Mattia, facci un bel post che poi ci introduciamo altri concetti...

E' stato questo l'incipit, del mio amico virtuale Sandro Della Penna, a questo post.

Da una discussione Sandro chiede, come si capisce dall'immagine sopra, un modo semplice per spiegare ai "non chimici" i concetti di cinetica chimica e della termodinamica. Detto fatto, mi sono messo a scrivere questo nuovo post che, per adesso, cerca di spiegare ai non chimici i concetti base della cinetica chimica, capisco che per gli addetti ai lavori, e per chi con la chimica "ci lavora" possono risultare banalizzazioni eccessive e potrei essere tacciato di eccessiva semplificazione, ma credetemi, l'esperienza di "ripetitore" agli alunni delle scuole superiori, mi ha fatto incontrare molti ragazzi, alcuni molto bravi e perspicaci, dove il problema era un loro cattivo, o non, studio; altri davvero in difficoltà con l'astrazione scientifica che è necessaria per immaginarsi questi concetti. Nel post seguente troverete parti di testo colorate in azzurro, sono le parti di teoria che tanto stanno care agli addetti ai lavori, altre parti colorate di rosso, sono le parti che io propongo come esempio per spiegare i concetti teorici.

Poste le necessarie precisazioni iniziali, ed anticipate le scuse se troppo ho osato, passiamo subito all'argomento vero e proprio del post!

Iniziamo col capire di cosa parliamo dando una definizione semplice che ho mutuato da wikipedia:

La cinetica chimica è quel ramo della chimica che studia la velocità con cui avviene una reazione chimica e tutti i fattori in grado di influenzarla. Il suo campo di studio si estende anche ai meccanismi implicati nella formazione dei prodotti finali.

 Ora, prima di iniziare chiariamo alcuni concetti base che userò nella trattazione:

e di seguito il "cilindro"

1. Come avviene una reazione?

Affinché avvenga una reazione chimica è necessario che i reagenti possiedano un livello minimo di energia definita energia di attivazione.

Se io la chiave la appoggio solo sulla apertura che è posta sul cilindro della porta, e non la spingo energicamente al suo interno, bhe… non succede proprio nulla e la porta ahinoi non si aprirà mai.

Una volta che i due reagenti si sono incontrati, avviene la formazione di un prodotto intermedio caratterizzato da elevata energia potenziale e definito "complesso attivato".

Una volta che la chiave è inserita nel cilindro della serratura, essi formano un tutt’uno grazie alla loro complementarietà.

Quindi, i nuovi deboli legami chimici appena formatisi nel “complesso attivato” subiscono un ri-arrangiamento definitivo formando i prodotti di reazione finali.

Una volta che la chiave è correttamente inserita nel cilindro e questi si incontrano in tutti i punti, basta farli girare, tipicamente in sento antiorario, e la serratura si sblocca e la porta si apre!

2. Che cosa è la velocità di reazione?

Per velocità di reazione, si intende il tempo che impiegano dei reagenti per trasformarsi in prodotti, tale proprietà viene misurata in ambito detto Cinetica chimica, ovvero quel ramo della chimica che studia la velocità con cui avviene una reazione chimica e tutti i fattori in grado di influenzarla. Il suo campo di studio si estende anche ai meccanismi implicati nella formazione dei prodotti finali.

La velocità di reazione non è nient’altro che la velocità con cui una persona riesce ad aprire la propria porta con la chiave giusta.

3. Da che cosa può essere influenzata la velocità di reazione?

I fattori in grado di influenzare la velocità di reazione possono sommariamente così elencarsi:

1. Natura dei reagenti: siccome in una reazione chimica si rompono dei legami e se ne formano di nuovi, la velocità dipende dalla forza di legame esistente.

2. Superficie di contatto: all'aumentare della superficie di contatto aumenta la velocità di reazione.

3. Concentrazione dei reagenti: la velocità aumenta all'aumentare della concentrazione. L'equazione che mette in relazione velocità di reazione con concentrazione dei reagenti è detta legge cinetica.

4. Temperatura: all'aumentare/diminuire della temperatura aumenta/diminuisce la velocità di reazione, mediamente di 2 volte ogni 10 °C di temperatura.

5. Presenza di catalizzatori: molte reazioni avvengono molto lentamente se non catalizzate da sostanze inorganiche (catalizzatori) o organiche (enzimi).

Per quanto attiene alla nostra serratura… la velocità di apertura di una porta dipende da…

1. Se io avessi una chiave di vetro (abbastanza fragile) ed un cilindro di diamante (moooolto duro) capite bene che dovrei stare mooooolto attento affinché la chiave non si rompa nella toppa e quindi dovrò procedere molto lentamente nell'operazione di aprire la serratura;

2.  Avete mai provato ad inserire solo un pezzettino di chiave nel cilindro? Alcune serrature (ad esempio quelle per la bicicletta un pochino scadenti…) anche se non inserite tutta la chiave ma ne lasciate fuori qualche millimetro, comunque riuscite ad aprire la serratura, ma capirete bene che sì, la serratura si apre ugualmente, ma implicheremo più tempo, e di sicuro non sarà veloce come se noi dovessimo inserirla correttamente facendo combaciare tutti gli incavi della chiave con i “dentini” della serratura;

3.  Sapete che caratteristica hanno le chiavi passpartout? Sono ricchissime di incavi, in modo che qualsiasi “dentino” del cilindro incontrino riesco ad agganciarsi per aprire la serratura, pertanto se io ho una chiave ricchissima di incavi riuscirò ad aprire una serratura molto più velocemente e facendo anche meno attenzione, in qualsiasi posizione la inserisco, la probabilità che si incontri un incavo con un “dentino” è molto alta;

4.  Vi sarà capitato almeno una volta di dover aprire il cancello di casa in inverno… quando ho la serratura ghiacciata, la chiave fatica ad entrare e l’operazione di apertura della serratura è irrimediabilmente lenta od impossibile. Per velocizzare il tutto, prendo un accendino, scaldo la serratura, la sghiaccio et voilà il cancellino si apre! Idem per l’estate, ma in maniera contraria, con il caldo il metallo della serratura si deforma espandendosi, ecco che quindi lo raffreddo con del ghiaccio spray e lo faccio “ritirare”, il risultato è che in un men che non si dica apro la mia serratura

5. Quando la serratura in questione è parecchio datata, per facilitare la sua apertura posso spruzzare un lubrificante spray al suo interno, il lubrificante non partecipa al meccanismo di apertura ma lo facilita facendo scivolare la chiave al l’interno del cilindro.

Spero di aver fatto un buon lavoro e di aver apportato un buon contributo, ripeto, chiedo scusa a chiunque si senta "offeso" dall'eccessiva banalizzazione dei concetti,

mi ripeto, il post è dedicato a chi la chimica la guarda dal buco della SERRATURA,  se avete commenti da lasciare o altro, fate pure... LA PORTA E' SEMPRE APERTA!!!!

Fides et ratio

Chi segue questo blog, e chi l'ha tenuto a battesimo, sa bene che in questo "posto" si parla quasi solamente di scienza e si da poco spazio a tutto ciò che non lo è. 

E' anche vero che come ricordava il Beato Giovanni Paolo II, nella sua enciclica "Fides et Ratio"  con la metafora delle due ali, la fede e la ragione, lo spirito umano spicca il volo verso la ricerca della verità, pertanto fede e ragione non si escludono, ma al contrario si completano e si sostengono a vicenda.

Per questo motivo ho deciso di scrivere questo post dai toni un pochino più declinati alla Fides piuttosto che alla Ratio. Credo che queste poche righe siano un atto dovuto a me stesso, e, in maniera un po' presuntuosa penso, anche i miei lettori.

"Dopo aver ripetutamente esaminato la mia coscienza davanti a Dio, sono pervenuto alla certezza che le mie forze, per l’età avanzata, non sono più adatte per esercitare in modo adeguato il ministero petrino... Per questo, ben consapevole della gravità di questo atto, con piena libertà, dichiaro di rinunciare al ministero di Vescovo di Roma, Successore di San Pietro, a me affidato per mano dei Cardinali il 19 aprile 2005"

Queste parole, espresse da un Papa Benedetto XVI, ormai troppo stanco anche agli occhi dei media, sono risuonate in tutte le nostre case, nei nostri oratori, persino nei "cortili dei gentili". Come Cattolico, la notizia mi parve all'inizio una bufale, ma più passavano le ore iniziò a scavarmi dentro, a lasciarmi quella cosa nello stomaco e quel "tarlo" nella mente, com'è possibile che un Papa "lasci"? A scuola ci hanno insegnato che l'ultimo Papa che ha lasciato, è finito all'inferno, che intenzioni ha questo? 

Il giorno stesso e i giorni seguenti, il Papa stesso e l'entourage vaticano ci hanno spiegato il perchè di questo gesto, il Papa stesso ce lo ha spiegato, così come un nonno spiega al suo nipotino che un giorno lui non ci sarà più, ma continuerà comunque a volergli tanto bene. 

"Questa Parola di Dio la sento in modo particolare rivolta a me, in questo momento della mia vita. Il Signore mi chiama a 'salire sul monte', a dedicarmi ancora di più alla preghiera e alla meditazione. Questo non significa abbandonare la Chiesa, anzi, se Dio mi chiede questo è proprio perché io possa continuare a servirla con la stessa dedizione e lo stesso amore con cui l'ho fatto fino ad ora, ma in un modo più adatto alla mia età e alle mie forze."

Suscitando una grandissima emozione, e  un sentimento di tenerezza e amore filiale dei fedeli nei suoi confronti, il Papa stupendo tutti se ne va, lasciandoci con un semplice quanto indimenticabile 

"BUONA NOTTE"

Nello stesso modo con cui era stata interrotta la pausa caffé l'11 Febbraio, la cena del 13 Marzo si bloccò a metà... Fumata Bianca! Abbiamo un nuovo Papa, senti, suonano pure le campane della nostra Chiesa! aspettiamo e vediamo chi "hanno fatto Papa"...

Eminentissimum ac Reverendissimum Dominum,Dominum Georgium Marium

E chi si chiama Giorgio Mario? che cardinale è? ma non doveva essere scola?!? 

Shhhhh... sentiamo il cognome!

Sanctae Romanae Ecclesiae Cardinalem Bergoglio

    

Bergo... Chi?! ma chi è questo? è uno scherzo?

qui sibi nomen imposuit Franciscum

Ooooh, almeno il nome, è bello, anzi, come diciamo noi a Brescia, "è bello FES"  

Fratelli e sorelle, buonasera!

Voi sapete che il dovere del Conclave era di dare un Vescovo a Roma. Sembra che i miei fratelli Cardinali siano andati a prenderlo quasi alla fine del mondo 

 

 Questa, in brevissime righe, è la storia che abbiamo vissuto in questo mese e mezzo della nostra vita, una storia che diventerà pagina di storia, un avvenimento che la storia la fa e la scrive.

Mi permetto di aggiungere a questo racconto, che se lo leggiamo bene è già perfetto di per se, non per come o per chi l'ha scritto, anzi, ma per chi lo ha animato e chi lo ha "sceneggiato".

Resto sempre davvero stupito che la Chiesa di Cristo, la mia Chiesa, chicchè se ne dica, riesca sempre a leggere la realtà del tempo e fornire delle risposte che, al momento non capiamo bene, ma alla lunga le viviamo come prvvidenziali.  Resto sempre stupito da come la Chiesa sia capace di grandi errori ma anche di grandissimi slanci umani e spirituali, resto altresì stupito di come la scelta del Papa sia sempre la scelta "giusta" e non la più comoda, o la più politica. Una Chiesa che come ricordava Gaber (magari con un filo di ironia in più) 

"si rinnova per la nuova società, la chiesa si rinnova per salvar l'umanità"

Come ama ricordare un mio amico, che per altro è anche co-curatore di questo blog, nonché molto legato alla figura di S. Francesco, al poverello d'Assisi una voce suggerì:

Francesco, va e ripara la mia Chiesa!

Ecco, mi piace pensare alla Chiesa con una bellissima immagine:  Sposa di Cristo, il quale non le fa mai mancare attenzione e cura, anche quando questa viene deturpata, anche quando questa viene violentata persino dall'interno. Non le fa mai mancare "aria necessaria" per rimanere al passo degli uomini e del mondo.

 Il grande mistero della Chiesa prevede anche questo, che Pietro dopo aver pregato sul monte, riceve nuove forze per agire ed "edificare" la missione di Gesù. 

Spero che questo random di Idee possa essere apprezzato e capito, 

In caso ancora sia oscuro a qualcuno chiedo scusa, e vi invito a segnalarmelo affinchè lo possa spiegare meglio.

L'acqua evapora a 100 °C

Questo articolo partecipa al carnevale della chimica #24 edizione

Ospitato da

Enrico, padrone di casa de "I MAGHIMATICI"

La "mission" di questo carnevale che Enrico mi, ci, ha affidato sta tutta dentro queste poche righe:

E allora il tema del 24esimo Carnevale della Chimica

è Credici.

Diversi sono gli obiettivi.

Smontare scientificamente, in assenza (si spera)

di compratori di idee,

i più radicati "Credici" correlati alla chimica.

Mi cimento in questo particolare, quanto interessante tema. Buona fortuna a me!

Da bravo studente squattrinato che ero, ora è cambiato il fatto che studente non lo sono più ma squattrinato ahimè ancora, mi sono sempre dilettato a dare "ripetizioni" di chimica ad un branco di studenti più o meno interessati, più o meno curiosi, più o meno menefreghisti.

L'inizio dei miei incontri andava sempre nello stesso modo: appuntamento in biblioteca, attesa del discente, presentazione galante alla mamma (si, perchè alle ripetizioni ti ci accompagna sempre e solo la mamma, almeno la prima volta) breve colloquio "programmatico" e poi si inizia, io mi presento, lui/lei si presenta e iniziamo il nostro la voro di ripetezione. Quasi tutti i miei incontri li iniziavo con una domanda "rivelatrice"; rivelatrice del livello di apprendimento del/la ragazzino/a e rivelatrice della "capacità" di insegnamento del suo insegnante.

" A CHE TEMPERATURA EVAPORA L'ACQUA?! "

Fatto 100 il numero di ragazzi che ho incontrato, le risposte si suddividono in queste percentuali:

• Circa 80% dice: a 100 °C
• Circa il 15 % dice: "bhe... dipende..."
• Circa il 2,5 % dice: Non lo so
• Circa il 2,5 % dice: Ehm... Me lo hanno spiegato oggi ma non ho capito molto bene... ehm...

Ho provato per diletto, e per mettere un po' più di ciccia in questo articolo a fare questa domanda ad altre persone, famigliari, amici, colleghi ecc... e il trend delle risposte è sempre più o meno quello...

Caposaldo della "chimica del popolo" è quindi:

" L'ACQUA EVAPORA A 100 °C "

Cerchiamo ora di capire dove stà l'errore e di sfatare questa "falsa credenza", andiamo per gradi e partiamo:

1. Che cos'è l'evaporazione?

L'evaporazione è il nome che convenzionalmente diamo al passaggio di stato di una sostanza da liquido a aeriforme. 

Tnk to: http://it.wikipedia.org/wiki/File:Fisica_materia_passaggi_stato_1_it.svg

Ovvero noi con evaporazione intendiamo quel processo grazie al quale se io lascio un bicchiere di acqua sulla cucina per 2-3 giorni, dopo il tempo indicato, nel bicchiere non trovo più nulla, e di sicuro avrò un aumento dell'umidità all'interno della stanza.

2. Cosa succede quando l'acqua evapora?

L'evaporazione, come già detto, è un cambiamento di stato che interessa solamente lo strato superficiale del liquido, ovvero solo le molecoline che sono sulla superfice dell'acqua, il pelo libero per intenderci, sono interessate dall'evaporazione; queste, prendendo energia dall'ambiente circostante, riescono a "rompere" i legami che le "incatenano" alle altre molecoline e riescono ad andarsene sottoforma di vapore. 

Più o meno funziona così...

Superifice dell'acqua con le molecole "esposte" all'aria

"evaporazione" di una molecola di acqua dallo strato superficiale

3. Quanta energia serve? 

Per far evaporare l'acqua è necessaria una buona quantità di energia, stimabile in circa 2501 KJ/Kg ovvero, ogni Kg di acqua che voglio far evaporare dovrò fornirgli 2501 KJ, o se volete suppergiù 600 Kcal.

4.Da dove viene presa questa energia?

L'energia di cui l'acqua ha bisogno, la prende dall'ambiente circostante o eventualmente da fonti di energia esterne al sistema.

5. Nella fase di evaporazione, si deve considerare solo la temperatura o anche qualche altro fattore?

Di certo la temperatura è molto importante, ma anche la pressione fa il suo gioco... Se pensiamo che la pressione, e quindi anche quella atmosferica, è data dal rapporto Forza/superficie (per "forza" si intende il modulo della stessa che agisce in maniera ortogonale...), maggiore sarà la pressione, maggiore sarà sarà la forza che "schiaccia" le molecoline che tentano la fuga verso il liquido sottostante.

MA QUINDI A CHE TEMPERATURA EVAPORA L'ACQUA???

L'acqua, evapora a qualsiasi temperatura, certo, la velocità di evaporazione è direttamente legata all'energia dell'ambiente circostante, più energia c'è nell'ambiente più è veloce la fase di passaggio di stato, ma comunque a qualsiasi temperatura avviene l'evaporazione dell'acqua, anche a qualsiasi pressione avviene l'evaporazione dell'acqua, anche in questo caso però a minor pressione vi è una maggiore "propensione" ad evaporare, ma comunque a qualsiasi pressione avviene l'evaporazione. Il diagramma sottoriportato ci mostra in forma riassuntiva e semplice quanto detto fino ad adesso:

Tnk to http://it.wikipedia.org/wiki/File:Diagramma_di_fase_acqua.svg

Per ottenere vapore, o cerco di diminuire la pressione, dal punto 0,01 andando verso sinistra del grafico, oppure aumento la temperatura, dal punto 0,01 mi sposto a destra del grafico. Come si può vedere dal grafico sopra, a 100 °C e 760 mmHg abbiamo la massima velocità di evaporazione, ma questo non sigifica che avvenga solo in quel dato momento, perchè se guardiamo a temperature e pressioni molto basse, troviamo che anche in quella zona avviene l'evaporazione.

Ancora qualche dubbio?

Una prova di quanto detto fino ad ora sono le pozzanghere... Dopo una bella piovuta, sulle nostre strade, nei nostri giardini, si formano le pozzanghere, dopo qualche giorno di bel tempo, sono "scomparse" nonostante ne nell'ambiente,  ne nella pozzanghera stessa sia siano raggiunti i 100 °C. 

Altra prova a nostro favore, Prendiamo una tuta da ginnastica, fatta tipicamente di materiale sintetico, dopo che è stata lavata, viene stesa al filo per essere asciugata, l'acqua dalle fibre evapora e noi troviamo la tuta asciutta, se fosse necessaria una temperatura di 100 °C per far evaporare l'acqua, le nostre tute sintetiche si incenerirebbero in un batter d'occhio...

Ne siete convinti?

 ci CREDETE che l'acqua NON EVAPORA SOLO A 100 °C?!?

Spero di si!


Una curiosità... Come si legge 100 °C?!?

il bravo ragazzino stremato dalla spiegazione risponde: Cento gradi CENTIGRADI...

Ma questa è un'altra storia, un'altra credenza chimica... Lasciamo perdere...

Forse è meglio...