Research Blogging - Chemistry - Italian

Il chimico sfuggente e la sua molecola elusiva

2012-05-20T12:29:03Z

C’era una volta un ragazzo friulano che aveva sviluppato un’insolita simpatia per la chimica, probabilmente favorita dalle frequenti visite di un fratello della madre, tal Giovanni Carnelutti, un chimico di prim’ordine collaboratore di Stanislao Cannizzaro e in seguito Presidente della … Leggi l'articolo completo →...

Paolocci, N., & Wink, D. (2009) The shy Angeli and his elusive creature: the HNO route to vasodilation. AJP: Heart and Circulatory Physiology, 296(5). DOI: 10.1152/ajpheart.00243.2009

Uno studio lacrimale

2012-05-04T10:23:00Z

Dalla collaborazione tra la National Cartoonists' Society e il Center for Cartoon Studies è nato il magazine in formato tabloid The Cartoon Crier (gratuitamente consultabile, o scaricabile previa registrazione, su issuu), rivista stagionale che propone strisce e cartoon del passato e del presente legati in qualche modo alle lacrime e alla tristezza. In particolare c'è un bellissimo fumetto realizzato da Jon Chad sulla scienza dietro le lacrime, che vi vado a proporre scomposto e con traduzione abbinata (vedi versione completa), che è anche un'ottima scusa per presentarvi, come al solito, una nota dedicata alla chimica delle lacrime. Buona lettura, dunque, con un fumetto che tecnicamente richiama subito alla memoria i fumetti di Pippo professore! Salve e benvenuti al Fizzmont institute of rad science(1). Il mio nome è Ben Bio e ci è stato chiesto dalla National Cartoonists' Society di parlare della scienza del pianto. Andiamo giù nel laboratorio! Ci sono tre tipi di lacrime secrete dai nostri occhi: Le lacrime basali sono prodotte dai nostri occhi costantemente per mantenerli umidi. Queste lacrime contengono glucosio, mucina, lisozima, lattoferrina, lipocalina, potassio e sodio. Tutte le lacrime sono emesse dai nostri occhi allo stesso modo. Le lacrime escono dalla sommità dei nostri occhi (sotto le palpebre) dalla ghiandola lacrimale. Le lacrime fluiscono sulla superficie dell'occhio e colano nell'angolo in basso più vicino al naso attraverso un condotto chiamato punto lacrimale(2). Le lacrime in eccesso che che non riescono a colare lungo il punto formeranno delle gocce che scenderanno lungo le vostre guance, lacrimando! (Le lacrime che colano attraverso il punto colano fuori dal naso: che schifo!) Prossimo livello: le lacrime riflesse Le lacrime riflesse sono prodotte quando un irritante sia fisico (un dito in un occhio) sia chimico(3) (i fumi della cipolla) agita un occhio!! Un occhio agitato manda un segnale di "aiuto" al tronco encefalico che innesca un segnale ormonale alla ghiandola lacrimale per produrre lacrime per alleviare l'irritazione. Il terzo tipo di lacrime sono le lacrime emozionali. Quando sperimentiamo un'emozione intensa (tristezza, paura, divertimento, ecc.) un segnale è inviato al nostro cervello dove sono memorizzate le emozioni complesse. Un segnale ormonale è inviato alla ghiandola lacrimale per produrre le lacrime. La composizione chimica(3, 4) di queste lacrime è differente, però, e contengono tossine legate allo stress di cui il nostro corpo vuole sbarazzarsi. Così, per riassumere, piangere rende il corpo felice! E' dimostrato!! Grazie per il vostro tempo. Ora uscite fuori di qui e fatevi un buon pianto! (1) A fake institute where we talk about REAL science! (2) lacrimal punctum, evidentemente dal latino (3) In effetti riguardo la chimica delle lacrime qualcosina in più la si può dire. Ad esempio, nel pdf che si chiede Perché piangiamo sia quando siamo tristi sia quando siamo molto felici?, si trova il seguente passaggio: Questo ultimo tipo di lacrime [le lacrime emozionali] contiene percentuali molto alte di manganese e di alcuni ormoni tra i quali la prolattina In un articolo apparso lo scorso anno su Science(4) si può poi leggere riguardo la loro composizione Tears are drops of liquid produced by the lacrimal, accessory lacrimal, and Meibomian glands, which contain proteins, enzymes, lipids, metabolites, electrolytes, and traces of drugs. In mice, tears contain a chemosignal or pheromone. Because the chemical makeup of human emotional tears differs from that of reflexive eye-protective tears, we hypothesized that human tears may similarly convey a chemosignal. Il gruppo di ricerca (di cui hanno scritto sia Christine Dell'Amore sul National Geographic, sia Janelle Weaver su Scientific American, via Wikipedia), per testare l'ipotesi, ha scelto un gruppo di donatrici tra i 30 e i 31 anni e ha verificato l'effetto delle loro lacrime su vari gruppi di uomini. Per varie tipologie di emozioni e di lacrime sono state utilizzate delle donatrici (ogni gruppo aveva un'età media intorno ai 30 anni) per poi essere sottoposte all'attenzione di differenti gruppi di uomini (le età medie dei gruppi di uomini oscillavano tra i 28 e i 29 anni). Interessante, comunque, osservare come il primo test sia stato necessario per comprendere se le lacrime possedevano un qualche odore in grado di farle distinguere rispetto, ad esempio, a una soluzione salina. Dopo aver determinato che le lacrime non posseggono odori caratteristici, si è potuto procedere tranquillamente con l'esperimento vero e proprio che aveva come obiettivo quello di verificare una delle due ipotesi al vaglio, ovvero o che le lacrime contenessero dei segnali chimici legati al contesto di tristezza nel quale erano state prodotte, o che le lacrime umane, come quelle dei topi, sono in grado di segnalare informazioni legate al comportamento sociosessuale. I risultati alla fine del test sono semplicemente riassumibili con questo passaggio tratto dall'abstract: We found that merely sniffing negative-emotion–related odorless tears obtained from women donors induced reductions in sexual appeal attributed by men to pictures of women's faces. Moreover, after sniffing such tears, men experienced reduced self-rated sexual arousal, reduced physiological measures of arousal, and reduced levels of testosterone. Finally, functional magnetic resonance imaging revealed that sniffing women’s tears selectively reduced activity in brain substrates of sexual arousal in men. I risultati, ovviamente, si portano dietro una serie di domande, come ad esempio quali siano le sostanze all'interno delle lacrime responsabili di questo tipo di risposte, o se questo tipo di segnali è ristretto alle lacrime emozionali, o se ancora si possono riscontrare degli effetti identici anche nelle lacrime degli uomini rispetto alle donne. E' altrettanto interessante notare quello che non si dice nell'articolo, ovvero che questo genere di ricerche può fornire le informazioni migliori per veicolare con maggiore efficacia un certo tipo di messaggi di tipo commerciale. Come sempre scoprire qualcosa di nuovo su noi stessi ha l'altro lato della medaglia: può banalmente essere usato contro di noi. La bellezza del mondo che ci circonda, però, vale alla fin fine il rischio, soprattutto se certe scoperte non restano al chiuso delle stanze dei ricercatori e dei finanziatori. (4) Gelstein, S., Yeshurun, Y., Rozenkrantz, L., Shushan, S., Frumin, I., Roth, Y., & Sobel, N. (2011). Human Tears Contain a Chemosignal Science, 331 (6014), 226-230 DOI: 10.1126/science.1198331...

Gelstein, S., Yeshurun, Y., Rozenkrantz, L., Shushan, S., Frumin, I., Roth, Y., & Sobel, N. (2011) Human Tears Contain a Chemosignal. Science, 331(6014), 226-230. DOI: 10.1126/science.1198331

L’aspartame della discordia

2012-04-30T11:35:28Z

I chimici lo conoscono come L-aspartil-L-fenilalanina metilestere, un additivo alimentare noto anche con la sigla E951 che è nato casualmente nei laboratori della ditta G.D. Searle & Company (oggi acquisita dalla Monsanto), quando James M. Schlatter, che stava lavorando alla produzione di un farmaco … Leggi l'articolo completo →...

Soffritti, M., Belpoggi, F., Esposti, D., Lambertini, L., Tibaldi, E., & Rigano, A. (2005) First Experimental Demonstration of the Multipotential Carcinogenic Effects of Aspartame Administered in the Feed to Sprague-Dawley Rats. Environmental Health Perspectives, 114(3), 379-385. DOI: 10.1289/ehp.8711

Soffritti, M., Belpoggi, F., Tibaldi, E., Esposti, D., & Lauriola, M. (2007) Life-Span Exposure to Low Doses of Aspartame Beginning during Prenatal Life Increases Cancer Effects in Rats. Environmental Health Perspectives, 115(9), 1293-1297. DOI: 10.1289/ehp.10271

Soffritti, M. (2008) Carcinogenicity of Aspartame: Soffritti Responds. Environmental Health Perspectives, 116(6). DOI: 10.1289/ehp.10881R

Carpe Carbo Diem (La guerra impossibile contro il carbonio)

2012-04-22T10:08:46Z

Dum loquimur fugerit invida aetas: carpe [carbo] diem, quam minimum credula postero (Mentre parliamo il tempo sarà già fuggito, come se ci odiasse. cogli l’attimo [e il carbonio], confidando il meno possibile nel domani) In tutto il mondo durante il … Leggi l'articolo completo →...

Licht, S., Wang, B., Ghosh, S., Ayub, H., Jiang, D., & Ganley, J. (2010) A New Solar Carbon Capture Process: Solar Thermal Electrochemical Photo (STEP) Carbon Capture. The Journal of Physical Chemistry Letters, 1(15), 2363-2368. DOI: 10.1021/jz100829s

Olah, G., Goeppert, A., & Prakash, G. (2009) Chemical Recycling of Carbon Dioxide to Methanol and Dimethyl Ether: From Greenhouse Gas to Renewable, Environmentally Carbon Neutral Fuels and Synthetic Hydrocarbons. The Journal of Organic Chemistry, 74(2), 487-498. DOI: 10.1021/jo801260f

Solomon, S., Plattner, G., Knutti, R., & Friedlingstein, P. (2009) Irreversible climate change due to carbon dioxide emissions. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(6), 1704-1709. DOI: 10.1073/pnas.0812721106

Licht, S., Wu, H., Hettige, C., Wang, B., Asercion, J., Lau, J., & Stuart, J. (2012) STEP Cement: Solar Thermal Electrochemical Production of CaO without CO2 emission. Chemical Communications. DOI: 10.1039/C2CC31341C

Inman, M. (2008) Carbon is forever. Nature Reports Climate Change, 156-158. DOI: 10.1038/climate.2008.122

Dinosauri, meteoriti ed omochiralità…

2012-04-13T09:18:50Z

Solo un numero limitato di studi scientifici riesce ad ottenere una visibilità sui media e raggiungere un pubblico più ampio di quello accademico. Uno dei modi per far sì che il contenuto di un articolo scientifico sia appetibile per un lettore qualsiasi è quello di sfruttarlo come punto di partenza per il racconto di una [...]...

Breslow, R. (2012) Evidence for the Likely Origin of Homochirality in Amino Acids, Sugars, and Nucleosides on Prebiotic Earth. Journal of the American Chemical Society, 2147483647. DOI: 10.1021/ja3012897

Ritratti: Jabir ibn Hayyan

2012-03-28T11:38:00Z

La scienza araba, in particolare tra l'VIII e il XV secolo, fu prospera e ricca di risultati. Se per quel che riguarda la matematica un ottimo excursus storico è quello scritto da Flavio Ubaldini sul Blogghetto, per quel che riguarda l'astronomia araba risulta particolarmente interessante questo La scienza araba e la rivoluzione scientifica del Rinascimento italiano di Mamoon Alabbasi nella traduzione di Manuela Bocchino. Tra gli astronomi arabi citati nell'articolo di Alabbasi spuntano Nasir al-Din al-Tusi così come i più noti Averroè e Avicenna, o ancora gente come Thabit e al-Battani. Dal punto di vista dell'algebra, invece, restando su Galileo, è interessante scoprire come il nostro non conoscesse l'algebra, con la quale venne a contatto solo dopo i trattati sull'astronomia. In un ambiente scientificamente così stimolante, è innegabile che, soprattutto nelle prime fasi dello sviluppo scientifico, emergessero delle figure che, come Pitagora nella matematica della magna Grecia, riuscirono a creare una vera e propria scuola. In particolare emerge la figura di Abu Musa Jabir ibn Hayyan Al-Azdi, chimico e alchimista, astronomo e astrologo, ingegnere, geografo, filosofo, fisico, farmacista e medico. Personalità poliedrica, dunque, alla quale vengono attribuiti circa 1300 libri, anche se probabilmente buona parte di questa vera e propria biblioteca nota come corpus jabiriano è molto probabilmente frutto del lavoro dei suoi allievi. Jabir, o Geber, così è noto in Europa, nato a Tus nella provincia del Khorasan in Iran nel 721, è figlio d'arte: il padre, Hayyan Al-Azdi, era infatti farmacista dalla vita però non semplice. Hayyan, infatti, aveva base nello Yemen, nella zona dell'attuale città di Kufa in Iraq durante la dominazione degli Umayyad, e appoggiava, purtroppo per lui, la fazione ribelle degli Abbasid. Quando gli Umayyad risposero alle rivolte degli Abbasid, Hayyan venne catturato e quindi giustiziato. La famiglia, così, fugge da Kufa e Jabir va a studiare presso Harbi Al-Himyari(1, 2) per poi diventare studente dell'imam Jafar Al-Sadiq(2, 3) una volta ritornato alla sua città natale. Con Al-Sadiq impara praticamente tutto quello che gli sarà utile successivamente durante la sua carriera, che lo porterà a diventare alchimista di corte presso il califfo Haroun Al-Rashid. Il lavoro di Jabir, diffuso dai libri suoi e della sua scuola alchemica, non erano ignoti in Europa, tradotti in latino da altri studiosi (si ricorda, ad esempio, il francescano Paolo di Taranto(4)). E' in questo modo che oggi possiamo affermare con buona certezza che Jabir ibn Hayyan è il padre della chimica moderna e della farmacia. Fu infatti il primo a introdurre il metodo sperimentale all'interno dell'alchimia, oltre a scoprire tutta una serie di processi chimici oggi ben noti: cristallizzazione, calcinazione, sublimazione ed evaporazione, la sintesi degli acidi e la distillazione. Come Galileo, per realizzare i suoi esperimenti, costruì egli stesso gli strumenti che gli necessitavano, come l'alambicco, sua più nota invenzione. Come ogni buon alchimista si interessò allo studio dei metalli, grazie al quale scoprì l'aqua regia per dissolvere l'oro, e utilizzò il diossido di magnesio nella produzione del vetro. Come molti altri studiosi prima di lui, poi, propose la sua idea riguardo gli elementi naturali, che suddivideva in tre categorie: gli spiriti, che vaporizzano quando riscaldati; i metalli, come oro, argento, ferro, rame; le pietre, che possono essere convertite in polvere. Come avrete già notato, questi nomi sono rimasti nella terminologia della scienza moderna, a sottolineare l'importanza di Jabir nella nascita e nello sviluppo della chimica moderna: Although ancient alchemy was concerned with the preparation of precious metals, Jabir dedicated his work to the development of basic chemical methods using experimentation and the study of chemical reactions and their principles, thus paving the road for transforming chemistry from the realm of myths and legends to a scientific discipline. It is stated that the development of chemistry in Europe can be traced directly to Jabir Ibn Hayyan.(2) Leggi anche le biografie su Gaza Strip e su Hubpages. (1) Le notizie su questa parte della biografia sembrano contrastanti, leggendo la biografia su en.wiki, e per scrivere questa parte mi sono attenuto all'articolo di Semir Amr e Adelghani Tbakhi (2) Amr SS, & Tbakhi A (2007). Jabir ibn Hayyan. Annals of Saudi medicine, 27 (1), 53-4 PMID: 17337999 (pdf) (3) Questo passaggio sembra essere controverso, come riportato sull'Enciclopedia Iranica: The historical relations between Jaʿfar al-Ṣādeq and Jāber b. Ḥayyān remain very controversial, as they are linked to still unresolved questions about dating, composition, and authorship of the texts attributed to Jāber. Scholars such as Julius Ruska, Paul Kraus, and Pierre Lory consider Jaʿfar al-Ṣādeq's involvement in the transmission of alchemical knowledge as a literary fiction, whereas Fuat Sezgin, Toufic Fahd, and Nomanul Haq are rather inclined to accept the existence of alchemical activity in Medina in Jaʿfar al-Ṣādeq's time, although they remain cautious regarding the authenticity of the attribution of the Jaberian corpus to Jāber b. Ḥayyān and of the alchemical works to Jaʿfar al-Ṣādeq (4) Biografia su it.wiki...

Amr SS, & Tbakhi A. (2007) Jabir ibn Hayyan. Annals of Saudi medicine, 27(1), 53-4. PMID: 17337999

Le tre R del farmacologo etico

2012-03-12T18:19:01Z

L’argomento è spinoso, il dibattito è aperto e vivace più che mai. Come molti possono immaginare, nel mondo ipertecnologicamente avanzato in cui viviamo, dove la scienza ha compiuto enormi progressi in tutte le direzioni, non è più possibile rassegnarsi al … Leggi l'articolo completo →...

Shanks, N., Greek, R., & Greek, J. (2009) Are animal models predictive for humans?. Philosophy, Ethics, and Humanities in Medicine, 4(1), 2. DOI: 10.1186/1747-5341-4-2

Kapetanovic, I. (2008) Computer-aided drug discovery and development (CADDD): In silico-chemico-biological approach. Chemico-Biological Interactions, 171(2), 165-176. DOI: 10.1016/j.cbi.2006.12.006

Woelfle, M., Olliaro, P., & Todd, M. (2011) Open science is a research accelerator. Nature Chemistry, 3(10), 745-748. DOI: 10.1038/nchem.1149

La travagliata storia del test di gravidanza

2012-02-19T23:00:00Z

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Bayon HP. (1939) Ancient Pregnancy Tests in the Light of Contemporary Knowledge: (Section of History of Medicine). Proceedings of the Royal Society of Medicine, 32(11), 1527-38. PMID: 19992140

La grande storia della chimica dei paperi

2011-12-31T12:50:00Z

Sul Topolino n.2916 del 18 ottobre 2011, a un mesetto circa dall'inizio delle scuole, dunque, il settimanale disneyano celebra l'Anno Internazionale della Chimica 2011, l'anno che si va a concludere tra poche ore. La storia, scritta da Stefano Ambrosio è strutturato con una storia principale, disegnata da Paolo De Lorenzi e alcune piccole storie tutte dedicate alla chimica e disegnate da vari artisti disneyani. La storia inizia nella biblioteca di Paperopoli, dove Qui, Quo, Qua stanno consultando un po' di testi per una ricerca sulla chimica, fino a che, nella perfetta tradizione disneyana, non entra in scena Pico De Paperis, il tuttologo parente austriaco della famiglia dei paperi. Questo genere di storie, come abbiamo visto nel Paralipomeno dedicato a Escher, non sono rare in Disney, e a recitarle sono soprattutto Pippo, nelle vesti di un improbabile professore dotato di tocco (o a volte anche nei panni della cavia di una voce fuori campo) oppure, come soprattutto nella tradizione italiana, ecco il nostro Pico. Innanzitutto si parte con una bella definizione di cos'è la chimica: La chimica gioca un ruolo fondamentale nella vita di chiunque. E' la scienza che studia gli atomi, le molecole e le loro trasformazioni, e nell'universo le molecole compongono ogni cosa, dagli esseri viventi alle stelle. La storia della chimica, ovviamente, parte dalle origini, dai primi filosofi che si interessarono all'atomo, i greci Epicuro e Democrito, o l'indiano Kanada. Il primo chimico nel senso del primo scienziato a portare avanti esperimenti su come reagiscono tra loro le sostanze fu il persiano Jabir Ibn Hayyan. Tra le scoperte e le invenzioni si ricordano cristallizazione, calcinazione, sublimazione ed evaporazione, la sintesi degli acidi e la distillazione, il tutto usando l'alambicco, una sua invenzione. Oltre ad aver sviluppato metodi per la preparazione di vari metalli, lo si ricorda anche per aver sviluppato l'acqua regia con l'obiettivo di dissolvere l'oro(1). La rivoluzione in chimica avvenne più o meno nello stesso periodo in cui avvenne in fisica con Galileo: Georg Agricola, infatti, nel 1556 scrisse il De re metallica, opera alla base della chimica metallurgica. Iniziano quindi a venire pubblicati i libri di chimica: il Tyrocinium Chymicum di Jean Beguin del 1610, il primo libro didattico sulla chimica; The sceptical chimist di Robert Boyle, dove vennero divulgate per la prima volta in Europa le prime ricerche di Jabir Ibn Hayyan. Il primo vero chimico della storia è però Antoine Lavoisier, impegnato in molte ricerche in campo chimico, e uno dei martiri della scienza vittima del Terrore della Rivoluzione francese. Nella storia raccontata da Gagnor, disegnata in questo caso da Roberto Vian, troviamo Lavoisier e la moglie Marie-Anne Pierrette(2), che lo assisteva con la costruzione degli strumenti scientifici usati nei suoi esperimenti, in particolare nel tentativo di confutare la teoria del flogisto, una misteriosa entità che fugge fuori da un oggetto quando brucia Fu grazie a questi studi sul flogisto che Lavoisier enunciò il principio della conservazione della massa: Le sostanze chimiche si trasformano, ma non svaniscono. La massa totale si conserva sempre. Dal 1789, anno del trattato Traité élémentaire de chimie, si fa un salto, insieme con Carlo Limido, nella Russia del XIX secolo per scoprire la nascita della tavola periodica di Dmitri Mendeleev. Il suo lavoro può essere considerato come il completamento di un lavoro iniziato nel 1803 da Dalton con i suoi lavori sulla teoria atomica, e poi ecco Amedeo Avogadro e Stanislao Cannizzaro, che tra l'altro introdussero il concetto di peso atomico, che sta proprio alla base della tavola periodiva di Mendeleev. Sappiamo che la storia della tavola periodica è lunga e ricca non solo di previsioni, ma anche di versioni alternative. Un modo poi per comprendere il mondo della chimica è anche quello dello studio delle strutture molecolari. Ad esempio le molecole d'acqua non si allineano lungo una retta, ma su un triangolo dove i trevertici sono occupati dall'ossigeno e dai due idrogeni. Questa scoperta, ovvero che ogni molecola possiede una sua struttura geometrica, ha origine in Germania grazie a Kekulé von Stradonitz, disegnato da Antonello Dalena, e che elaborò la teoria delle strutture chimiche fra il 1857 e il 1865. Una delle curiosità presenti nella storia è però legata alla struttura esagonale della molecola del benzene, ispirata dall'ouroboruo, il serpente che si morde la coda. L'ultima tappa della nostra storia ci porta, insieme con Marco Gervasio, in Italia dove Giulio Natta stava studiando la polimerizzazione del propilene. La storia del propilene è solo una delle tante tappe nella strada dello sviluppo dei materiali plastici, una strada iniziata nel 1862 da Alexander Parks con l'invenzione della celluloide, mentre nel 1907 Leo Hendrik Baekeland inventò la bakelite, il primo materiale sintetico. La scoperta del 1959 della polimerizzazione del propilene da parte di Natta avvenne grazie a un catalizzatore inviatogli da Ziegler e portò i due chimici alla vittoria del Nobel nel 1963. E' qui che finisce la breve carrellata nella chimica di Gagnor e colleghi, un bel modo per raccontare la chimica, che resta nel solco della tradizione disneyana del Professore, Guido Martina, che ha spesso proposto storie intelligenti e interessanti che univano il racconto della storia e della scienza con l'avventura. Un po' come lo stesso Gagnor sta facendo con la Storia dell'arte secondo Topolino. Questaperò è un'altra storia, e per il momento limitiamoci a celebrare l'anno che ormai è quasi finito grazie a questa piccola storia made in Italy, che ancora una volta conferma come si può utilizzare il fumetto per proporre idee intelligenti e spunti di approfondimenti a tutti i lettori, da quelli piccoli a quelli grandi. (1) Amr, S., & Tbakhi, A. (2007). Jabir ibn Hayyan Annals of Saudi Medicine, 27 (1) DOI: 10.4103/0256-4947.51533 (2) EAGLE, C., & SLOAN, J. (1998). Marie Anne Paulze Lavoisier: The Mother of Modern Chemistry The Chemical Educator, 3 (5), 1-18 DOI: 10.1007/s00897980249a...

Amr, S., & Tbakhi, A. (2007) Jabir ibn Hayyan. Annals of Saudi Medicine, 27(1), 53. DOI: 10.4103/0256-4947.51533

EAGLE, C., & SLOAN, J. (1998) Marie Anne Paulze Lavoisier: The Mother of Modern Chemistry. The Chemical Educator, 3(5), 1-18. DOI: 10.1007/s00897980249a

La chimica e la fisica della neve

2011-12-21T08:09:00Z

Con l'arrivo dell'inverno e delle festività natalizie, soprattutto nelle località di montagna ci si aspetta sempre di veder cadere la neve. Questa si forma nell'atmosfera a partire dal vapore acqueo o dal congelamento di gocce superfredde. Durante il processo di formazione, i cristalli di neve possono catturare al loro interno vari tipi di gas presenti nell'atmosfera in quel momento. Inoltre, una volta caduta a terra, grazie alla così detta pompa del vento, l'aria catturata può essere parzialmente o anche completamente sostituita con l'aria presente in superficie. Ha dunque un certo interesse studiare i granelli di neve che cadono a terra, soprattutto nelle zone con le nevi perenni, dove è possibile così esaminare anche l'atmosfera presente in tempi precedenti alla caduta della neve stessa. Non dimentichiamo, infatti, che la temperatura e il riscaldamento radiativo e il raffreddamento del manto nevoso avvengono a temperature e con flussi di acqua-vapore che cambiano in dipendenza della profondità. Con questo interesse in mente, ovvero comprendere meglio le condizioni dell'ambiente circostante, Florent Dominé e Paul Shepson hanno realizzato, nel 2002, una review (una rassegna di articoli su un dato argomento) sulla chimica e la fisica della neve pubblicata su Science(1). Ritorniamo ai nostri flussi: questi modificano la neve, cambiando la forma del cristallo, l'area superficiale e la densità a causa delle molecole d'acqua che scorrono tra i granelli di neve. La dinamica dei gas catturati dalla neve, invece, può essere influenzata da numerosi processi, sia fisici sia chimici. Si può andare da processi puramente fisici come l'adsorbimento o la cocondensazione, a reazioni chimiche catalizzate dalla superficie ghiacciata che possono essere innescate dalla luce o dalla temperatura. Queste ultime sono dette reazioni oscure (dark reactions), come ad esempio quelle che vengono utilizzate per la produzione degli alogeni, e sembrano avvenire su scale temporali piuttosto lunghe, almeno secondo alcune analisi del CH3Br nella neve artica. E' stato osservato, inoltre, un rapido aumento nella concentrazione di questo composto chimico, un effetto inatteso almeno per dell'aria vecchia di centinaia di anni, come quella catturata dalle nevi artiche, e quindi bisogna coinvolgere processi biologicamente mediati e/o la presenza di fasi condensate per spiegarne la presenza. Le difficoltà nella comprensione e nella caratterizzazione di queste reazioni sono, in generale, dovute a una scarsa conoscenza della natura fisica e chimica delle superfici ghiacciate naturali. Sulle superifici ghiacciate esiste uno strato disordinato, spesso chiamato strato quasi liquido. Il suo spessore aumenta con la temperatura e la concentrazione del soluto ionico. Le sue proprietà sono intermedie tra quelle del ghiaccio e dell'acqua, complicando gli sforzi per chiarire la cinetica delle reazioni in questo mezzo. Esperimenti di laboratorio che hanno esposto questo tipo di superficie ghiacciata all'NaCl o al sale marino hanno mostrato la formazione di uno strato liquido superficiale con un'alta concentrazione ionica: un mezzo di questo genere può accelerare la chimica e la fotochimica della neve. Tutti questi dati dovrebbero essere sufficienti per descrivere un modello per la dinamica interna della neve, ma in effetti i problemi sembrano essere così complessi che l'unica soluzione prodotta nel 2002 fu un modello fenomenologico, descritto a partire proprio dai dati sperimentali. In questo caso si può affermare che la chimica della neve sembra essere guidata dalla fotolisi degli ioni del nitrato (NO3-), che rilascia NOx e HONO in aria. Questa conclusione è anche supportata da esperimenti in laboratorio su gocce di ghiaccio irradiate con nitrato. L'OH formato durante la fotolisi può poi reagire con i materiali organici eventualmente disciolti nella neve per produrre HCHO, acetaldeide e acetone. Altre osservazioni suggeriscono anche la produzione di alcheni e di alogenuri alchilici. Tuttavia, a causa della complessità dei processi coinvolti, il meccanismo di produzione delle specie differenti probabilmente dipende sia dalla fisica sia dalla chimica e potrebbe variare anche da un luogo a un altro. Ad esempio in alcuni luoghi dove la neve risulta maggiormente esposta al terreno e ai materiali organici, potrebbero dominare proprio i processi fisici, mentre in zone come ad esempio l'Antartide, dove non ci sono grandi sorgenti di materiale organico, potrebbero invece essere dominanti le reazioni chimiche. D'altra parte a complicare la situazione c'è anche il fatto che i processi fisici responsabili degli scambi neve-aria non sono ancora ben chiari, e quindi gli autori della revisione suggeriscono di approfondire ulteriormente le ricerche in questo campo per arrivare a una interpretazione dei dati che sia convincente. (1) Domine, F. (2002). Air-Snow Interactions and Atmospheric Chemistry Science, 297 (5586), 1506-1510 DOI: 10.1126/science.1074610 L'articolo è invece costruito a partire da selezione, riarrangiamento, traduzione e adattamento di alcuni passaggi salienti dell'articolo, utilizzati per descruivere brevemente lo stato dell'arte sulla fisica e la chimica della neve....

Domine, F. (2002) Air-Snow Interactions and Atmospheric Chemistry. Science, 297(5586), 1506-1510. DOI: 10.1126/science.1074610