Con un poco di zucchero la chimica va giù! – di Angela Occhiogrosso

 
Con un poco di zucchero la pillola va giù: le parole della nostra cara babysitter si rivelano sempre valide!

In fondo bisogna ammetterlo per noi la chimica è un medicinale da mandare giù malvolentieri.   Certo il paragone non è poi così errato se si pensa che una pillola altro non è che il risultato di una sintesi di molecole in un laboratorio farmacologico.

Ma torniamo alla famosa canzone intonata da Merry Poppins nella speranza di addolcire il vostro palato.

Partiamo col dire che ce n’è per tutti i gusti! La Chimica è un mondo affascinante per gli appassionati in vari settori, dall’arte all’astronomia, dal corpo umano ai motori.

Allora cominciamo questo viaggio alla scoperta di mille curiosità parlando di cucina!  Ogni azione che noi compiamo in cucina è una processo chimico-fisico.   Pensiamo all’alimento più semplice: il pane.   Sapete a cosa sia dovuta la sua lievitazione?   Il lievito usato nella preparazione del cibo contiene batteri che, nutrendosi di zuccheri (presenti nell’amido di cui la farina è composta), producono anidride carbonica: ed ecco che le dimensioni si accrescono per l’effetto del gas!   Restando in tema di zuccheri: avete voglia di ammirare un arcobaleno in un bicchiere?   Semplice, preparate 5 soluzioni con lo stesso contenuto di acqua e diversa concentrazione di zucchero e aggiungete per ognuna qualche goccia di un colorante per alimenti.   Quando al termine di questa preparazione verserete le soluzioni (una per volta) in un unico bicchiere, noterete la formazioni di diverse fasi colorate a seconda della diversa densità delle miscele.   Facile essere chimici fai da sé, vero?

Se restate affascinati dal vostro arcobaleno artificiale, di certo non potrete non apprezzare la fantastica gamma di colori presenti in natura!  Avete mai visto un pavone dal colore blu, mescolato al verde?   Sappiate che in quel momento siete di fronte ad un classico fenomeno ottico: l’iridescenza.   Quando la luce bianca attraversa pori o strette fessure, o, ancora, lamine sottili di materiale a diverso indice di rifrazione, essa viene separata nei suoi differenti colori spettrali.   Tale effetto è molto importante in natura se si pensa che questi colori vivaci rientrano fra tutta una serie di rituali di corteggiamento che gli animali sono in grado di mettere in atto. Anche l’innamoramento è, infatti, un vero e proprio colloquio chimico a base, per citare un esempio, di feromoni.   Questo nome vi sembrerà forse un po’ ostico da memorizzare, ma la sua derivazione dal greco potrebbe esservi d’aiuto; pherein hormôn, portare eccitamento, cosicché una farfalla sarà in grado di richiamare il suo maschio anche a larghissime distanze attraverso la secrezione di tali sostanze.   Ma non pensiate che l’uomo sia da meno: molecole di feniletilamina vengono rilasciate a livello del nostro sistema nervoso ogni qualvolta ci si senta attratti dall’altro sesso.

Contemplare la natura è come spalancare le porte ad un mondo del quale resteremo estasiati….  Vi sarà di sicuro capitato di osservare un paesaggio da una veduta: distese di terra, alberi, laghi…  tutto così immobile e tutto così in fermento…   Le piante in quel momento stanno lavorando per procurarsi il proprio nutrimento attraverso la fotosintesi clorofilliana; per chi ancora non conoscesse questo processo, esso si innesca quando la clorofilla, il pigmento contenuto nelle foglie, assorbe dal sole una quantità di radiazione sufficiente ad innescare una serie di scambi elettronici che portano alla scissione dell’acqua in ossigeno e idrogeno; quest’ultimo, combinandosi con l’anidride carbonica dell’aria, porta alla produzione di glucosio, lo zucchero che funge da riserva energetica per la pianta.  …ma in quello stesso istante numerose reazioni stanno avvenendo anche nel nostro corpo.   La
sensazione di piacere data da un’immagine o l’evocazione di un ricordo che la stessa possa suscitare rientrano in quella biochimica delle emozioni mediata dal sistema limbico del nostro cervello, che lavora per mezzo di stimoli chimici a livello dei neurotrasmettitori.   Ora potrà sembrarvi che i miei discorsi scientifici rovinino un po’ la poesia della scena, ma non è forse affascinante immaginare come la complessità del tutto si riduca a semplici meccanismi che governino tanta perfezione?

Torniamo per un attimo all’idea iniziale di noi in cima ad una collina, per esempio.  Vi è mai capitato di giocare a riconoscere le differenti forme che le nuvole possano assumere?  Chissà se abbiate assistito al fenomeno conosciuto come instabilità di Kelvin-Helmholtz: due strati di aria a diversa velocità nell’atmosfera che danno vita ad una spettacolare struttura ad onda (un’immagine rappresentativa di tale meccanismo è fornita nel quadro la Nuit Etoilée di Van Gogh).

Eccoci ancora una volta a contemplare il nostro panorama dalla collina.   Nel frattempo la notte è approcciata…  le stelle in un cielo dal colore blu scuro intenso.   Cosa si nasconderà al di là di quel manto?   Lo spazio interstellare, una miscela di gas e polveri immersi in giochi di luce di vari colori; si, la nostra Via Lattea presenta un’immensa varietà di colori dovuta al fatto che i gas delle nebulose vengono eccitati e ionizzati dalla luce ultravioletta emessa dalle stelle più luminose e calde; gli atomi, tuttavia, tendono spontaneamente a diseccitarsi e i loro elettroni a tornare nei livelli più bassi di energia, riemettendo la quantità di radiazione precedentemente assorbita.   La sfumatura prevalente è il rosso, per la maggiore presenza di atomi di idrogeno.

Spero che molti dei lettori siano già sorpresi dalle mille sfaccettature che la Chimica racchiude, ma per chi ancora non fosse soddisfatto resti pure con gli occhi fissi su queste pagine per leggere dei numerosi campi di applicazione in cui questa disciplina fa da sovrana.

L’arte.   Vi sembrerà strano, ma di fronte ad un antichissimo affresco, la mia attenzione non si sofferma solo sul gusto estetico; va oltre e attraversa i secoli che hanno portato quell’opera sino ai nostri giorni.   Come si sarà conservata così a lungo?   O quali le tecniche nella sintesi e nell’estrazione dei colori o ancora nelle miscele degli stessi?   Eh si, perché i colori non sono altro che pigmenti e coloranti di origine naturale o di sintesi; i primi, in particolare, vengono estratti dai minerali, mentre i secondi da esseri viventi, quali fiori, animali o addirittura dalle conchiglie (della murice, un mollusco) se si pensa alla porpora dei Fenici.   I pigmenti ed i coloranti lavorano assorbendo parte delle lunghezze d’onda della luce e riflettendo le altre, ma non è tutto!   La scelta di un’artista deve tener conto della insolubilità del colore prescelto nei solventi e nel substrato e non di secondaria importanza sono le proprietà chimico-fisiche delle cere, della malta, della calce utilizzati come collanti.   Un lavoro da chimico, insomma!

Ma passiamo a trattare del nostro tempo e dei problemi che la società moderna è costretta ad affrontare.   Chi pensa che CHIMICA sia sinonimo di INQUINAMENTO dovrà ricredersi al termine di questo paragrafo, dedicato all’ambiente ed alla propria salvaguardia attuata proprio grazie a tutte quelle tecniche messe a punto dai chimici per far fronte alle nostre esigenze di consumo.   Due fra gli argomenti più dibattuti negli ultimi tempi sono le fonti alternative ed il riciclaggio.

Acqua, vento, terra, sole, questi sono solo alcuni dei reagenti chimici per la produzione di energia nel prossimo futuro.   E se da un lato tutti hanno ormai sentito parlare di fotovoltaico (benché si sia ancora lontani dalla possibilità di sfruttare l’intero spettro solare), forse non sono così noti l’estrazione di bioetanolo dalla canna da zucchero o quella dell’idrogeno dall’acqua come risorse di energia sostenibile.   Così come sia possibile creare energia pulita, altrettanto reale è la realizzazione di impianti di distruzione di prodotti di rifiuto secondo le norme imposte dalla chimica verde.   Riciclaggio chimico e termovalorizzazione sono un binomio vincente in tal senso. Entrambi questi processi sono finalizzati all’utilizzo di rifiuti plastici per produrre combustibili alternativi a quelli di origine fossile.   I vantaggi di queste metodologie sono rappresentati dal risparmio di fonti non rinnovabili (dunque, in via d’esaurimento) e dalla riduzione di emissioni di CO2 nell’atmosfera.  In particolare, il primo consiste in una serie di processi chimici che decompongono un polimero nei suoi monomeri d’origine attraverso trattamenti termici che determinano la rottura (cracking) delle catene polimeriche; due le caratteristiche principali ad esso associate: un alto valore aggiunto dei prodotti di reazione e un elevato rendimento di trasformazione in energia elettrica.   Il secondo, sfrutta le ottime proprietà combustibili della plastica e la possibilità di bruciare quest’ultima insieme ai rifiuti solidi urbani (RSU) per produrre energia termica o elettrica.   Fra i più grandi vantaggi della termovalorizzazione vi sono l’abbattimento delle diverse tipologie di sostanze inquinanti e la loro evitata emissione nell’atmosfera.
Cambiando completamente settore e per non lasciare delusi i più attenti alla moda, sappiate che la chimica potrebbe aiutare il vostro look! Se siete tanto sbadati da dimenticare il vostro paio di occhiali da sole sempre a casa, ecco la soluzione per voi: le lenti fotocromatiche, in modo da poter indossare occhiali da vista che si oscurano solo per effetto dell’impatto dei raggi UV solari su di esse; a governare tale trasformazione vi sono molecole chiamate spiropirani. Quest’ultimi sono composti consistenti di due porzioni molecolari che giacciono su due piani perpendicolari fra loro.

Quando assorbono la radiazione solare essi subiscono un riarrangiamento strutturale: le due meta’ si vengono a trovare su di uno stesso piano e le lenti si colorano.

Eccovi fornita una breve carrellata di campi di impiego della chimica per darvi un assaggio delle possibili prospettive di ricerca presente e futura in tale ambito.

Questo articolo comunque non ha la pretesa di racchiudere tutti gli imperscrutabili segreti della chimica e delle sue applicazioni, ma nasce dalla voglia di stimolare la curiosità di tutti i lettori, perché chiunque, mosso da volontà e passione, può essere capace di dare un contributo a questo affascinante e infinito campo della conoscenza. Voglio dunque lasciarvi con una massima, la quale afferma “É più facile spezzare un atomo che un pregiudizio” (A. Einstein); beh, nel mio caso spero proprio di aver valicato questa visione comune e negativa della chimica e di vedervi divertire ben presto alle prese con gli atomi!