Argomenti di chimica ambientale AMBIENTALE Area CHIMICA ... · 14. Chimica ambientale agraria •...

1

TFA Classe

A013 -

Chimica

Docente: D

aniela Ascenzi

•Interazione luce-m

ateria (spettroscopia)•Elettroch

imica

•Chimica per l’energia

•Chimica am

bientale

Area CHIMICA FISICA E

AMBIENTALE

Lezioni teoriche:

Date: 13

febbraio, 7

e 12 marzo, 10

aprile

2

Argom

enti d

i chimica

ambienta

le

•effetto serra

•variazione strato O

3•effetti ch

imici d

i antiparassitari/sostanze tossiche

•inquinam

ento (aria, acqua, suolo)•…

•…

”Chimica am

bientale”

ha d

ue significati:

1. La chimica d

ei processi naturali che si verificano

nell'aria, nell'acqua o nel suolo della T

erra

2. A

rea delle scienze am

bientali ch

e si occupa di

studiare gli aspetti ch

imici d

ei problem

i creati dall'uom

o nell'ambiente naturale

3

Environm

enta

l Chemistry

•Introd

uzione alla scienze ambientali

•Chimica e am

biente

•Im

patto delle tecnologie su acqua, aria,

Terra e vita

•Ecologia, ecotossicologia e la b

iosfera•L’energia e i suoi cicli

•La m

ateria e i suoi cicli (C, N

, O, P, S

)•Im

patto antropico e inquinamento

•Evoluzione e trasporto d

i “chem

icals”

nella biosfera

Stanley E

. Manah

an, VIIIth

Ed. CRC Press

1. Evoluzione e trasporto d

elle sostanze chimich

e

2. Fond

amenti d

i chimica in soluzione

acquosa

•Im

portanza e proprietàdell’acqua

•Vita acquatica

•Gas in acqua

•Alcalinità

e acidità

dell’acqua, C

O2disciolto

•Metalli d

isciolti: legami e strutture

•Com

plessazione e chelanti, polifosfonati et al.

•Valori lim

ite dei potenziali d

i Nernst E

in acqua•processi fotoch

imici nelle reazioni red

-ox•corrosione

3. Reazioni red

-ox4. Interazioni d

i fase•Interazioni ch

imich

e coinvolgenti solidi, gas

e acqua•Im

portanza e formazione d

i sedimenti

•Solub

ilità•Dispersioni colloid

ali in acqua•Fenom

eni di aggregazione e flocculazione

•Scam

bio d

i soluti liquido-> sed

imenti

4

5. Bioch

imica d

i microorganism

i acquatici

6. Inquinam

ento delle acque

•Natura e tipi d

i inquinanti•Metalli pesanti

•Metalli legati a com

posti organici•Com

posti inorganici (cianuri, ammaniaca…

)•Inquinanti organici: saponi, prod

otti farm

aceutici, battericid

i, pesticidi PC

B

(polychlorinated

biph

enyls)

7. T

rattamenti d

elle acque

8. L’atm

osfera e la chimica atm

osferica

•Trattam

enti acque reflue civili e industriali

•Tecnich

e di rim

ozione di solid

i•Rimozione d

i sostanze chimich

e•Disinfezione e purificazione d

elle acque

•Com

posizione, importanza e caratteristich

e chimico-fisice d

ell’atmosfera terrestre

•Trasferim

enti di energia e m

assa•Reazioni fotoch

imich

e: ioni e radicali

9. Particellato in atm

osfera

•Processi ch

imici e fisici d

i formazione d

i particelle (inorganich

e, organiche, PA

H)

•Particellato inorganico: ceneri, asb

esto, metalli pesanti,

aereosol•Particellato organico: PA

H, particolato carb

onioso•Reazioni ch

imich

e coinvolgenti particellato•Controllo em

issioni di particelle

Environm

enta

l Chemistry

Stanley E

. Manah

an, VIIIth

Ed. CRC Press

5

10. Inquinanti gassosi inorganici

•CO: prod

uzione e controllo emissioni

•SO2, N

Ox e piogge acid

e•am

moniaca

•F, Cl e loro com

posti gassosi

11. Inquinanti gassosi organici•Com

posti organici in atmosfera: b

iogenici e naturali•Idrocarb

uri e PAH

•com

posti carbonilici (ald

eidi e ch

etoni)•com

posti contenenti N, P, S

•Com

posti alogenati CFC

12. S

mog fotoch

imico

•Emissioni d

a motori e autom

otive•Processi d

i formazione e m

eccanismi

cinetici

13. L’atm

osfera in pericolo•Riscald

amento glob

ale e cambiam

enti clim

atici•piogge acid

e•distruzione strato O

3

14. G

eosfera e geochimica

•Com

posti solidi nella geosfera

•Geoch

imica

•Aspetti am

bientali: risch

i naturali e antropogenici (inquinam

ento, processi estrattivi, em

issione rifiuti)

14. Chimica am

bientale agraria

•Terreno e agricoltura, com

posizione chimica

del terreno•fertilizzanti e pesticid

i, rifiuti ed inquinanti

nel terreno•chimica “verd

e”e agricoltura sostenib

ile

Environm

enta

l Chemistry

Stanley E

. Manah

an, VIIIth

Ed. CRC Press

6

15. Ecologia ind

ustriale e green chem

istry•Ecosistem

i industriali e loro

componenti

•Ecologia ind

ustriale e considerazioni

di im

patto ambientale

•Life cycle d

i materiali e riciclab

ilità•Green engineering

16. Ecologia ind

ustriale, risorse ed energia

•Metalli, m

inerali e altri inorganici•Prob

lema energetico e fonti

•Processi d

i conversione energetica17. Rifiuti pericolosi: natura, sorgenti e

chimica am

bientale

•Classificazione d

elle sostanze/rifiuti pericolose: infiam

mabili, reattive, corrosive,

tossiche

•Proprietà

chimich

e e fisiche d

ei rifiuti pericolosi•Effetti d

ei rifiuti pericolosi su geosfera, idrosfera, atm

osfera, biosfera

18. Ecologia ind

ustriale per rid

uzione, utilizzo e trattamento

rifiuti•Processi d

i riciclo•Metod

i chimici per il trattam

ento: neutralizzazioni, precipitazioni, reazioni red

-ox, fotolisi e sonolisi,

trattamenti term

ici, trattamenti

bioch

imici, fitorim

ediazione

19. Bioch

imica am

bientale

20. Chimica tossicologica

21. T

ecniche d

i chimica analitica am

bientale

•metod

i spettrofotometrici, elettroch

imici

•metod

i di analisi per terreni e rifiuti solid

i ; analisi aria egas

Environm

enta

l Chemistry

Stanley E

. Manah

an, VIIIth

Ed. CRC Press

7Risorse per “ch

imica atm

osferica”da J

.Chem

.Ed.

vol 86(2), 15

8 (2

009)8

vol 86(2), 15

8 (2

009)

9

vol 86(2), 15

8 (2

009)10

vol 86(2), 15

8 (2

009)

11

Inquinanti atmosferici

H2 S→→→ →

SO2

H2 S→→→ →

SO2

VOC (com

posti organici volatili)idrocarb

uri leggeri, formald

eide, C

H3 COCH3 , C

O2 ,

CO

NOx (ossid

i di azoto) N

O e N

O2da com

bustione ad

alte T

Com

posti S H

2 S, S

O2 , S

O3da com

bustione d

i i.c. contenenti S

Particolato

composti

carboniosi, PA

H12Trasporto e rid

istribuzione d

i inquinanti atm

osferici

Deposizione “w

et”Dissoluzione in acqua (piaggia, neve, neb

bia…

). Trasform

a le sostanze polari nei rispettivi acid

i: HNO

3 , H2 SO

4 , H2 SO

3 , HCl, H

ONO, S

O2 )

Poco efficace per VOC (insolub

ili in acqua)

Deposizione “d

ry”Adsorb

imento (fisico o ch

imico) d

egli inquinanti via flusso di aria in

massa su particelle solid

e (polvere, particolato)

Trasform

azioni chimich

e dei V

OC

Ossid

azioni (OH, O

3 , NO

3 , fotolisi

diretta).

Form

azione di OH in

troposfera

Reazione d

i OH con V

OC

13

Decontam

inazione aria via fotocatalisi

Il rad

icale OH è

creato da

TiO

2attivato d

alla radiazione solare

TiO

2applicab

ile a superficie d

i edifici com

e rivestim

ento

14

15

L’ozono nell’atmosfera terrestre

90% dell’O

3èin stratosfera

Distrib

uzione di O

3atm

osferico

O3“buono”

(shield

ing di U

V 280-320 nm

)

O3in troposfera

O3“cattivo”

~10 ppm

Diminuzione d

i O3nella stratosfera

Aum

ento di O

3nella troposfera (ruolo d

egli NOx da em

issioni)

Due prob

lemi “am

bientali”

differenti:

16

Deplezione d

ello strato di O

3in stratosfera

Form

azione di O

3stratosferico

O + O

3→

2O2

Form

azione di O

3Teoria fotoch

imica

(Chapm

an, 1930)

O2→

2O

UV (λ<2

42nm

)

2O + 2

O2 + M

→2O3 + M

3O2 →

2O3

Distruzionedi O

3Concentrazione stab

ile di O

3(stato

stazionario)

Evid

enza sperimentale: rid

uzione della

concentrazione di O

3stratosferico sopra A

ntartide

all’inizio dell’estate antartica

17

Deplezione d

ello strato di O

3in stratosfera

Distruzione “antropogenica”

di O

3

Tram

ite CFC e H

CFC

CF2 Cl2→

CF2 Cl + C

l ⋅UV

O3 + O

→2O2

Cl ⋅+ O

3→

ClO

⋅+ O2

ClO

⋅+ O→

Cl ⋅+ O

2

CFC (freon) utilizzati com

e: propellenti per bom

bolette spray,

gas refrigeranti, manifattura d

i schium

e plastiche

Inerzia chimica li porta a raggiungere intatti la stratosfera

catalizzatore fase om

ogenea

J. Chem

. Educ., 1

987, 64(5), p 3

87

18

Deplezione d

ello strato di O

3in stratosfera

Effetto d

i catalisi eterogenea dovuto a nub

i stratosferiche polari

Form

azione delle PS

C rich

iede :

1.inverno polare (no luce)

2.basse tem

perature (condensazione)

Le PSC catalizzano la form

azione di specie

attive di Cl da m

olecole “riserva”quali H

Cl

e ClONO

2

HCl + C

lONO

2→

HNO

3+ C

l2(1)

ClONO

2+ H

2 O→HNO

3+ H

OCl(2)

HCl + H

OCl→

H2 O + C

l2(3)

N2 O

5+ H

Cl→

HNO

3+ C

lONO

(4)

N2 O

5+ H

2 O→2HNO

3(5)

precursore di Cl

Resta sulla superficie d

elle PSC →

la [NOx]

in atmosfera si rid

uce (denox

ification)

19

Deplezione d

ello strato di O

3in stratosfera

Effetto d

i catalisi eterogenea dovuto a nub

i stratosferiche polari

Com

e risultato della d

enoxification

ClO + N

O2+ M

→ClONO

2+ M

Questa reazione ch

e sequestra la specie attiva C

lO diventa poco im

portante

Al ritorno d

el sole al Polo

Cl2

→2Cl⋅

UV

Attivazione d

ella distruzione catalitica d

i O3

ClO + C

lO + M

→Cl2 O

2+ M

Cl2 O

2+ hv →

Cl + C

lO2

ClO

2+ M

→Cl + O

2+ M

2 x (C

l + O3 ) →

2 x (C

lO + O

2 )

ClO + B

rO →

Br + C

l + O2

Cl + O

3→

ClO + O

2

Br + O

3 →

BrO

+ O2

Ciclo catalitico I:

2O3 →

3O2

Ciclo catalitico II:

2O3 →

3O2

20

Risorse internet su b

uco dell’O

3

http://w

ww.nob

elprize.org/nobel_

prizes/chem

istry/laureates/1995/

Nobel per la C

himica 19

95 a M

olina, Crutzen, S

herw

ood Rowland

"for their work in atm

ospheric chemistry, particularly

concerning the formation and decom

position of ozone" .

http://w

ww.eoearth

.org/article/CFC-Ozone_

Puzzle:_Lecture?topic=4

9594

http://w

ww.eoearth

.org/article/Ozone?topic=4

9594

http://w

ww.atm

.ch.cam

.ac.uk/tour/index.htm

lThe ozone h

ole tour, Cam

brid

ge University

21

Aum

ento di O

3in troposfera

•OH + C

O →

•HOCO

•HOCO + O

2→

HO

2•+ C

O2

da em

issioni di veicoli, em

issioni ind

ustriali, uso di solventi

Produzione d

i O3da una serie

di reazioni ch

imich

eCO

CO2+ H

2 Oossid

azioneVOC

HO

2•+ N

O →

•OH + N

O2

NO

2+ h

ν→

NO + O

(3P)

O(3P) + O

2→

O3

Ossid

azione di CO (o V

OC) iniziata d

a radicale O

Hprod

uce radicale perossile (H

O2 )

CO + 2

O2+ h

ν→

CO2+ O

3 HO2porta alla form

azione di N

O2da cui si genera

O per effetto d

ella radiazione U

V-VIS

O3+ N

O →

NO

2+ O

2

O + O

2→

O3

In assenza di inquinanti

atmosferici:

Bilancio tra [O

3 ] e [NO

x ]

Alcuni inquinanti atm

osferici agiscono d

a precursori per O3 :

NO

x , CO, V

OC (volatile organic

compound

s)

22

Smog fotoch

imico

quantum yield

NO

2photodissociationin the V

IS-U

V

NO

2→

NO

⋅+ O

⋅hν

NO + R

O2

→NO

2+ altri prod

otti

NO

2+ C

H3 C(O)O

2+ M

→CH3 C(O)O

2 NO

2+ M

In presenza di specie rad

icaliche organich

e (VOC, resid

ui di com

bustione)

Peroxyacetylnitrates (PA

N)

�Prob

lemi di salute (irritazione

vie respiratorie)

�Bassa visib

ilità

O3èuno d

ei piùpotenti ossid

anti

O3 + 2

H++2e-→

O2+H

2 O E

º=2.07 V

color bruno

23

Photoch

emica

l smog

Three ingred

ients are necessary:

�energy from

a light

source (sun UV)

�hydrocarb

ons (from

combustion em

issions)

�NOx

START

24

Modelling d

i O3in troposfe

ra

vol 77(12

) p.1650 (2

000)

LACOM is a troposph

eric chem

istry box modelthat can b

e applied to

teaching and

learing atmosph

eric chem

istry at high

school/universities

1 km

•Scatola cub

ica di 1km

3contenente aria

•54 gas atm

osferici (emissioni naturali e

antropogeniche)

•107 reazioni (anch

e fotochimich

e)

•Dati IN

PUT: m

etereologici(T, um

idità, presenza e tipod

i nubi),

concentrazioniiniziali d

elle specie, velocitàdi em

issione•Risultati d

ella simulazione: previsione d

i [conc] in funzione di

tempo e spazio

25

Modelling d

i O3in troposfe

ra

vol 77(12

) p.1650 (2

000)

Cosa si può sim

ulare con LACOM

•Variazioni giornaliere nelle concentrazioni

di gas atm

osferici

•Com

portamenti stagionali

(cambiand

o data)

•Influenza d

ei fattori locali e geografici(latitud

ine, condizioni

atmosferich

e, irraggiamento solare)

•Paragoni tra aree urb

ane e rurali

•Effetti d

elle emissioni d

i NOx su O

3

•Stud

iare le conseguenze del b

uco di O

3stratosferico

(aumento d

i UV ch

e arriva alla troposfera) sulla chimica

troposferica

26

Riscald

amento glob

ale (G.W

.) e gas serra

http://w

ww.rsc.org/learn-ch

emistry/resource/res0

0000767/th

e-greenhouse-effect-and

-glob

al-warm

ing

Effetto serra

In assenza di effetto

serra la Terra sareb

be

~33ºC più

fredda d

ella T attuale m

edia (15

ºC)

Effetto serra atm

osferico e ruolo d

ei gas atmosferici:

Assorb

imento e riem

issione rad

iazione solare (vib

razioni)•CO2

•NOx

•CH4

•H2 O

•CFC

Attive all’IR

27

Riscald

amento glob

ale (G.W

.) e gas serra

http://w

ww.rsc.org/learn-ch

emistry/resource/res0

0000763/glob

al-warm

ing

www.rsc.org/im

ages/CA1_tcm

18-13

8011.d

oc

Risorse d

idattich

e

www.rsc.org/im

ages/CA1_tcm

18-13

7980.doc

Buon esem

pio di piano

didattico

Wiki page su glob

al warm

inghttp://w

ww.rsc.org/learn-

chem

istry/wiki/T

he_greenh

ouse_effect_

and_glob

al_warm

ing

http://w

ww.kcvs.ca/site/projects/clim

ate.htm

l

Visualizzazioni su T

he S

cience of Clim

ate change

(spettri IR di m

olecole, struttura d

ell’atmosfera, riscald

amento collisionale in atm

osfera…)

Altri gas serra: h

ttp://www.rsc.org/learn-

chem

istry/resource/res00000775/oth

er-greenhouse-gases

28

Riscald

amento glob

ale (G.W

.) e gas serra

vol 77(12

) p.1603 (2

000)

Approccio d

idattico per la com

unicazione di concetti legati al

riscaldam

ento globale –

Serie d

i 7 esercizi + gioco:

•Misura d

i assorbimento IR

di vari gas

•Com

puter simulation d

elle vibrazioni m

olecolari

•Esperim

ento in micro ch

e illustra l’effetto serra

•Sessione internet per recuperare d

ati scientifici e creare grafici

•Interpretazione d

ati/grafici per valutare contributo antropico

a G.W

.

•esercizi per calcolare le T

superficiali della T

erra e altri pianeti

•presentazioni d

i studenti

•com

puter game S

imEarth

29

Riscald

amento glob

ale (G.W

.) e gas serra

vol 77(12

) p.1603 (2

000)

•Esperim

ento in micro ch

e illustra l’effetto serra

•Bottiglie d

i plastica trasparenti

•Term

ometri (ch

e leggano la stessa T

iniziale)

•Radiazione solare

30

Riscald

amento glob

ale (G.W

.)

vol 84(10

) p.1686 (2

007)

Esperim

ento per spiegare la differenza tra glob

al heat retention

e glob

al warm

ing

Sam

ple 1:500g H

2 O(l) a T

amb+

lampad

a 50W

Sam

ple 2:

500g H

2 O(l) +H

2 O(s) a

Tam

b

Sam

ple 3:

500g H

2 O(l) +H

2 O(s) a T

amb +

lampad

a da 5

0W

Si m

isura la T dell’acqua in funzione d

el tempo

H2 O

(l)H2 O

(l) eH2 O

(s)

H2 O

(l) eH2 O

(s)

31

Riscald

amento glob

ale (G.W

.)

vol 84(10

) p.1686 (2

007)

Sam

ple 1: Pendenza ind

ica il calore fornito d

alla lampad

a

Sam

ple 2: R

iscaldam

endo per

conduzione d

a ambiente

Sam

ple 3: R

iscaldam

endo per

conduzione + lam

pada

A parità

di m

: slope 3= slope 1+slope2

Aum

ento di gas serra porta ad

un aumento d

i ritenzione di calore in atm

osferaLa ritenzione d

i calore ha d

ue effetti:1.

Aum

ento di T

sulla Terra (gas, liquid

i e solidi)

2.Scioglim

ento dei gh

iacci senza variazione di T

32O3e riscald

amento glob

ale: come affrontare le

misconception d

i studenti d

elle scuole superiori

Test tra stud

enti in USA, A

ustralia, UK hanno evid

enziato che ~

40-50%

degli stud

enti pensano che il b

uco di O

3sia la causa d

ell’effetto serra

Proposta di 4 esercizi d

i analisi dati (via PC

e risorse internet) sugli argomenti

effetto serra, riscaldam

ento globale e b

uco dell’ozono

1. Effetto serra e riscald

amento glob

aleEffetto serra e riscald

amento glob

ale: creazione e analisi di grafici su [C

O2 ]

media annuale in funzione d

el tempo (d

ati da osservatori ch

imica

dell’atm

osfera Hawai M

auna Loa e Artic R

esearch Institute)

2. Strato

di ozono

Strato

di ozono:

creazione e analisi

di grafici

su [O

3 ] totale

media

in funzione d

el tempo (d

ati da B

ritish Antarctic S

urvey)

3. O

zono troposferico e stratosfericoOzono troposferico e stratosferico: creazione e analisi d

i grafici su [O3 ] e

[NOx] in funzione d

el tempo (d

ati da W

isconsin Dept. N

atural Resources)

4. Inform

azioni addizionali

Informazioni ad

dizionali: consultazione d

i 3 siti w

eb per info su m

eccanismi

chimici legati a b

uco dell’O

3 e riscald

amento glob

ale. Sintesi e questionari

33O3e riscald

amento glob

ale: come affrontare le

misconception d

i studenti d

elle scuole superiori

Risultati d

ei test prima e d

opo le attività

didattich

e

Dom

anda: scegliere quale d

i queste afferm

azioni ècorretta

34

Emissioni d

i NOxe S

O2e piogge acid

e

NOx

SO2

H2 O

HNO3

H2 SO3 e H

2 SO4

Form

azione di H

2 SO

4–In fase gas

Form

azione di H

2 SO

3–In fase liquid

a

Form

azione di H

NO

3–fase gas

Vedi anch

e http://w

ww.ch

emistry.w

ustl.edu/~

edudev/Lab

Tutorials/W

ater/Fresh

Wate

r/acidrain.h

tml

(l)

NO

2 +O

H→

HN

O3

HSO

3 -→H

SO4 -

oxcon ox =

O3 , H

2 O2

35

Effetti d

elle piogge acide

•H2 O

non inquinataha un pH

=5.5-5.6(dovuto a C

O2disciolta).

L’inquinamento acid

o può distruggere gli ecosistem

i e organismi

vegetali e animali →

riduzione d

ella biod

iversità

•Variazione d

el pH del terreno

crea problem

i alla vegetazione e denatura enzim

i e batteri →

rallentamento d

ella crescita di

foreste e vegetazione

•Prob

lemi sanitari

alla popolazione: inalazione di PM

10 contenenti S

e aum

entano le malattie polm

onari (cancro, enfisemi, b

ronchiti,

asma)

•Prob

lemi al patrim

onio artistico: dissoluzione e d

anneggiamento

dei m

anufatti in pietraC

aCO

3(s) + H

2 SO4(l) →

Ca

2+(aq) +

SO4 2-(aq) +

CO

2+

H2 O

36

Com

posti dello S

e piogge acide

Active view

http://pub

s.acs.org/doi/ipd

f/10.10

21/ed

800046j

vol 87(2)

p.157 (2

010)

Simulazione d

ei processi di acid

ificazione, alcalinizzazione, ossid

azione dovuti alla presenza d

i SO2 , H

2 O2 , N

H3 , form

aldeid

e (CH2 O) d

isciolte in una goccia di acqua (pH

metro elettrod

o a vetro)

pHmetro ricoperto d

a un layer di

H2 O/N

aCl (V

~40µl e spessore ~

40µm)

e immerso in d

ifferenti atmosfere

37

Com

posti dello S

e piogge acide

vol 87(2)

p.157 (2

010)

A:esposizione a

SO

2(g)

B:risciacquo e aria am

biente (recovery)

C:esposizione a

SO

2(g) e

H2 O

2

e recovery in aria ambiente

•ox a H

2 SO4(acid

o piùforte d

i H2 SO3 )

•pH

acido persistente per via d

ella bassa volatilità

di H

2 SO4

D:esposizione a

NH3(g)

HSO

4 -(aq) + N

H3 →

SO4 2-(aq) +

NH

4 +(aq)

NH

3 + H

2 O→

NH

4 +(aq) +

OH

-

I serie di esperim

enti

38

Com

posti dello S

e piogge acide

vol 87(2)

p.157 (2

010)

A:esposizione a aria

B:esposizione a

CH2 O

(g)

C:osservazione in aria

D:esposizione a

SO

2(g) e

osservazione in aria

II serie di esperim

enti

pH invariato (C

H2 O no acid

o/base)

•pH

acido persistente per form

azione di acid

o sulfonico (acido più

forte di

H2 SO3 )

E:esposizione a

H2 O

2(g)

39Com

e contrastare piogge acide: scrub

bling d

i SO2

vol 86(2) p.2

25 (2

009)

SO2(g) + C

aO(s) →

CaSO3(s)

Rimozione d

i SO

2alla sorgente (gas d

i scarico) tramite

conversione chimica (scrub

bing)

SO2(g) + C

aCO3(s) →

CO2(g) + C

aSO3(s)

trasformato in C

aSO4

(gesso) e utilizzato

Verifica in lab

oratorio delle proprietà

di rim

ozione di S

O2di 4

composti in form

e differenti

40

Effetto d

i piogge acide su acid

itàdi lagh

ivol 80(1) p.3

9

(2003)

Laghi (o corsi d

’acqua) con letto in pietra calcarea (CaCO

3 ) hanno la

capacitàdi fare d

a buffer alla d

iminuzione d

i pH delle acque, a

differenza d

ei corsi d’acqua con letto in granito (silicati)

Simulazione in lab

oratorio dell’effetto

Genarazione d

i SO2

Simulazione lago in pietra calcarea (cilind

ro+H2 O+ind

icatore+CaCO3 )

Simulazione lago in granito (cilind

ro + H2 O + ind

icatore brom

ocresolo)

pH

Simulazione pioggia acid

a su laghi: versare S

O2(g) e gocce d

i H2 O con

spruzzatore

laghi non inquinati pH

=5.5

Effetto

lago granitico →diventa giallo

lago calcareo →giallo, poi b

luC

O3 2-(aq) +

H3 O

+→H

CO

3 -(aq) + H

2 O(aq)

41Green ch

emistry –

Risorse

didattich

e e esperimenti

vol 83(2) p.2

50 (2

006)

http:// m

edia.rsc.org/nonR

SC/GreenC

hem

istryTeach

ersPack.pd

f

Green ch

emistry-T

eacher’s pack (U

niv. Bristol U

K)

Esperim

entoConcetti

Tecnich

e

42Green ch

emistry –

Risorse d

idattich

e e esperim

enti

vol 83(2) p.2

50 (2

006)

Determ

inazione di [F

e2+], alcalinità

e contenuto in metalli d

i cam

pioni di acqua

Concetti com

unicabili

•pH

di acque d

olci, influenza della com

posizione geologica, impatto um

ano•Alcalinità: proprietà

di acque d

i resistere a variazioni di pH

•Tem

peraturadelle acque, sua variazione per im

patto umano e effetti su

specie viventi•Durezza

delle acque (C

a2+, M

g2+, F

e2+, M

n2+, A

l 3+…)

•Com

plessi di coord

inazione

Determ

inazione spettrofotometrica

del F

e(II) via formazione d

el com

plesso (viola) con ferrozine

Fe2+

43Protezione d

a UV: fotoch

imica d

elle creme

solari

vol 74(1) p.5

1 (1997)

vol 84(12

) p.1963 (2

007)

vol 83(5) p.8

69 (2

006)

Crem

e solari attive per via fotoch

imica:

•molecole ch

e assorbono in U

V B

•kvib

r rel >> kphotoprod

uct

44Astroch

imica per com

unicare concetti di

chimica generale

vol 83(11) p.16

11 (2006)

Obiettivi d

idattici

•Universalità

dei processi ch

imici (la ch

imica

non avviene solo sulla Terra.nè

solo a livello microscopico)

•Quello ch

e cambia sono le cond

izioni al contorno

(T, P, salinità, acid

itàestrem

eper la

Terra possono essere naturali per un pianeta

extra-solare)

•Com

unicazione di concetti b

ase in astronomiae

geologia

45Astroch

imica per com

unicare concetti di

chimica generale

Concetti b

ase di astronom

ia

Galassia d

i Androm

eda

Carattertistich

e delle neb

ulose che costituiscono IS

M

Ricavata d

alla legge gas ideali46

Astroch

imica per com

unicare concetti di

chimica generale

Molecole interstellari

rivelate con tecnich

e spettroscopiche in vari

range di frequanze (d

a raggi X a

radiotelescopi)

Concetti ch

imici:

•Nom

enclatura•Form

ule di Lew

is•num

eri di ossid

azione•Legam

i chimici

•Isom

eri, e.g. (CH3 )2 O

/CH3 CH2 OH

•Molecole isoelettronich

e, e.g.

47Astroch

imica per com

unicare concetti di

chimica generale

Anch

e se in molte regioni

dell’U

niverso H2 O non esiste in form

a liquid

a i concetti di acid

o e base sono

ancora applicabili

La piùsem

plice reazione acid

o-base

dell’IS

M

L’alcool vinilico instabile

sulla Terra…

…èstato rivelato d

a rad

iotelescopi in ISM

48Astroch

imica per com

unicare concetti di

chimica generale

Il glicole etilenico èstato rivelato nell’IS

M e nei gas

emessi d

alla cometa H

ale-Bopp. Il m

eccanismo d

i prod

uzione in ISM è:

In condizioni “terrestri”

H2 CO

3èinstab

ile

con [H2 CO

3 ] < 10-8M a

25ºC e 1 b

ar

miscela 1:1=H

2 O:CO

2a 2

0K

bom

bard

ata con protoni ad alta

energia

Simulazione d

i sintesi di H

2 CO

3

in condizioni ex

tra-terrestri

spettro IR