Chimica Archivi - Pagina 4 di 5 - Makers ITIS Forlì

Luci Subacquee per barca

Occorrente:

Stampo in plastica per la forma dei led
1 led da 50W (36V)
Resina Epossidica Trasparente Atossica
Fili elettrici bipolari
1 Contenitore in plastica per mescolare la resina
Una bacchetta di legno per girare la resina
Step-up Boost Converter per alimentazione del led
Pasta termica
Olio di vasellina spray

Realizzazione dello stampo in plastica

Per la realizzazione dello stampo in plastica per la forma dei led, ho utilizzato due tecnologie :

La stampante 3D
Termoformatura

Stampante 3D:

Sm Studio ed io abbiamo progettato e stampato in 3D la forma della Luce subacquea.

Termoformatura :

Per la realizzazione dello stampo in plastica del negativo delle luci, io ed Sm Studio, ci siamo rivolti alla ditta FLOW easy thermoforming.

Stampo in plastica realizzato da FLOW easy thermoforming

Realizzazione della Luce subacquea

Preparazione del LED:

Saldare due fili sulle piazzole del led. In particolare si evidenzia il polo POSITIVO (blue in foto) e NEGATIVO (marrone in foto).
Ritagliare una piastra sottile 2 mm di acciaio, dove fissare il led.
Ricoprire la superficie del led a contatto con la piastra con della pasta termica, per favorire la conduzione di calore dal led alla piastra.

Preparazione della Resina Epossidica per un led:

*Seguire attentamente le istruzioni riportate nel retro della confezione.

Pesare 120 gr del componente A.
Pesare 72 gr del componente B.
Mescolare il tutto in un contenitore pulito, prestando attenzione a evitare di inglobare le bolle d’aria.

Colatura della Resina nello stampo ed inserimento del led:

Spruzzare dell’olio di vasellina sullo stampo.
Fare una prima colata nello stampo.
Inserire il led nello stampo.
Finire il tutto ricoprendo con la resina rimanente il led.

Collegamento elettrico:

Per il controllo del led è necessario uno Step-up Boost Converter che permette di “alzare” la tensione d’ingresso da 12V a 36V, diminuendo così la corrente di controllo.

Di seguito è riportato lo schema elettrico di collegamento. Tramite i due Potenziometri blu, posti nella parte destra del circuito, è possibile regolare la tensione e corrente d’uscita.

Risultato finale:

Dopo aver aspettato circa due giorni per far solidificare la resina, i led sono pronti per essere montati sulla barca nella parte immersa.

*Makers ITIS Forlì non si assumono alcuna responsabilità per danni a cose, persone o animali derivanti dall’utilizzo delle informazioni contenute in questa pagina. Tutto il materiale contenuto in questa pagina ha fini esclusivamente informativi.

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La curcumina è fluorescente

La curcumina è un pigmento fluorescente contenuto nella curcuma, ha molti utilizzi in chimica organica, inorganica e analitica.

La pianta Curcuma Longa può contenere dal 2-9% di curcuminoidi che includono: la curcumina, demetossicurcumina, bis-demetossicurcumina e curcumina ciclica.
La prima estrazione della molecola risale al 1815 mentre la sintesi viene raggiunta 100 anni dopo dal chimico Wiktor Lampe.

Struttura

La curcumina è una molecola simmetrica che presenta 2 gruppi funzionali principali: dichetone α-β insaturo e due o-metossi fenoli.
Nello stato cristallino la molecola assume una configurazione cis-enolica, mentre in soluzione prevale la configurazione trans.

Estrazione*

La curcumina si estrae con un estrattore Soxhlet ed un solvente polare : acetone, etanolo, ecc…

L’estrattore Soxhlet è un estrattore discontinuo in vetro per estrazioni solido-liquido perciò è uno strumento molto usato ed utile nei laboratori di chimica.

Funziona in modo autonomo attraverso dei cicli di riempimento e svuotamento da parte di un sifone laterale tuttavia è sempre bene accertarsi che il solvente non fugga dal condensatore.

Una volta conclusa l’estrazione si procede allontanando il solvente per evaporazione.

Reattività e proprietà chimiche

È una molecola poco solubile in acqua e cambia colore da giallo a rosso se il pH aumenta. Assume inoltre un colore rosso intenso se addizionata con acido solforico concentrato.

Questa molecola può partecipare a reazioni di ossidazione, addizione 1-4 di Michael ed idrolisi.

La curcumina è fluorescente

La curcumina è una molecola fluorescente che assorbe sia nel visibile che nell’UV perciò molte tecniche di analisi spettrofotometriche sfruttano questa molecola per la determinazione di elementi come il Boro. La tecnica di analisi più sensibile è la spettroscopia di fluorescenza (400-450 nm) che arriva fino ad 1ng/mL.
È un forte legante bidentato che complessa metalli con stechiometria 2:1, 3:1 (legante:metallo) formando complessi planari quadrati e ottaedrici perciò è studiata anche nella chimica dei complessi.

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Attrezzature chimiche

Centrifuga

- - ALC centrifugette 4206

Colorimetro

- - BAUSCH & LOMB spectronic 20

Bilancia

- - Steinberg System SBL 2000A bilancia tecnica
  - Mettler 5 bilancia analitica

pHmetro

- - Pometer pH009(I) portatile
  - Pometer pHs3C da banco

conduttimetro

- - Crison 2210
  - Crison 525
  - Crison 522

Bagno ad ultrasuoni

- - bagno ad ultrasuoni Medion md 18061

Microscopio

- - Biolux Bresser

Riscaldatori

- - becco Bunsen
  - becco Teclu
  - fornello
  - piastra riscaldante in ghisa
  - bagnomaria acciaio

Agitatori magnetici

- - Dr.Ing. G.Vittadini s.p.a. flat model
  - Velp scientifica microstirrer

Termometri digitali

- - termometro digitale ad infrarossi
  - termometro digitale con termocoppia K

Vetreria

- - becher: 500, 250,150,100,50 mL
  - beute: 3000,2000,250,100,50 mL
  - imbuto vetro semplice 60mm
  - imbuto gambo lungo per fltrazioni
  - crogiolo in porcellana
  - navicella in porcellana
  - mortaio e pestello in porcellana, marmo
  - vetrini d’orologio
  - ansa in vetro e nichel-cromo
  - bacchette di vetro
  - provette
  - giunto T per distillatore
  - collo di cigno
  - giunto per vuoto distillatore
  - refrigerante Liebig colli normalizzati
  - refrigerante Liebig classico
  - colonna di Vigreaux
  - colonna a piatti in vetro bicasa
  - termometro a mercurio:
  - termometro a mercurio:
  - glencometro Guyot
  - colonna cromatografica
  - burette: 50,25 mL
  - burette di Pellet tarate e graduate: 50,25 mL
  - pipette tarate: 20,15,10 mL
  - pipette graduate: 10,1 mL
  - matracci: 2000,1000,500,250,200,150,50 mL
  - cilindri vetro: 250,100,50,25,10 mL
  - cilindri PE:250,100,10 mL
  - pinze varie
  - anelli
  - sostegni (aste)
  - gorgogliatori
  - tubi essiccatori
  - siringhe
  - bottiglie di vetro e plastica
  - cuvette in plastica
  - bottiglie di lavaggio di gas
  - dewar
  - piastre di Petri plastica e vetro
  - palloni fondo tondo: 250,50 mL
  - pallone fondo piatto 100mL
  - condensatore di Allhin (a bolle)
  - estrattore Soxhlet 100mL
  - pallone di Kjeldahl: 1000,800 mL
  - imbuti di carico: 500,250 mL
  - imbuti separatori: 500,250,200,100,50,10 mL
  - Essiccatore 5L con gel di silice

Titolatori

- - titolatore di Karl-Fischer 103A

Apparecchiature auto-costruite

- - cappa aspirante
  - apparecchio per il punto di fusione
  - bagno di sabbia riscaldante controllo PID della temperatura
  - spettrometro ad emissione atomica
  - potenziostato
  - conduttimetro
  - polarimetro
  - tensiometro

Il test del Biureto

Il test del biureto serve per la determinazione delle proteine. Ma a cosa ci serve identificare le proteine? Lo studio delle proteine mutate nell’organismo può portarci ad una diagnosi precoce delle patologie tumorali.

Le proteine sono macromolecole formate da amminoacidi, sono di importanza cruciale per il nostro corpo in quanto svolgono molte funzioni:

- strutturale
- catalitico / enzimatico
- di neurotrasmettitori
- per la risposta immunitaria

Cos’è il biureto?

Il biureto è un composto chimico risultante dalla condensazione di due molecole di urea. È un solido bianco, solubile in acqua calda, che si ottiene riscaldando l’urea a 180 °C. Durante la sintesi si libera ammoniaca sotto forma di gas.

Sintesi del biureto*

Si pone una punta di spatola di urea in una provetta e si riscalda su un bunsen. Per controllare la conversione della reazione si pone una cartina tornasole inumidita con acqua sull’imboccatura della provetta che assumerà una colorazione blu a contatto con l’ammoniaca prodotta.

Reattivo per il test

Il reattivo per il test del biureto è composto da una soluzione basica di ioni rame Cu²⁺. Per stabilizzare il reattivo impedendo la precipitazione di composti di rame si può aggiungere del tartato di sodio. In presenza di peptidi si osserva una colorazione viola dovuta alla formazione di un complesso di rame.

Eseguiamo il test del biureto

Si aggiunge 1mL di NaOH 0,2M e qualche goccia di CuSO4 1% alla provetta contenente il campione da analizzare, se la soluzione si colorerà di viola il test sarà positivo. Sia per il collagene (foglio di colla di pesce) che per il biureto il test sarà positivo indicando la presenza di gruppi peptidici mentre in una provetta contenente zucchero il test sarà negativo.

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La materia ruota la luce

“La materia ruota la luce” può sembrare l’inizio di una lezione di fisica ma in realtà parliamo di chimica.

Alcuni tipi di sostanze sono in grado di ruotare il piano della luce polarizzata, in chimica sono definite sostanze otticamente attive.
Le sostanze otticamente attive hanno le stesse proprietà fisiche (ebollizione, fusione, ecc…) ma differiscono nelle proprietà direzionali (rotazione della luce polarizzata, ecc…).

Dal punto di vista chimico le molecole delle sostanze otticamente attive non presentano né un centro né un piano di simmetria e le loro immagini speculari non sono sovrapponibili.
Solitamente le molecole di questo tipo hanno un atomo legato a sostituenti diversi.

Un esempio di “oggetti” speculari non sovrapponibili sono le mani (dal greco χείρ, chìr) per questo le molecole otticamente attive sono dette chirali. Il comportamento delle molecole chirali si distingue solo in presenza di altre entità chirali. Questo è importante perché il mondo naturale è ricco di molecole chirali (enzimi, recettori, …) noi compresi!

Storia

Nel ‘800 Jean Baptiste Biot osserva che il piano della luce polarizzata ruota quando attraversa una soluzione di zucchero o di acido tartarico. Queste due sostanze vengono cristallizzate dalla produzione del vino.

Nel 1848 Louis Pasteur osserva che il sodio ammonio tartrato forma due differenti tipi di cristallo, immagini speculari l’uno dell’altro. Li separa manualmente ed osserva una rotazione opposta della luce polarizzata.

Esperimento*

Materiale per l’esperimento:

- - acqua
  - zucchero
  - bilancia
  - polarimetro
  - bicchieri
  - cucchiaio

In un bicchiere di acqua sciogliamo dello zucchero fino a formare una soluzione satura. La soluzione concentrata va diluita di metà perciò poniamo metà di questa soluzione in un nuovo bicchiere e aggiungiamo un egual volume di acqua. Ripetiamo il processo di diluizione delle soluzioni per altre 2 volte. Le 4 soluzioni di acqua e zucchero a concentrazione decrescente verranno misurate con il polarimetro e si annoterà su un grafico l’angolo misurato vs la concentrazione della soluzione.

Osservazioni

Dal grafico si osserva che l’angolo di rotazione della luce polarizzata delle 4 soluzioni preparate cambia. In particolare aumenta all’aumentare della concentrazione.

Applicazioni

Noi chimici sfruttiamo questa tecnica per misurare la concentrazione di molecole chirali nei campioni alimentari (vino, succhi di frutta, bibite, ecc…). Esistono in commercio dei polarimetri portatili chiamati saccarimetri che forniscono direttamente la concentrazione di zucchero negli alimenti.

Molte sostanze chirali normalmente trasparenti se osservate al polarimetro presentano dei colori particolari, che conferiscono all’oggetto un particolare effetto caleidoscopico (nastro adesivo, urea, minerali, ecc…).

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Davide Di Stasio

Sono un perito chimico e studente di chimica all'università di Bologna. Mi occupo di chimica, elettronica e riciclo. Faccio parte dei Makers dal 2015 da quando abbiamo fondato il gruppo.

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L’alcol è veramente rosa? Decolorazione dell’alcol

Se qualcuno ci dice alcol non possiamo non pensare all’alcol rosa che si trova al supermercato. Ma qual’è il vero colore dell’alcol? Affronteremo insieme la decolorazione dell’alcol etilico denaturato.

L’alcol etilico o etanolo è una molecola organica composta da 2 carboni, 1 ossigeno e 6 idrogeni ( C₂H₆O ).

Si ricava dalla fermentazione alcolica da parte dei lieviti di materia organica contenente zuccheri.

È una sostanza volatile, infiammabile ed incolore che brucia con una fiamma azzurra*.

In commercio è reperibile sia come alcol per uso alimentare che come alcol denaturato di colore rosa.

Decolorazione dell’alcol rosa

Una bottiglia di alcol denaturato contiene i seguenti composti:

- alcol
- acqua
- metil-etilchetone (denaturante)
- tiofene (maleodorante)
- reactive red (colorante)
- benzoato di denatonio (inasprente)

Per allontanare il colorante che dona il tipico colore rosa si ricorre alla tecnica dell’adsorbimento. Si disperde nell’alcol un solido inerte (che non reagisce) che possiede una grande superficie, il più comune è la polvere di carbone attivo. Le particelle di carbone attivo presentano un enorme quantità di insenature e pori che intrappolano le molecole molto grandi di colorante e lasciano indisturbate le molecole più piccole come l’alcol, l’acqua ed il tiofene. Una volta filtrato il liquido si presenterà incolore mentre la polvere di carbone conterrà il colorante. L’alcol decolorato può essere usato per molti esperimenti di chimica come la cromatografia.

La decolorazione dell’alcol etilico secondo i makers.

Cromatografia

Nei laboratori di chimica analitica si cerca di separare i componenti da miscele complesse, questo per facilitare le analisi. Le tecniche di separazione sono molte, una di queste è la cromatografia.

La cromatografia fu inventata da botanico Russo Tsvet all’inizio del ‘900, con questa tecnica lo scienziato riuscì a separare la clorofilla da un estratto vegetale di foglie. Tsvet fece macerare la materia vegetale in un solvente a base di etere di petrolio e percolò il solvente attraverso una colonna riempita di polvere di gesso anidra. Con il passare del tempo questa nuova tecnica separativa fu introdotta in tutti i laboratori chimici ed oggi sono state sviluppate numerose tecniche cromatografiche differenti che permettono di separare le sostanze in base a svariate proprietà chimico-fisiche.

La cromatografia si basa sulla diversa affinità di un analita per una fase stazionaria ed una fase mobile. Se si prende una miscela di analiti trasportati da una fase mobile attraverso una fase stazionaria i componenti di questa miscela percorreranno la fase stazionaria in tempi diversi, questi tempi vengo denominati tempi di ritenzione. Maggiore sarà l’affinità di un componente per la fase stazionaria e maggiore sarà il suo tempo di ritenzione. Esistono vari tipi di cromatografia e queste possono essere classificate in base ai processi di separazione o allo stato fisico della fase mobile impiegata.

I principali processi di separazione sono quattro:

- adsorbimento
- ripartizione
- scambio ionico
- esclusione dimensionale

Lo stato fisico della fase mobile può essere liquido o gassoso. Inoltre possiamo fare un’ulteriore discriminazione In base allo stato fisico della fase stazionaria, essa potrà essere liquida o solida.

Un esempio di cromatografia liquido-liquido è la cromatografia su carta.

Come mai la cromatografia su carta (che sfrutta un supporto solido) dovrebbe avere una frase stazionaria liquida?

Perché la carta contiene una percentuale di umidità che compone la vera e propria fase stazionaria mentre la cellulosa funge da impalcatura.

Per saperne di più e vedere qualche esperimento* sulla cromatografia guardate il video

Zincatura dei pezzi per la moto

La zincatura è un processo elettrochimico che permette di depositare su una superficie conduttiva uno strato di zinco. Lo zinco a contatto con un materiale che possiede un potenziale di riduzione più elevato si comporta da anodo sacrificale cioè si ossida proteggendo il materiale ricoperto. Esistono varie tecniche di zincatura, le principali sono:

- a caldo
- elettrolitica
- a freddo

Zincatura elettrolitica

Il pezzo va innanzitutto pulito e privato da tutti gli ossidi come la ruggine, successivamente viene collegato ad un generatore di tensione continua ed immerso in una soluzione di sali di zinco con un anodo di zinco metallico. Tutti i cationi di zinco si andranno ad “attaccare” al pezzo da ricoprire (catodo) mentre il secondo elettrodo di zinco (anodo) si corroderà lasciando nuovi cationi in soluzione.

Procedura pratica*

Sciogliere, in un contenitore di vetro da circa 1 litro, un pezzo di zinco in una soluzione al 5% di acido cloridrico (conosciuta come acido muriatico).
Dopo circa 24 ÷ 48 ore si noterà la cessazione dell’effervescenza sulla superficie dello zinco, recuperare il metallo rimanente nella soluzione che servirà come controelettrodo positivo (anodo) nella fase successiva.

Aggiungere, in un recipiente di plastica, per ogni litro di soluzione:
– 2 litri d’acqua demineralizzata
– un cucchiaio di sapone per i piatti
-un foglio di colla di pesce (ciò servirà a dare una finitura migliore al pezzo).

Pulire accuratamente il pezzo da zincare. Consiglio di utilizzare i guanti in lattice per maneggiare il pezzo pulito per evitare di lasciare residui di grasso sul pezzo da zincare.

Collegare al polo negativo il pezzo da Zincare di un alimentatore di corrente continua.
Collegare al polo positivo l’anodo di zinco, recuperato al primo punto se è rimasto.

Immergere i due elettrodi nella soluzione preparata al punto 2.
Regolare la tensione dell’alimentatore su 5V per pezzi piccoli e su 12V per pezzi grandi.

Il pezzo da zincare va ruotato di tanto in tanto per garantire una deposizione uniforme dello zinco sulla superficie. Evitare di appoggiare il pezzo sul fondo del recipiente della soluzione.

Una volta estratto il pezzo dalla soluzione per la placcatura sciacquarlo con acqua e bicarbonato per togliere eventuali residui di acido presenti sul pezzo.

Risultato finale

Per completare la zincatura strofinate leggermente, con una spazzola in ottone, la superficie del vostro pezzo. Ecco il risultato finale:

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Davide Di Stasio

Sono un perito chimico e studente di chimica all'università di Bologna. Mi occupo di chimica, elettronica e riciclo. Faccio parte dei Makers dal 2015 da quando abbiamo fondato il gruppo.

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Che cos’è la Stampa 3D ?

La stampa 3D permette la realizzazione di oggetti tridimensionali, partendo da un progetto cad sul computer.

Dobbiamo pensare a una stampante “normale” d’ufficio che stampa dei documenti o immagini depositando inchiostro, ecco la stampante 3D adotta un processo simile ma utilizza materiali, prevalentemente plastici.

La nascita e la diffusione della Stampa 3D

La stampa 3D nasce nel lontano 1986, con il rilascio di un brevetto di Chuck Hull, che inventa la stereolitografia.

A partire dal 2009, il brevetto sulla stampa 3D è scaduto. Da qui in avanti avremmo un’esplosione di stampanti 3D, economicamente accessibili alle piccole e medie imprese, nonché a noi makers.

Impieghi della Stampante 3D

L’impiego principale della stampante 3D è la Prototipazione Rapida, ovvero creare prototipi di nuovi progetti in maniera veloce ed economica.

I campi d’applicazione sono vari:

Prototipi e Componenti industriali.
Medicale, per stampare protesi per i pazienti.
Selfie, tramite scanner 3D, è possibile realizzare un modello su pc della propria persona e poi stamparlo.
Edilizio, per costruire intere case in un giorno
Oggetti di Design
Cibo
Veicoli
Organi e altri.

Materiali utilizzati nella stampa 3D

Nella stampa 3D, in particolare quella FDM (Filament deposition manufactoring), i materiali più utilizzati sono PLA e ABS per via della semplicità di stampa e per il costo contenuto.

Il PLA (Acido Polilattico) è biodegradabile, disponibile in diversi colori e ha un bassa temperatura di stampa 210°C. I lati negativi sono la poca resistenza meccanica alle sollecitazioni e il calore eccessivo.

L’ABS (Acrilonitrile butadiene stirene) non è biodegradabile, le colorazioni a disposizione sono molto meno e ha un’alta temperatura di stampa 250°C.
I lati positivi sono, a differenza del PLA, un’alta resistenza meccanica che permette di creare oggetti meccanici.

Il PLA e ABS sono materiali “comuni” che normalmente si utilizzano per le varie stampe.
Con il progresso della tecnologia si riesce a stampare anche i metalli tra cui l’Acciaio, tramite il processo di sinterizzazione o fusione.
Per poi arrivare alle stampe realizzate con il Cioccolato, condivido qui il link del video.

pH del cavolo!!!

Molti studenti di chimica i primi anni avranno pronunciato la stessa frase riportata nel titolo con una accezione diversa da quella che affronteremo in questa pagina.

Per chi non lo sapesse il pH è la misura dell’acidità di una soluzione, in particolare è l’opposto del logaritmo della concentrazione di ioni H⁺(protoni) presenti in essa. Non scendiamo in ulteriori dettagli di teoria risparmiando ai lettori molte formule matematiche soporifere.

I chimici per misurare il pH ricorrono a delle sostanze chiamate indicatori, essi hanno la particolarità di cambiare il proprio colore a seconda della concentrazione di H⁺ che le circondano. Queste sostanze riescono a percepire i protoni in soluzione in quanto esse stesse sono degli acidi o delle basi, ma sono molto deboli. Gli indicatori usati nei laboratori chimici sono solitamente sostanze sintetiche come ad esempio la fenolftaleina e il metilarancio.

Esistono però anche molecole biologiche che si comportano da indicatori, alcune di esse forniscono il caratteristico colore ad alcuni ortaggi come il cavolo rosso. Tutti almeno una volta ci siamo resi conto che spremendo del succo di limone nel tè questo si schiariva, ciò avviene perché il tè si comporta da indicatore.

Si può perciò usare il colorante estratto dal cavolo rosso per ottenere un indicatore di pH casalingo con cui testare tutte le sostanze che ci circondano.

Esperimento

Tagliamo* il cavolo rosso in pezzi piccoli e facciamolo bollire in acqua per almeno 10 minuti. Con questa operazione estrarremo parte delle sostanze coloranti dal cavolo che andranno a solubilizzarsi in acqua. Passato il tempo necessario si lascia raffreddare il tutto e si procede allontanando il liquido dai pezzi di cavolo mediante una filtrazione, per questo passaggio si può usare un colino o uno scolapasta. Da questo momento il liquido potrà essere usato come indicatore di pH. In base alla quantità di acqua e di cavolo usati in partenza si può decidere se diluire o meno il liquido filtrato nell’ ultimo passaggio.

Per verificare il pH di una sostanza basterà porne una piccola quantità in un bicchiere ed aggiungere qualche goccia di indicatore. L’ intensità del colore dipenderà dalla quantità di indicatore miscelata con il campione analizzato. In questo caso il succo di cavolo assumerà un colore rosso a contatto con sostanze acide (pH basso) ed un colore blu-verde a contatto con sostanze basiche(pH alto).

Lo stesso esperimento può essere ripetuto con altri tipi di ortaggi colorati e i petali di geranio.