello, bravissima insegnante di chimica i cui alunni del Liceo Artistico hanno dato vita alle riproduzioni esposte nella sala antistante l’auditorium della conferenza, di cui queste foto ritraggono alcuni particolari (cliccare per ingrandire):

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… con moderazione!

27 Apr. 2011 | categoria chimica e salute, eventi | Leggi tutto | 2 commenti

Purtroppo l’etanolo costituisce una delle cause più ricorrenti di incidenti stradali. È dimostrato che dosi anche relativamente basse di etanolo diminuiscono la capacità di guida. Il codice della strada fissa a 0,5 g/l il limite massimo di concentrazione dell’etanolo nel sangue.

Vi siete mai chiesti come funziona il test del palloncino? L’etanolo ingerito viene rapidamente assorbito dallo stomaco e dall’intestino tenue, distribuendosi nell’acqua corporea. La maggior parte dell’etanolo viene metabolizzato nell’organismo, mentre una piccola parte viene eliminato nelle urine, nel sudore e nell’aria espirata. Il test del palloncino sfrutta la reazione chimica che avviene tra l’etanolo espirato e alcuni sali. Si tratta di una reazione di ossido-riduzione.

Il palloncino gonfiabile è corredato da una fiala contenente dei sali che reagiscono con l’espirato. Esistono etilometri chimici di due tipi: il primo è ritenuto affidabile e sicuro in quanto non contiene dicromato di potassio; il secondo, considerato poco affidabile e pericoloso per l’ambiente e l’uomo, prevede l’utilizzo del dicromato di potassio. Siccome il funzionamento dell’etilometro senza dicromato è coperto da brevetto, concentriamoci sul secondo tipo per comprenderne la chimica sottesa.

I reagenti nella reazione implicata sono: dicromato di potassio, acido solforico ed etanolo (contenuto nel fiato). Attraverso una ossido-riduzione si ottengono i prodotti: solfato di cromo (considerato pericoloso), solfato di potassio, aldeide acetica (poi ossidata ad acido acetico) e acqua. E qui mi rivolgo agli studenti alle prese con le amate-odiate redox: sapreste trascrivere questa reazione e identificarne le specie ossidanti e riducenti? Non è difficile!

La caratteristica che permette di misurare la quantità di alcol è la variazione di colore che subisce la fiala, poichè reagenti e prodotti sono caratterizzati da differenti colorazioni (il dicromato di potassio è di colore giallo–arancio, mentre il solfato di cromo è verde–blu). Maggiore è la quantità di etanolo presente nel palloncino più questo reagirà con i sali, imprimendo alla fialetta un cambio di colore via via più deciso.

Un incidente stradale può essere la tragica conseguenza di un consumo occasionale di alcol, ma non basta evitare di bere prima di mettersi al volante. Gli alcolici agiscono in maniera subdola in quanto l’assunzione abituale provoca dipendenza. Il meccanismo secondo il quale l’etanolo provoca dipendenza è sconosciuto, ma si ipotizzano effetti a livello di corteccia cerebrale, particolarmente sensibile ai danni da abuso di alcol. L’etanolo è infatti un vero e proprio composto stupefacente che agisce a livello psichico e fisico. Il consumo eccessivo provoca danni a livello del sistema nervoso centrale e cardiocircolatorio, dell’apparato urinario, gastroenterico e genitale. Infine, un’osservazione alla luce di queste considerazioni: lungi da me sminuire gli effetti talvolta letali di sostanze quali quelle contenute nelle piante allucinogene e tossiche; occorre però dare il giusto peso ai vari tipi di stupefacenti. Insomma, che senso ha demonizzare il pur deprecabile consumo di marijuana sottovalutando gli effetti di una sostanza alla portata di tutti come l’etanolo? Basti pensare che nella classifica di pericolosità delle varie droghe stilata dalla rivista medica Lancet l’alcol occupa il quinto posto.

P.S. segnalo il meeting scientifico Droghe, alcol e incidenti stradali: un triangolo molto pericoloso, che si terrà a Imola l’11 maggio prossimo, organizzato dal gruppo di ricerca di analisi farmaco-tossicologica la cui responsabile è la prof.ssa Maria Augusta Raggi.

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Ubriacatevi ….

27 Apr. 2011 | categoria chimica in cucina | Leggi tutto | 3 commenti

Il faut être toujours ivre.

Tout est là:

c’est l’unique question.

Pour ne pas sentir

l’horrible fardeau du Temps

qui brise vos épaules

et vous penche vers la terre,

il faut vous enivrer sans trêve.

Mais de quoi?

De vin, de poésie, ou de vertu, à votre guise.

Mais enivrez-vous.

Et si quelquefois,

sur les marches d’un palais,

sur l’herbe verte d’un fossé,

dans la solitude morne de votre chambre,

vous vous réveillez,

l’ivresse déjà diminuée ou disparue,

demandez au vent,

à la vague,

à l’étoile,

à l’oiseau,

à l’horloge,

à tout ce qui fuit,

à tout ce qui gémit,

à tout ce qui roule,

à tout ce qui chante,

à tout ce qui parle,

demandez quelle heure il est;

et le vent,

la vague,

l’étoile,

l’oiseau,

l’horloge,

vous répondront:

“Il est l’heure de s’enivrer!

Pour n’être pas les esclaves martyrisés du Temps,

enivrez-vous;

enivrez-vous sans cesse!

De vin, de poésie ou de vertu, à votre guise.

Questa splendida poesia di Charles Baudelaire, ricordo dei tempi del liceo, si intitola Enivrez-vous. Ubriacatevi, ci consiglia il poeta. Senza mai fermarvi. Di vino, di poesia, di virtù, come vi pare. L’importante è non smettere mai.

Ovviamente la mia brava insegnante di francese non voleva spingerci all’alcolismo. Per evitare di fornire a qualche studente un comodo alibi per eventuali sbevazzate, forzava ironicamente l’interpretazione del testo poetico: l’ubriacatura è sana solo quando il vino, la poesia e la virtù coesistono nel giusto mix. Un virtuoso non esagera col vino e neanche con la virtù stessa. E la poesia è inconciliabile con la mancanza di lucidità provocata dall’eccesso di etanolo. In questo modo la prof salvava capra e cavoli: assecondava il suo desiderio di trasmetterci questo gioiello poetico e nel contempo si tutelava dai paraocchi dello stupido di turno. Chissà cosa ne pensava Baudelaire…. Forse non era il caso di manipolare più del dovuto la sfuggente impalpabilità di quel verso: mai esagerare, neppure per scherzo, nella spiegazione delle poesie! Dopotutto, chi vuole danneggiarsi il fegato lo fa a prescindere dalla poetica baudelairiana. E i veri goderecci sanno che il senso della misura è un must per chi vuole gustare appieno il vino. Quest’ultimo infatti è una complessa miscela di sostanze che esigono palati moderati e sapienti per essere apprezzate: avete mai visto un sommelier ubriaco? La moderazione nel consumo consapevole di questa bevanda è dovuta soprattutto al fatto che le sostanze caratterizzanti il bouquet aromatico di un determinato tipo di vino sono quelle presenti in minore quantità. Bere frettolosamente e in dosi massicce tende a mascherare proprio quegli aromi che conferiscono a un vino la sua impronta. Ad esempio, nel Cabernet Sauvignon è stato identificato un particolare composto, il 3-metiltio-1-propanolo (CH3-S-CH2-CH2-CH2-OH) derivante dall’aminoacido metionina, che impartisce al vino una peculiare nota dolce. Per determinarne la presenza e la quantità è stata usata la gas-cromatografia, dato che i classici metodi analitici non riescono a intercettare composti di concentrazione molto bassa. Eppure sono proprio quei componenti presenti in tracce e ultratracce che spesso fanno la differenza. Per esempio, è sufficiente una concentrazione di poche decine di ng/l di 2,4,6-tricloroanisolo per impartire al vino il classico, sgradevole gusto di tappo. Ma qual è la composizione generica di un vino? Il vino è una soluzione nella quale sono sempre presenti composti delle seguenti classi:

Acqua

Alcoli (etanolo, metanolo, alcoli superiori, glicerina)

Acidi organici (tartarico, malico, citrico, lattico, acetico)

Zuccheri (glucosio, fruttosio)

Gomme e pectine

Polifenoli (antociani, tannini …)

Sostanze minerali (sotto forma di anioni e cationi)

Sostanze volatili (acidi volatili, esteri, aldeidi, terpeni)

Vitamine

Gas disciolti (anidride carbonica, anidride solforosa, ossigeno)

L’importanza dell’alcol etilico (o etanolo) è determinante; si tratta infatti della sostanza a maggior concentrazione dopo l’acqua, e come tale essa influenza notevolmente il complesso dei caratteri organolettici. Oltre al sapore dolce, l’alcol etilico è responsabile della morbidezza del vino. È inoltre importantissima la sua capacità di solubilizzare tutti i composti importanti ai fini della costituzione del bouquet, che non sarebbero solubili in un mezzo esclusivamente acquoso. Infine l’etanolo è decisivo dal punto di vista della genuinità, in quanto è possibile riconoscere tramite specifiche analisi l’addizione di zucchero non proveniente dall’uva per aumentare artificiosamente (e illegalmente) il grado alcolico. Le conseguenze del suo consumo eccessivo, anche (e soprattutto) in bevande diverse dal vino le vedremo …nel prossimo post.

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Saponi e sostenibilità

18 Apr. 2011 | categoria ambiente, chimica e salute, didattica della chimica, laboratorio | Leggi tutto | 1 commento

Continuiamo il discorso sul sapone addentrandoci maggiormente nelle modalità di ottenimento di questo prodotto. Quella che leggete in basso è una particolare reazione di saponificazione in cui un particolare grasso, il gliceril tristearato, reagisce con la soda caustica a caldo per dare glicerolo e sodio stearato, uno dei saponi più comuni.

Come tutte le reazioni di saponificazione questa è una reazione di idrolisi (scissione) alcalina ed è irreversibile (i prodotti formati non reagiscono tra di loro per dare le sostanze di partenza).

Ci sono due modalità di produzione del sapone, ad alta e a bassa temperatura. Industrialmente la reazione avviene scaldando le miscele di grassi poste in apposite caldaie a temperatura compresa tra i 170 e i 180 gradi centigradi, alla pressione di 8-10 atmosfere e con soluzioni di idrossidi alcalini. La fine della reazione è rivelata dalla scomparsa dei grumi di grasso. A questo punto si aggiunge alla miscela il cloruro di sodio, NaCl; questi fa diventare insolubile il sapone formatosi e lo fa affiorare in superficie permettendo la separazione dalla parte liquida sottostante. Raffreddando si ottiene la miscela solida di saponi. Prima del raffreddamento si possono aggiungere varie sostanze per ottenere saponi con differenti caratteristiche commerciali. Queste sostanze sono, ad esempio: colofonia o pece greca (ha potere schiumogeno), sostanze coloranti, oli essenziali (per conferire particolari profumi), minerali come bentonite, talco o caolino (per abbassare il prezzo), glicerina e zucchero (per ottenere l’effetto trasparente). Per avere saponi molli o liquidi (come la schiuma da barba) si usa nella reazione di saponificazione l’idrossido di potassio (comunemente chiamato potassa) anzichè l’idrossido di sodio.

La miscela di grassi è composta in base al tipo di sapone che si vuole ottenere: l’olio di cocco dà una bella schiuma, l’olio di palma conferisce consistenza e durevolezza, gli oli di sesamo sono particolarmente indicati per la cura dei capelli. Il liquido nel quale si diluisce la soda o la potassa è generalmente l’acqua, ma si possono utilizzare anche succhi di frutta, infusi d’erbe o latte intero.

E’ possibile fare il sapone in casa? Certo! Basta avere un lavello, dei fornelli e l’attrezzatura necessaria: una bilancia, dei cucchiai di legno, delle caraffe in pirex, delle pentole d’acciaio, un termometro da forno, un frullatore e formine per dolci a volontà. Attenzione! Gli stampi devono resistere al materiale caustico e alle alte temperature. Ovviamente si deve usare la massima cautela nel maneggiare la soda utilizzando guanti adatti e occhiali protettivi. Guardate come questa signora si diverte nel fare il sapone in casa con latte e cannella:

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Il metodo “a freddo” sfrutta il calore naturale liberato dalla reazione tra i grassi e la soda caustica; occorre preservare questo calore avvolgendo il sapone fresco in una coperta e lasciandolo riposare per almeno un giorno. Il metodo “a caldo” utilizza una fonte di calore esterna per accelerare la reazione di saponificazione. In questa pagina si spiega come ottenere del sapone “casalingo” a caldo o a freddo, utilizzando soda ed olio di oliva.

Una delle migliori caratteristiche del sapone ottenuto da sostanze naturali è la biodegradabilità, di cui spesso difettano i saponi derivati da sostanze sintetiche. Ritornare ad utilizzare saponi naturali darebbe un significativo contributo all’abbassamento del livello di inquinamento. Molte sostanze sintetiche nocive penetrano infatti negli organismi viventi per inalazione, ingestione indiretta o per assorbimento cutaneo diffondendosi lungo la catena alimentare. Inoltre alcuni detergenti di produzione industriale contengono sostanze che possono causare allergie a livello dell’epidermide. Tra le sostanze ritenute più pericolose vi sono i muschi sintetici utilizzati come fragranze in sostituzione di quelli naturali, più costosi; questi possono interferire con i sistemi di comunicazione ormonale accentuando gli effetti dovuti all’esposizione ad altri agenti tossici.

Un esperto di saponi è sicuramente il chimico autore del blog The Independent Chemist, il cui ultimo post parla di “saponi sostenibili” di produzione propria a base di olio di oliva e scorze di arancia, limone e mandarini. Dove vive? In Sicily, of course!

La foto sopra fa parte della collezione di Richard Heeks, fotografo inglese che vede il mondo attraverso le bolle di sapone. Chissà se questa bolla, raffigurante un poetico paesaggio naturale, è stata ottenuta da un buon sapone fatto in casa …

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Il sapone

17 Apr. 2011 | categoria chiedi all'esperto, didattica della chimica | Leggi tutto | 1 commento

Recentemente ho notato che tra le attività ricreative di alcune associazioni culturali delle mie parti figura la preparazione del sapone fatto in casa. Un mio alunno, incuriosito da questa moda, mi ha chiesto alcune nozioni sul sapone da un punto di vista prettamente chimico e non semplicemente procedurale (ad esempio: qual è la reazione tramite la quale si ottiene il sapone? Come fa il sapone a catturare lo sporco? Perchè la presenza del sapone alza il pH? Con quale criterio si dosano i composti che danno origine al sapone?).

Cercherò di rispondere alle sue curiosità nella maniera più semplice possibile. Cominiciamo con il dire che il sapone si ottiene facendo reagire grassi (o lipidi) con un idrossido (ad esempio la soda caustica NaOH). I grassi possono essere di origine animale o vegetale; questi ultimi sono generalmente chiamati oli. I trigliceridi, esteri del glicerolo, costituiscono una parte importante degli oli vegetali e dei grassi animali; essi sono formati da tre acidi grassi a lunga catena, che reagiscono con la soda secondo la reazione

trigliceridi + idrossido di sodio (aq)  –> sapone + glicerolo

Il sapone è generalmente un sale di sodio o di potassio di un acido carbossilico alifatico a catena lunga, caratterizzato da una testa polare idrofila e una coda apolare idrofoba:

Il sapone è dunque un sale ottenuto da un acido debole (il trigliceride) e una base forte (ad esempio la soda). Come tale subisce idrolisi basica, la quale dà luogo a una soluzione con prevalenza di ioni OH¯. L’acqua saponata ha infatti un pH leggermente basico di circa 8,5.

Mentre la parte idrofoba del sapone si scioglie nel grasso, la parte idrofila è solubile nell’acqua. Di conseguenza le code idrofobe circondano le parti di grasso presenti (ad esempio su una macchia) sciogliendosi nella sua massa e formando tante micelle:

Dato che tutte le teste delle molecole di sapone hanno una carica negativa, la repulsione elettrostatica impedisce alle micelle di riaggregarsi e stabilizza l’emulsione acquosa. In questo modo lo sporco, racchiuso all’interno delle micelle, può essere isolato e allontanato consentendo l’azione detergente.

La qualità di un sapone dipende anzitutto dalla combinazione dei lipidi usati, che possono essere oli insaturi – generalmente liquidi a temperatura ambiente – o grassi saturi – generalmente solidi a temperatura ambiente. Ad esempio, per ottenere un sapone sodico si calcola la quantità di olio/grasso e di soda caustica NaOH, il cui dosaggio è determinato dalla natura e dalla massa dei lipidi scelti.

Una miscela bilanciata di lipidi produce un ottimo sapone; è bene miscelare i grassi satuti con gli oli insaturi: i primi danno un sapone compatto e resistente, mentre i secondi lo rendono elastico e piacevole al tatto. Gli unici lipidi insaturi che producono un sapone molto compatto dopo un’adeguata stagionatura sono quelli  contenuti nell’olio di oliva. Per determinare la quantità di soda caustica occorre tener conto del coefficiente di saponificazione, che corrisponde alla quantità di soda caustica necessaria per saponificare un grammo di un dato lipide; per trasformare completamente un lipide in sapone si moltiplica il coefficiente di saponificazione di quel lipide per la sua massa espressa in grammi. Se, ad esempio, si vogliono saponificare 1000g di olio di oliva sono necessari 134g di soda caustica (1000 * 0,134), mentre per 1000g di olio di soia ne occorrono 135g. Nella tabella a lato sono elencati alcuni coefficienti di saponificazione. Quando si usano diversi tipi di lipidi occorre determinare la quantità di soda caustica necessaria per ciascuno e poi fare la somma. Si può ridurre la quantità di soda dal 5 all’8% per rendere il sapone meno basico e per far sì che la parte di grasso libero renda il sapone più morbido per la pelle.

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