Scienze a scuola

Le cellule staminali

imengarelli@amc.uva.nl (Isabella Mengarelli) — Wed, 08 May 2013 16:24:19 +0000

Origine

Le cellule staminali possono essere generalmente suddivise in embrionali e adulte a seconda del tessuto da cui derivano. Nel caso delle cellule staminali umane, se sono state prelevate da un embrione (precisamente dalla “inner cell mass”= massa cellulare interna, includente epiblasto ed ipoblasto di un embrione di 4-5 giorni, prima dell'impianto nell'utero materno) si chiamano “embrionali”, se invece prelevate da un tessuto di una persona adulta si chiamano “adulte”. In realtà le cellule staminali esistono anche nei feti, nei neonati e ad ogni stadio della vita di un organismo.

Caratteristiche

Per poter essere definita “staminale” una cellula deve avere due principali caratteristiche:

capacità di proprio rinnovamento (“self-renewal”)
capacità di generare altri tipi di cellule del corpo.

Se può generare tutti i tipi di cellule, una cellula si dice “toti-potente”, se può generare quasi tutti i tipi di cellule dei tre diversi foglietti embrionali (ectoderma, mesoderma, endoderma) si dice “pluri-potente”, se può generare molti tipi diversi di cellule ma non necessariamente di tutti e tre i foglietti embrionali, si dice “multi-potente”). Si può affermare che una cellula è capace di self-renewal solo se ad ogni divisione cellulare tale cellula dà origine a due cellule di cui una è esattamente identica alla cellula madre e quindi capace di self-renewal, pluripotente o multipotente e l'altra capace di cominciare un processo di differenziamento (che include anche divisioni cellulari) che la porterà a diventare un altro tipo di cellula (per esempio una cellula del cuore, della pelle o dell'intestino, etc....). Un punto molto importante da ricordare è che solo le cellule staminali embrionali sono pluripotenti, le cellule staminali adulte sono multipotenti, entrambe capaci di self-reneweal. Pertanto diventa di estrema importanza poter dimostrare con cura sia la capacità di self-renewal, sia la pluripotenza o multipotenza per poter affermare che una cellula è una cellula staminale. Queste dimostrazioni sono spesso complicate e scientificamente laboriose, tuttavia possibili. Purtroppo a volte non si fa sufficiente attenzione a dimostrare tali due caratteristiche e pertanto “cellule progenitrici” in tessuti adulti possono essere scambiate per cellule staminali.

Breve Storia

Per la cronologia esatta degli esperimenti puoi consultare per esempio questa pagina sul sito del Boston Children's Hospital.

Le cellule staminali embrionali sono state originariamente isolate da embrioni di topo (1981) e poi, nel 1998 da embrioni umani (J. Thomson 's laboratory, USA). L'isolamento è stato condotto su embrioni umani (con il consenso dei genitori donatori degli oociti e spermi) derivanti da pratiche di fertilizzazione in vitro (IVF= In Vitro Fertilization) che richiede le generazione di molti embrioni poi inutilizzati e congelati. Da tali cellule staminali embrionali sono state sviluppate delle “linee” cellulari che vengono preservate in azoto liquido (congelamento a bassissima temperatura) e possono essere scongelate e messe in cultura a 37 gradi centigradi in qualunque momento per utilizzarle in esperimenti. Le “linee cellulari staminali” sono cellule derivate da quelle originarie che erano state prelevate dagli embrioni o adulti. Tali linee si mantengono tramite normali divisioni cellulari che preservano tutte le caratteristiche delle cellule originarie (self-renewal e pluripotenza).

Le cellule staminali adulte esistono nei tessuti di un adulto e, seppur spesso difficili da identificare correttamente, possono essere isolate da tali tessuti.

Successivamente al lavoro di Thompson molti altri laboratori nel mondo sono stati in grado di isolare cellule staminali embrionali umane e di altri organismi e stabilire nuove linee.

Problemi etici

Alcuni credi religiosi considerano un oocita fertilizzato da uno sperma, cioè lo “zigote” e tutte le cellule che ne derivano durante le prime, successive divisioni cellulari avere la stessa dignità umana di un neonato o di un adulto. Questi dogmi religiosi hanno particolare rilevanza in relazione alla generazione di cellule staminali EMBRIONALI. Solo tali cellule staminali (e non quelle adulte) sono prelevate da embrioni di 4-5 giorni con conseguente distruzione dell'embrione, il quale non è più in grado di procedere con lo sviluppo e diventare un feto e poi nascere. Tali dogmi religiosi considerano pertanto la generazione delle cellule staminali embrionali equiparabile ad un omicidio o ad un aborto. Questi sono complessi e delicatissimi problemi etici che richiedono prima di tutto la definizione, a livello di coscienza personale, di qual è il momento nel complesso e lungo sviluppo embrionale umano in cui si vuole considerare l'interruzione di tale sviluppo equivalente ad un omicidio o aborto. Per aiutare a riflettere si voglia anche pensare ad un seme di una pianta che se messo nel terreno con la giusta umidità e nutrienti può diventare, sviluppando nel tempo, un enorme pianta. Mangiare quel seme equivale a uccidere una pianta? Un seme è una pianta? A questi quesiti solo la propria coscienza razionale o/e religiosa può dare una risposta personale.

Applicazioni mediche delle cellule staminali

Quando le cellule staminali sia embrionali che adulte vengono messe in particolari condizioni di crescita in laboratorio (“in vitro”) in presenza di particolari nutrienti e fattori di crescita esse possono diventare cellule differenziate di qualunque tipo. Le si può far diventare cellule dell'intestino, neuroni del cervello, neuroni motori (che danno l'impulso per il movimento dei muscoli) cellule del fegato e del pancreas, cellule del cuore, cellule della retina e della lente dell'occhio...solo per fare alcuni esempi. Moltissime solo le malattie che colpiscono organi come il cuore, il fegato, l'occhio, il cervello. In queste malattie o in caso di incidenti in cui questi organi e altri vengono danneggiati, alcune cellule dell'organo adulto non funzionano più oppure muoiono. Tali cellule potrebbero essere sostituite o la funzionalità dell'organo potrebbe essere migliorata con l'applicazione di cellule differenziate in laboratorio partendo dalle cellule staminali. L'attività di ricerca in questo settore ha fatto importanti passi avanti e alcune applicazioni su pazienti umani sono già in fase di test clinico negli USA. Tuttavia molto c'è ancora da scoprire e migliorare prima di poter sviluppare cure efficienti e sicure per la salute del paziente. Queste cellule offrono un enorme potenzialità terapeutica.

Inoltre le cellule differenziate derivate dalle cellule staminali rappresentano un utile substrato per testare l'efficacia o la tossicità di nuovi composti chimici o molecole anche naturali che potrebbero essere usati in futuro a scopo terapeutico.

Embrionali o adulte?

Molte, ma non tutte le potenzialità offerte dalle cellule staminali embrionali sono anche offerte dalle staminali adulte perché multipotenti. Tuttavia ci sono importantissimi settori in cui le staminali adulte non sono o sono di minore aiuto. Per esempio la comprensione a livello molecolare dello sviluppo embrionale umano è un settore in cui la scienza ha ancora conoscenze molto limitate. Tale sviluppo invece è di enorme importanza perché la comprensione di molti meccanismi molecolari normali che si verificano durante lo sviluppo embrionale può aiutarci a capire quali meccanismi molecolari vengono alterati durante una malattia che si sviluppa successivamente o nell'adulto. La cosiddetta “biologia dello sviluppo” ha un' importanza fondamentale in biologia e medicina a livello sia anatomico che ancor di più molecolare. In questi settore le cellule staminali embrionali offrono un mezzo di comprensione insostituibile (da quelle adulte) e preziosissimo.

Induced pluripotent Stem Cells (iPSC)

Nel 2006 e 2007 i laboratori di S.Yamanaka (Japan) and J. Thomson (USA) generarono “cellule staminali pluripotenti indotte” di topo (Yamanaka, 2006) e di uomo (Yamanaka e Thomson indipendentemente, 2007). Queste cellule vengono formate tramite l'inserimento di 4 geni specifici in cellule differenziate (quali fibroblasti o cheratinociti) prelevati da una persona adulta. Come conseguenza dell'espressione di quei specifici 4 geni tali cellule differenziate vengono “riprogrammate” e ridiventano indifferenziate e pluripotenti assumendo caratteristiche simili alle cellule staminali embrionali. Queste cellule riprogrammate vengono chiamate “cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC)” e possono essere ri-differenziate in vitro a formare vari altri tipi di cellule utilizzabili a scopi terapeutici. Queste cellule sono molto importanti perché non presentano problemi etici in quanto le cellule originarie sono prelevate da persone adulte senza alcun danno e perché tali cellule si comportano in modo simile (anche se non identico) alle cellule staminali embrionali. Inoltre si possono in teoria generare iPSC derivate da qualunque persona ne abbia bisogno risolvendo in parte il problema del rigetto nel caso che cellule differenziate derivate dalle iPSC siano ri-trapiantate nello stesso paziente.

Per la generazione delle iPSC e per gli iniziali esperimenti sulla riprogrammazione, Profs. Drs. S. Yamanaka and J. Gurdon hanno ricevuto quest'anno (2012) il premio Nobel in Medicina.

Isabella Mengarelli, Ph.D.

Dept. Experimental Cardiology

Academic Medical Center

Amsterdam

The Netherlands

Elettrolisi dell’acqua

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Sun, 10 Mar 2013 18:03:54 +0000

Sottoponendo ad una certa tensione elettrica soluzioni basiche o acide è possibile decomporre l’acqua nei suoi costituenti (O₂ e H₂). Questo processo, che è detto elettrolisi, sfrutta dell’energia elettrica per far avvenire le reazioni redox. Nel caso dell'acqua può essere realizzato in una speciale apparecchiatura detta voltametro di Hoffmann.

I due elettrodi vengono sottoposti ad una certa d.d.p. in corrente continua: il polo negativo si chiama catodo mentre il polo positivo funge da anodo. Ricordatevi: in elettrochimica all’anodo avviene sempre l’ossidazione, mentre al catodo avviene sempre la riduzione.

Vediamo che cosa succede nei due casi.

Elettrolisi di soluzioni basiche

Facciamo l’ipotesi di utilizzare una soluzione acquosa di KOH. Questa base in acqua si dissocia in K⁺ e OH^-. Al catodo, ricco di elettroni, migreranno i cationi, quindi K⁺. La possibile riduzione di questa specie sarà:

(I) K⁺ + e^- → K E°= -2,924 V

Ma bisogna ricordare che l’acqua è presente in concentrazione elevatissima; quindi al catodo può avvenire anche la scarica dell’acqua:

(II) 2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^- E°= -0,828 V →

Tra le due avviene quella più probabile, cioè quella con un potenziale di riduzione maggiore, cioè la (II).

Quindi la reazione nel comparto catodico sarà:

2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^-CATODO (-)

All’anodo migreranno gli anioni, cioè OH^-. La reazione di ossidazione di OH^- è:

(III) 4OH^- → O₂ + 2H₂O + 4e^- E°= + 0,401 V

Ma per lo stesso motivo citato prima anche l’acqua può ossidarsi secondo la reazione:

(IV) 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^- E°= + 1,23 V

Tra le due reazioni avverrà quella che presenta la specie chimica con la minore tendenza a ridursi (quindi la massima tendenza ad ossidarsi) e cioè la (III). E’ come dire che avviene quella con il potenziale di ossidazione maggiore (basta cambiare il segno ai potenziali di riduzione e vedere qual è quello maggiore).

Quindi la reazione del comparto anodico sarà:

4OH^- → O₂ + 2H₂O + 4e^- ANODO (+)

La reazione totale si ottiene sommando le due semireazioni:

2(2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^-)

4OH^- → O₂ + 2H₂O + 4e^-

_________________________

2H₂O → 2H₂ + O₂

Dalla reazione si vede che dall’elettrolisi dell’acqua si ottengono volumi di idrogeno doppi rispetto all’ossigeno.

Elettrolisi di soluzioni acide

Facciamo l’ipotesi di utilizzare una soluzione di H₂SO₄. Questo acido si dissocia in ioni H⁺ e ioni SO₄^2-. Al catodo, ricco di elettroni, migreranno i cationi, quindi H⁺. La possibile riduzione di questa specie sarà:

(I) 2H⁺ + 2e^- → H₂ E°= 0 V

Per le stesse considerazioni fatte prima anche l’acqua può ridursi, secondo la reazione vista prima:

(II) 2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^- E°= -0,828 V

Tra le due avviene quella con il potenziale di riduzione maggiore , quindi la (I)

2H⁺ + 2e^- → H₂ CATODO (-)

All’anodo possono avvenire le seguenti ossidazioni:

(III) 2 SO₄ ^2- → S₂O₈ ^2- + 2 e^- E°= + 2,07 V

(IV) 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^- E°= + 1,23 V

Come già visto per le soluzioni alcaline, avviene la reazione con il potenziale di ossidazione maggiore, quindi la (IV).

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^- ANODO (+)

Anche in questo caso avremo al catodo sviluppo di idrogeno mentre all’anodo si formerà ossigeno.

2(2H⁺ + 2e^- → H₂)

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^-

_______________________________

2H₂O → 2H₂ + O₂

Nomenclatura tradizionale di alcuni composti inorganici

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Thu, 28 Feb 2013 17:09:31 +0000

Nomenclatura tradizionale di alcuni composti chimici

Composti dell’alluminio

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
Al₂O₃	+3	Ossido di alluminio Anidride alluminica Allumina
HAlO₂	+3	Acido metalluminico
AlO₂^-	+3	Ione metalluminato
Al(OH)₃	+3	Idrossido di alluminio
H₃AlO₃	+3	Acido ortoalluminico Acido alluminico
AlO₃^3-	+3	Ione ortoalluminato Ione alluminato

Composti dell’antimonio

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
SbH₃	-3	Stibina
Sb₂O₃	+3	Anidride antimoniosa
HSbO₂	+3	Acido metaantimonioso
SbO₂^-	+3	Ione metaantimonito
Sb(OH)₃	+3	Idrossido antimonioso
H₃SbO₃	+3	Acido antimonioso
SbO₃^3-	+3	Ione antimonito
Sb₂O₅	+5	Anidride antimonica
HSbO₃	+5	Acido metaantimonico
SbO₃^-	+5	Ione metaantimoniato
H₃SbO₄	+5	Acido ortoantimonico Acido antimonico
SbO₄^3-	+5	Ione ortoantimoniato Ione antimoniato
H₄Sb₂O₇	+5	Acido piroantimonico
Sb₂O₇^4-	+5	Ione piroantimoniato

Composti dell’arsenico

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
AsH₃	-3	Arsina
AsH₄⁺	-3	Ione arsonio
As₂O₃	+3	Anidride arseniosa
As₂O₅	+5	Anidride arsenica
HAsO₂	+3	Acido metarsenioso
AsO₂^-	+3	Ione metarsenito
H₃AsO₃	+3	Acido ortoarsenioso Acido arsenioso
AsO₃^3-	+3	Ione ortoarsenito Ione arsenito
HAsO₃	+5	Acido metaarsenico
AsO₃^-	+5	Ione metaarseniato
H₃AsO₄	+5	Acido arsenico Acido ortoarsenico
AsO₄^3-	+5	Ione arseniato Ione ortoarseniato
H₄AsO₇	+5	Acido piroarsenico Acido diarsenico
AsO₇^4-	+5	Ione piroarseniato Ione diarseniato

Composti dell’azoto

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
NH₃	-3	Idruro di azoto Ammoniaca
N₂O	+1	Protossido di azoto Ossido nitroso
NO	+2	Ossido di azoto Ossido nitrico
N₂O₃	+3	Anidride nitrosa
NO₂	+4	Anidride nitroso-nitrica Biossido di azoto
N₂O₄ (dimero di NO₂)	+4	Ipoazotide
N₂O₅	+5	Anidride nitrica
H₂N₂O₂	+1	Acido iponitroso
HNO₂	+3	Acido nitroso
HNO₃	+5	Acido nitrico
HSNO₅ [NO]⁺[HSO4]^-	+3	Acido nitrosilsolforico Idrogenosolfato di nitrosile
HCN	-3	Acido cianidrico
HOCN	-3	Acido cianico
HSCN	-3	Acido tiocianico Acido solfocianico Acido rodanico
(CN)₂	-3	Cianogeno
HN₃	-1/3	Acido azotidrico
N₃^-	-1/3	Ione azoturo
NH₄⁺	-3	Ione ammonio
NO₂^-	+3	Ione nitrito
NO₃^-	+5	Ione nitrato
CN^-	-3	Ione cianuro
NH₂^-	-3	Ammoniuro
N^3-	-3	Nitruro

Composti del bismuto

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
Bi₂O₃	+3	Anidride bismutosa
HBiO₂	+3	Acido bismutoso
BiO₂^-	+3	Ione bismutito
Bi₂O₅	+5	Anidride bismutica
HBiO₃	+5	Acido bismutico
BiO₃^-	+5	Ione bismutato

Composti del boro

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
B₂O₃	+3	Anidride borica o ossido borico
HBO₂	+3	Acido metaborico
H₃BO₃	+3	Acido ortoborico o borico
BO₂^-	+3	Ione metaborato
BO₃^3-	+3	Ione ortoborato o borato
H₄B₂O₅	+3	Acido piroborico
B₂O₅^4-	+3	Ione piroborato
H₂B₄O₇	+3	Acido tetraborico
B₄O₇^2-	+3	Ione tetraborato
HBO₃	+3	Acido perossiborico
BO₃^-	+3	Ione perossiborato
B₂H₆	+3	Diborano
B₄H₁₀	+3	Tetraborano
[BH₄]^-	+3	Ione tetraidruroborato o boroidruro
B^3-	-3	Boruro
Na₂B₄O₇∙10H₂O	+3	Borace

Composti del bromo

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
HBr	-1	Acido bromidrico
Br^-	-1	Ione bromuro
Br₂O	+1	Anidride ipobromosa
HBrO	+1	Acido ipobromoso
BrO^-	+1	Ione ipobromito
HBrO₂	+3	Acido bromoso
BrO₂^-	+3	Ione bromito
BrO₂	+4	Biossido di bromo
Br₂O₅	+5	Anidride bromica
HBrO₃	+5	Acido bromico
BrO₃^-	+5	Ione bromato
Br₂O₇	+7	Anidride perbromica
HbrO₄	+7	Acido perbromico
BrO₄^-	+7	Ione perbromato

Composti del cloro

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
HCl	-1	Acido cloridrico
Cl^-	-1	Ione cloruro
Cl₂O	+1	Anidride ipoclorosa
HClO	+1	Acido ipocloroso
ClO^-	+1	Ione ipoclorito
Cl₂O₃	+3	Anidride clorosa
HClO₂	+3	Acido cloroso
ClO₂^-	+3	Ione clorito
ClO₂	+4	Anidride clorosa-clorica Diossido di cloro
Cl₂O₅	+5	Anidride clorica
HClO₃	+5	Acido clorico
ClO₃^-	+5	Ione clorato
ClO₃	+6	Triossido di cloro
Cl₂O₇	+7	Anidride perclorica
HClO₄	+7	Acido perclorico
ClO₄^-	+7	Ione perclorato

Composti del cromo

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
CrO	+2	Ossido di cromo (II) Ossido cromoso
Cr(OH)₂	+2	Idrossido di cromo (II) Idrossido cromoso
Cr₂O₃	+3	Ossido di cromo (III) Anidride cromosa
HCrO₂	+3	Acido metacromoso
CrO₂^-	+3	Ione metacromito
Cr(OH)₃	+3	Idrossido di cromo (III)
H₃CrO₃	+3	Acido cromoso
CrO₃^3-	+3	Ione cromito
CrO₃	+6	Anidride cromica
H₂CrO₄	+6	Acido cromico
CrO₄^2-	+6	Ione cromato
H₂Cr₂O₇	+6	Acido dicromico
Cr₂O₇^2-	+6	Ione dicromato

Composti del fosforo

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
PH₃	-3	Fosfina
H₃PO₂ (HO)P(O)H₂	+1	Acido fosfinico Acido ipofosforoso
P₂O₃	+3	Anidride fosforosa
HPO₂	+3	Acido metafosforoso
H₃PO₃ (HO)₂P(O)H	+3	Acido fosfonico Acido fosforoso
H₄P₂O₅	+3	Acido difosforoso
H₄P₂O₆	+4	Acido ipofosforico
P₂O₅	+5	Anidride fosforica
HPO₃	+5	Acido metafosforico
H₄P₂O₇	+5	Acido pirofosforico Acido difosforico
H₃PO₄	+5	Acido ortofosforico Acido fosforico
PH₄⁺	-3	Ione fosfonio
H₂PO₂^-	+1	Ione fosfinato Ione ipofosfito
HPO₃^2-	+3	Ione fosfonato Ione fosfito
H₂PO₃^-	+3	Ione idrogenofosfito
P^3-	-3	Ione fosfuro

Composti dello iodio

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
HI	-1	Acido iodidrico
I^-	-1	Ione ioduro
HIO	+1	Acido ipoiodoso
IO^-	+1	Ione ipoiodito
I₂O₄	+4	Tetrossido di diiodio
I₂O₅	+5	Anidride iodica
HIO₃	+5	Acido iodico
IO₃^-	+5	Ione iodato
I₂O₇	+7	Anidride periodica
H₅IO₆	+7	Acido ortoperiodico Acido paraperiodico
IO₆^5-	+7	Ione ortoperiodato
HIO₄	+7	Acido periodico Acido metaperiodico
IO₄^-	+7	Ione periodato Ione metaperiodato
H₄I₂O₉	+7	Acido diperiodico
I₂O₉^4-	+7	Ione diperiodato
H₃IO₅	+7	Acido mesoperiodico
IO₅^3-	+7	Ione mesoperiodato

Composti del manganese

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
MnO	+2	Ossido di manganese
Mn(OH)₂	+2	Idrossido di manganese
MnO₂	+4	Anidride manganosa Biossido di manganese
MnO(OH)₂	+4	Idrato manganico
H₂MnO₃	+4	Acido manganoso Acido metamanganoso
MnO₃^2-	+4	Ione manganito Ione metamanganito
MnO₃	+6	Anidride manganica
H₂MnO₄	+6	Acido manganico
MnO₄^2-	+6	Ione manganato
Mn₂O₇	+7	Anidride permanganica
HMnO₄	+7	Acido permanganico
MnO₄^-	+7	Ione permanganato

Composti del selenio

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
H₂Se	-2	Acido selenidrico
Se^2-	-2	Ione seleniuro
H₂SeO₃	+4	Acido selenioso
SeO₃^2-	+4	Ione selenito
H₂SeO₄	+6	Acido selenico
SeO₄^2-	+6	Ione seleniato

Composti del silicio

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
SiH₄	-4	Silano
Si^4-	-4	Siliciuro
SiO₂	+4	Anidride silicica Biossido di silicio Silice
H₂SiO₃	+4	Acido metasilicico
SiO₃^2-	+4	Ione metasilicato
H₄SiO₄	+4	Acido ortosilicico
SiO₄^4-	+4	Ione ortosilicato

Composti dello stagno

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
SnO	+2	Anidride stannosa
Sn(OH)₂	+2	Idrossido stannoso
H₂SnO₂	+2	Acido stannoso
SnO₂^2-	+2	Ione stannito
SnO₂	+4	Biossido di stagno Anidride stannica
H₂SnO₃	+4	Acido metastannico
SnO₃^2-	+4	Ione metastannato
Sn(OH)₄	+4	Idrossido stannico
H₄SnO₄	+4	Acido ortostannico
SnO₄^4-	+4	Ione ortostannato

Composti dello zolfo

Formula	n.o.	Nomenclatura tradizionale
H₂S	-2	Acido solfidrico
S^2-	-2	Ione solfuro
H₂S₂O₃	+2	Acido tiosolforico
S₂O₃^2-	+2	Ione tiosolfato
H₂S₅O₆	+2	Acido pentationico
S₅O₆^2-	+2	Ione pentationato
H₂S₆O₆	+5/3	Acido esationico
S₆O₆^2-	+5/3	Ione esationato
H₂S₄O₆	+5/2	Acido tetrationico
S₄O₆^2-	+5/2	Ione tetrationato
H₂S₂O₄	+3	Acido ditionoso
S₂O₄^2-	+3	Ione ditionito
H₂S₂O₆	+10/3	Acido tritionico
S₂O₆^2-	+10/3	Ione tritionato
SO₂	+4	Anidride solforosa
H₂SO₃	+4	Acido solforoso
SO₃^2-	+4	Ione solfito
H₂S₂O₅	+4	Acido disolforoso
S₂O₅^2-	+4	Ione disolfito
H₂S₂O₆	+5	Acido ditionico
S₂O₆^2-	+5	Ione ditionato
SO₃	+6	Anidride solforica
H₂SO₄	+6	Acido solforico
SO₄^2-	+6	Ione solfato
H₂SO₅	+6	Acido perossosolforico
SO₅^2-	+6	Ione perossosolfato
H₂S₂O₈	+6	Acido perossodisolforico
S₂O₈^2-	+6	Ione perossidisolfato
H₂S₂O₇	+6	Acido disolforico Acido pirosolforico
S₂O₇^2-	+6	Ione disolfato Ione pirosolfato

Fonti

L. Malatesta – “Chimica inorganica” – seconda edizione 1965 – L’Editrice Scientifica – Milano

P. Chiorboli – “Fondamenti di chimica” – seconda edizione 1989 – UTET – Torino

I. Guerriero – “Nomenclatura, ossidoriduzioni e formule di struttura” – Alpha Test 2003 - Milano

Costruiamo un grafico con la carta millimetrata

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Tue, 05 Feb 2013 17:11:03 +0000

Ebbene sì! I grafici possono essere costruiti in maniera tradizionale con carta e matita. Vediamo come in questo filmato.

Video lezioni sul bilanciamento delle redox

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Thu, 31 Jan 2013 19:13:47 +0000

Vi propongo alcune video lezioni sul bilanciamento delle reazioni redox mediante il metodo ionico elettronico. Questo metodo l'avevo già trattato in una lezione tradizionale sempre su questo sito. L'unica differenza consiste nel fatto che nel bilanciamento, al posto dello ione H⁺ ho utilizzato più correttamente lo ione ossonio o idronio H₃O⁺, ma il risultato non cambia. Buona visione.

Reazione tra anidride arseniosa e zinco metallico, in ambiente acido

Reazione tra acido nitrico e argento metallico

Reazione tra permanganato di potassio e perossido di idrogeno, in ambiente acido

Test sulla nomenclatura di composti inorganici

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Sun, 20 Jan 2013 21:07:46 +0000

Qui di seguito metto a disposizione un test di chimica. Può essere svolto facilmente da studenti di chimica delle superiori. In fondo trovate le risposte corrette. Buon lavoro!

Test di chimica - Nomenclatura dei composti inorganici

1. La formula chimica del perclorato di potassio è:

2. Il numero di ossidazione dello zolfo nel solfato di potassio è:

3. Il numero di ossidazione del cloro nel pentossido di dibromo è:

4. Il composto Cl₂O₃ è chiamato: (IUPAC)________________________________________________; (tradizionale)_________________________________________________________________

5. Quale tra le seguenti specie chimiche è un ossoacido? (segna la risposta corretta cerchiando la formula):

MnO₂ K₂O KOH H₂SO₄

6. Quale tra le seguenti specie chimiche contiene un atomo con numero di ossidazione +6? (segna la risposta corretta cerchiando la formula):

SO₂ Cs₂O NaOH Li₂SO₄

7. La formula chimica del nitrito di calcio è:

8. Scrivi il nome secondo la nomenclatura tradizionale dei seguenti composti

a. FeO ________________________________________________________
b. CuO ________________________________________________________
c. As₂O₃ ______________________________________________________
d. SnO ________________________________________________________
e. N₂O₃ _______________________________________________________
f. SO₂ ________________________________________________________

9. Scrivi la formula chimica dei seguenti composti

a. Acido metafosforico:
b. Acido ipobromoso:
c. Acido fluoridrico:
d. Acido tiosolforico:
e. Anidride borica:
f. Ammoniaca:

10. Assegna il nome ai seguenti anioni secondo la nomenclatura tradizionale:

a. HPO₄^2- ________________________________________________________
b. ClO₃^- ________________________________________________________
c. HSO₄^- ________________________________________________________
d. IO₃^- ________________________________________________________
e. N₃^- ________________________________________________________
f. NO₂^- ________________________________________________________

11. Assegna il nome ai seguenti cationi secondo la nomenclatura tradizionale:

a. Ni²⁺ ________________________________________________________
b. Sn⁴⁺ ________________________________________________________
c. NH₄⁺ ________________________________________________________
d. Fe³⁺________________________________________________________
e. Cu⁺ ________________________________________________________
f. Ni³⁺ ________________________________________________________

12. Assegna il nome ai seguenti sali, utilizzando la nomenclatura tradizionale:

a. Co(NO₃)₂ ________________________________________________________
b. Ba(ClO₄)₂ ________________________________________________________
c. Ca(ClO)₂ ________________________________________________________
d. Rb₃PO₄ ________________________________________________________
e. K₂S ________________________________________________________
f. AuCl₃ ________________________________________________________
g. NH₄HCO₃ ________________________________________________________

13. Scrivi la formula e il nome tradizionale del composto ionico che si forma da ciascuna coppia di ioni:

Catione	Anione	Formula	Nome
Na⁺	ClO₄^-
Al³⁺	SO₄^2-
Sn⁴⁺	Cl^-
Fe²⁺	PO₄^3-
Ba²⁺	ClO₂^-
K⁺	SO₃^2-

14. Scrivi la formula del composto che si forma, indicandone anche la tipologia (es. acido, idrossido, ecc.)

a. Fe₂O₃ + 3H₂O ->
b. Cl₂O₅ + H₂O ->
c. P₂O₅ + 2H₂O ->
d. 2HNO₂ + Ba(OH)₂ ->
e. 2HCl + MgO ->

Risposte

1. La formula chimica del perclorato di potassio è: KClO₄
2. Il numero di ossidazione dello zolfo nel solfato di potassio è: +6
3. Il numero di ossidazione del cloro nel pentossido di dibromo è: +5
4. Il composto Cl₂O₃ è chiamato: (IUPAC) triossido di dicloro; (tradizionale) anidride clorosa

5. Quale tra le seguenti specie chimiche è un ossoacido? (segna la risposta corretta cerchiando la formula):

MnO₂ K₂O KOH H₂SO₄

6. Quale tra le seguenti specie chimiche contiene un atomo con numero di ossidazione +6? (segna la risposta corretta cerchiando la formula):

SO₂ Cs₂O NaOH Li₂SO₄

7. La formula chimica del nitrito di calcio è: Ca(NO₂)₂

8. Scrivi il nome secondo la nomenclatura tradizionale dei seguenti composti

a. FeO ossido ferroso
b. CuO ossido rameico
c. As₂O₃ anidride arseniosa
d. SnO ossido stannoso
e. N₂O₃ anidride nitrosa
f. SO₂ anidride solforosa

9. Scrivi la formula chimica dei seguenti composti
a. Acido metafosforico: HPO₃
b. Acido ipobromoso: HBrO
c. Acido fluoridrico: HF
d. Acido tiosolforico: H₂S₂O₃
e. Anidride borica: B₂O₃
f. Ammoniaca: NH₃

10. Assegna il nome ai seguenti anioni secondo la nomenclatura tradizionale:
a. HPO₄^2- idrogenofosfato
b. ClO₃^- clorato
c. HSO₄^- idrogenosolfato
d. IO₃^- iodato
e. N₃^- azoturo
f. NO₂^- nitrito

11. Assegna il nome ai seguenti cationi secondo la nomenclatura tradizionale:
a. Ni²⁺ nicheloso
b. Sn⁴⁺ stannico
c. NH₄⁺ ammonio
d. Fe³⁺ ferrico
e. Cu⁺ rameoso
f. Ni³⁺ nichelico

12. Assegna il nome ai seguenti sali, utilizzando la nomenclatura tradizionale:

a. Co(NO₃)₂ nitrato cobaltoso
b. Ba(ClO₄)₂ perclorato di bario
c. Ca(ClO)₂ ipoclorito di calcio
d. Rb₃PO₄ fosfato di rubidio
e. K₂S solfuro di potassio
f. AuCl₃ cloruro aurico
g. NH₄HCO₃ idrogenocarbonato di ammonio

13. Scrivi la formula e il nome tradizionale del composto ionico che si forma da ciascuna coppia di ioni:

Catione	Anione	Formula	Nome
Na⁺	ClO₄^-	KClO₄	Perclorato di sodio
Al³⁺	SO₄^2-	Al₂(SO₄)₃	Solfato di alluminio
Sn⁴⁺	Cl^-	SnCl₄	Cloruro stannico
Fe²⁺	PO₄^3-	Fe₃(PO₄)₂	Fosfato ferroso
Ba²⁺	ClO₂^-	Ba(ClO₂)₂	Clorito di bario
K⁺	SO₃^2-	Li₂SO₃	Solfito di potassio

14. Scrivi la formula del composto che si forma, indicandone anche la tipologia (es. acido, idrossido, ecc.)

a. Fe₂O₃ + 3H₂O -> 2Fe(OH)₃ idrossido
b. Cl₂O₅ + H₂O -> 2HClO₃ ossoacido
c. P₂O₅ + 2H₂O -> H₄P₂O₇ ossoacido
d. 2HNO₂ + Ba(OH)₂ -> Ba(NO₂)₂ + H₂O sale + acqua
e. 2HCl + MgO -> MgCl₂ + H₂O sale + acqua

La Terra, i suoi movimenti e la sua atmosfera

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Sun, 16 Dec 2012 14:43:02 +0000

Questo test è indicato per gli alunni del primo anno del liceo scientifico, nuovo ordinamento.

Vero o falso?

1	Il giorno solare medio è più breve del giorno siderale.	V	F
2	L’asse terrestre è inclinato di 27°23’ rispetto alla perpendicolare all'orbita.	V	F
3	Nel solstizio d’estate, nell’emisfero boreale, i raggi solari sono perpendicolari al Tropico del Cancro	V	F
4	Sulla Luna non esiste il circolo di illuminazione	V	F
5	L’afelio è il punto dell’orbita in cui la Terra è più distante dal Sole	V	F
6	I mari lunari sono scuri per la presenza di roccia basaltica	V	F
7	Sulla Luna la massa di un astronauta è inferiore a quella che avrebbe sulla Terra	V	F
8	Nell’eclissi di Sole, il cono d’ombra della Luna sulla Terra ha un diametro medio di 2750 km	V	F
9	Il mese sinodico è più lungo del mese siderale	V	F
10	La luce non si propaga nel vuoto	V	F
11	Il campo del visibile include onde elettromagnetiche con λ compresa tra 400 µm e 700 µm	V	F
12	I diversi colori hanno tutti la stessa lunghezza d’onda perché essa è costante	V	F
13	La conduzione è una modalità di trasmissione del calore che può avvenire solo tra fluidi	V	F
14	Nella zona superiore della stratosfera, all'aumentare della quota, la temperatura aumenta	V	F
15	L’atmosfera primordiale era ricca di ossigeno	V	F
16	L’effetto serra è provocato dal buco nell’ozono	V	F

Completa le seguenti frasi

17. I ………………………………… sono composti responsabili della distruzione dell’ozono atmosferico.

18. La ………………………………. è la zona dell’atmosfera dove avvengono tutti i fenomeni atmosferici.

19. Eclittica ed Equatore celeste si intersecano in due punti detti …………….…… e ………………….

20. Nei giorni dell’equinozio il ……………… e la ………………… hanno la stessa durata.

21. Quando la Luna si trova in congiunzione si ha la fase di ……………………………

22. Il moto di precessione è il moto di rotazione dell’……………………….. attorno alla normale al piano orbitale della Terra.

Scegli la risposta corretta

23. I moti millenari della Terra sono dovuti:

all’alternarsi delle stagioni
alle interazioni gravitazionali
alla glaciazione

24. La fase calante della Luna si ha:

tra il primo quarto e il plenilunio
tra il novilunio e il primo quarto
tra il plenilunio e il novilunio successivo

25. Lo strato di ozono della stratosfera è molto importante perché:

assorbe i raggi infrarossi
assorbe i raggi ultravioletti
assorbe il vento solare

26. Un tipico inquinante primario è:

l’anidride solforosa
l’acido solforico
l’ozono

27. Sapendo che un litro di aria ha una massa di circa 1,3 grammi, una ipotetica stanza a forma di cubo con gli spigoli di 10 metri conterrebbe circa:

1300 kg di aria
130 kg di aria
1300 g di aria

Risposte (in NERETTO quelle corrette)

Vero o falso?

1	Il giorno solare medio è più breve del giorno siderale.	V	F
2	L’asse terrestre è inclinato di 27°23’ rispetto alla perpendicolare all'orbita.	V	F
3	Nel solstizio d’estate, nell'emisfero boreale, i raggi solari sono perpendicolari al Tropico del Cancro	V	F
4	Sulla Luna non esiste il circolo di illuminazione	V	F
5	L’afelio è il punto dell’orbita in cui la Terra è più distante dal Sole	V	F
6	I mari lunari sono scuri per la presenza di roccia basaltica	V	F
7	Sulla Luna la massa di un astronauta è inferiore a quella che avrebbe sulla Terra	V	F
8	Nell'eclissi di Sole, il cono d’ombra della Luna sulla Terra ha un diametro medio di 2750 km	V	F
9	Il mese sinodico è più lungo del mese siderale	V	F
10	La luce non si propaga nel vuoto	V	F
11	Il campo del visibile include onde elettromagnetiche con λ compresa tra 400 µm e 700 µm	V	F
12	I diversi colori hanno tutti la stessa lunghezza d’onda perché essa è costante	V	F
13	La conduzione è una modalità di trasmissione del calore che può avvenire solo tra fluidi	V	F
14	Nella zona superiore della stratosfera, all'aumentare della quota, la temperatura aumenta	V	F
15	L’atmosfera primordiale era ricca di ossigeno	V	F
16	L’effetto serra è provocato dal buco nell'ozono	V	F

Completa le seguenti frasi

17. I CFC o clorofluorocarburi sono composti responsabili della distruzione dell’ozono atmosferico.

18. La troposfera è la zona dell’atmosfera dove avvengono tutti i fenomeni atmosferici.

19. Eclittica ed Equatore celeste si intersecano in due punti detti vernale o gamma e omega

20. Nei giorni dell’equinozio il dì e la notte hanno la stessa durata.

21. Quando la Luna si trova in congiunzione si ha la fase di novilunio o luna nuova

22. Il moto di precessione è il moto di rotazione dell’asse terrestre attorno alla normale al piano orbitale della Terra.

Scegli la risposta corretta

23. I moti millenari della Terra sono dovuti:

all’alternarsi delle stagioni
alle interazioni gravitazionali
alla glaciazione

24. La fase calante della Luna si ha:

tra il primo quarto e il plenilunio
tra il novilunio e il primo quarto
tra il plenilunio e il novilunio successivo

25. Lo strato di ozono della stratosfera è molto importante perché:

assorbe i raggi infrarossi
assorbe i raggi ultravioletti
assorbe il vento solare

26. Un tipico inquinante primario è:

l’anidride solforosa
l’acido solforico
l’ozono

27. Sapendo che un litro di aria ha una massa di circa 1,3 grammi, una ipotetica stanza a forma di cubo con gli spigoli di 10 metri conterrebbe circa:

1300 kg di aria
130 kg di aria
1300 g di aria

La resa percentuale di un prodotto di reazione

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Tue, 11 Dec 2012 15:49:35 +0000

Quando si allestisce una prova di laboratorio e si effettua il calcolo stechiometrico la quantità di prodotto determinata in realtà è una quantità teorica ed è detta resa teorica. La pratica di laboratorio ci insegna che la quantità di prodotto ottenuta realmente, che si chiama resa effettiva, è molto spesso diversa da quella teorica. Diventa quindi importante calcolare la resa percentuale di una reazione, che è data dal rapporto:

Resa percentuale di prodotto = resa effettiva ·100/ resa teorica

In questa lezione vediamo insieme un esempio per capire qual è il procedimento per determinare la resa percentuale di un prodotto di reazione.

Una reazione esotermica: ossidazione dei carboidrati

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Wed, 14 Nov 2012 20:42:03 +0000

Una semplice esperienza, ma nello stesso tempo spettacolare, permette agli insegnanti di mostrare in laboratorio gli effetti drammatici dell’ossidazione dei carboidrati. Quando si parla di respirazione cellulare si pone l’accento sul fatto che l’ossidazione di una mole di glucosio fornirebbe alla cellula una quantità di calore pari a 2870 kJ; ho usato il condizionale dato che il rendimento della trasformazione è intorno al 40%. Tale quantità di energia, circa 1150 kJ, è comunque notevole e viene ricavata dalla cellula mediante ossidazione dei carboidrati in presenza di ossigeno. Una serie di reazioni mediate da enzimi permettono di liberare l’energia un po’ alla volta: se ciò non accadesse la cellula brucerebbe letteralmente in seguito al calore emesso.

Questa dimostrazione può inoltre essere utilizzata quando si parla dei cambiamenti che accompagnano le reazioni chimiche: cambiamento di colore, emissione o assorbimento di energia, sviluppo di gas, produzione di sostanze odorose.

Materiale:

KClO₃ clorato di potassio (è un forte ossidante)
Caramella contenente zuccheri come saccarosio o glucosio (non vanno bene ad esempio quelle dietetiche)
Bunsen
Sostegno con pinza
Provetta

Procedimento

Si indossano gli occhiali protettivi e i guanti!
Si introduce nella provetta una modesta quantità di clorato di potassio
Si riscalda con il Bunsen fino a fusione del sale (avviene intorno ai 350 °C)
Si spegne il Bunsen
Si introduce un pezzetto di caramella (attenzione, la reazione è immediata!)
Si osserva la reazione.

Fonte

Shakhashiri, B.Z. Chemical Demonstrations; University of Wisconsin Press: Madison, 1983; Vol. 1, pp 79-80

Conversione tra unità di misura diverse

administrator@scienzeascuola.it (Prof. Lombardo) — Mon, 05 Nov 2012 17:19:27 +0000

La conversione tra unità di misura diverse non è difficile se si impara ad utilizzare il fattore di conversione. Quest’ultimo consiste in un rapporto che moltiplicato per l'unità di misura di partenza ci restituisce l'unità di misura richiesta. Ad esempio, se vogliamo passare da una misura di densità in g/cm³ (unità di misura di partenza) in unità S.I., cioè in kg/m³ (unità di misura richiesta), basta utilizzare un fattore di conversione opportuno; esso sarà composto da due frazioni diverse che, moltiplicate tra loro, ci permettano di giungere facilmente al risultato desiderato. Facciamo un esempio.

Da una tabella vedo che il valore di densità del ferro è pari a 7,87 g/cm³, ma ho bisogno di trasformarla in unità S.I. Dovrò quindi usare due fattori di conversione: il primo che mi permetta di trasformare i grammi in kilogrammi, il secondo i centimetri cubi in metri cubi. Essi potranno essere moltiplicati tra loro e, dopo le semplificazioni, restituiranno l’unità di misura desiderata.

Facciamo un altro esempio. La nostra automobile sta percorrendo una strada ad una velocità di 65 kilometri orari. Qual è la velocità in metri al secondo? Usiamo anche in questo caso due fattori di conversione.

Un ultimo esercizio. Un manometro ci dà una misura di pressione pari a 3,2 psi (pound per square inch) cioè 3,2 libbre per pollice quadrato (una unità di misura usata negli Stati Uniti e nel Regno Unito) e vogliamo trasformarla in kilogrammi per centimetro quadrato (kg/cm²). Sapendo che una libbra (lb) equivale a 0,45 kg ed un pollice quadrato (in²) equivale a 6,45 cm² (valori che si ricavano da apposite tabelle) usiamo degli opportuni fattori di conversione per ottenere la nostra misura.