Dizionario di Chimica e di Chimica Industriale

O

Ormone – Ozono atmosferico

  

 

Un sistema periodico ...

 

 

ORMONE 

Sostanza ad attività oligodinamica, prodotta da ghiandole endocrine e da alcuni tessuti, che viene immessa nel torrente circolatorio e agisce su tessuti e organi anche molto lontani inibendo o accelerando le reazioni metaboliche delle cellule.   

Fisiologia. Il termine ormone fu introdotto da Bayliss e Starling nel 1904, ma l'ipotesi dell'esistenza di sostanze elaborate da organi e distribuite tramite la circolazione a tutto il corpo risale al XVII sec.; tuttavia le prime sperimentazioni su ghiandole endocrine furono compiute solo nella prima metà dell'Ottocento. Gli ormoni hanno un ruolo estremamente importante nella regolazione dei processi fisiologici e della stessa morfogenesi; essi agiscono sul metabolismo, sullo sviluppo e il funzionamento dei vari organi, quelli sessuali in particolare, e sul sistema nervoso, il quale a sua volta ne controlla la secrezione. Gli ormoni sono secreti dal sistema endocrino, di cui fanno parte, oltre alle ghiandole, alcuni tessuti, come la placenta, la mucosa del duodeno, alcuni gangli nervosi. Dal punto di vista chimico gli ormoni possono essere classificati in tre grandi gruppi: fenolici (adrenalina, tiroxina), proteici (ormoni dell'ipofisi, del pancreas, delle paratiroidi e gastrointestinali) e steroidei (ormoni dell'ovaio e del testicolo, del surrene).

Il meccanismo d'azione degli ormoni avviene attraverso il controllo delle attività enzimatiche, modificando le membrane cellulari e regolando il ritmo di autoduplicazione degli acidi nucleici nei diversi loci cromosomici. Le ricerche sul metabolismo degli ormoni e la titolazione del loro contenuto nei vari organi e nei liquidi organici sono state favorite dall'ausilio di tecniche molto sensibili quali quelle di tipo radioimmunologico, cromatografico, spettrofotometrico, ecc., che costituiscono la base dell'endocrinologia fisiologica e medica e permettono la diagnosi di molte malattie e disfunzioni. Questi studi hanno messo in evidenza anche che la tradizionale definizione di ormoni è molto riduttiva. Sono infatti anche informatori intercellulari e non solo sostanze stimolatrici, come ha messo in evidenza la stretta correlazione tra sistema nervoso e sistema endocrino. La terapia ormonale, che si avvale, oltre che di sostanze naturali, di molti prodotti di sintesi (tiroxina, 1927; ossitocina, 1953; insulina, 1966), è fra le più delicate, in quanto, interferendo con un sistema autoregolantesi, non può consistere in una semplice azione sostitutiva. Grazie a essa è oggi possibile dominare completamente malattie come il mixedema, il morbo di Addison, i disturbi della menopausa e le neoplasie prostatiche.

La sintesi di ormoni da parte del sistema endocrino dei vertebrati costituiscono un processo laborioso e complesso che comporta tre passaggi successivi. Dapprima, in risposta a particolari stimoli delle cellule nervose, l'ipotalamo secerne piccolissime quantità di ormoni detti fattori di rilascio i quali vengono trasportati nelle fibre nervose al loro primo bersaglio: la ghiandola pituitaria anteriore. Poi, in risposta allo stimolo degli specifici fattori di rilascio, questa ghiandola immette in circolo ormoni che si dirigono verso il loro secondo bersaglio (per es. il fattore di rilascio per la tireotropina stimola la pituitaria anteriore a produrre ormone tireotropo il quale va a stimolare, come bersaglio secondario, la tiroide). Finalmente a livello del bersaglio secondario si ha la produzione di una serie di ormoni (specifici del bersaglio stimolato) che agiscono su vari tessuti dell'organismo (pelle, muscoli, ossa, ecc.). Il meccanismo è complicato dal fatto che la produzione di fattori di rilascio si accompagna a quella di inibitori che regolano l'azione dei primi, mantenendo così controllata la quantità di ormone che alla fine viene secreta. In realtà la produzione di ormoni è regolata finemente anche a livello degli organi bersaglio secondari, sempre attraverso il fenomeno della retroinibizione: per es. la secrezione di insulina, ormone ipoglicemizzante, è controllata dalla glicemia; quando la concentrazione di glucosio è alta si ha secrezione di insulina, ma non appena la glicemia torna normale l'ormone non viene più secreto. Esistono ormoni la cui produzione è sotto controllo solo indiretto da parte della ghiandola pituitaria, per es. la calcitonina, l'insulina, il glucagone, il paratormone, l'epinefrina e la norepinefrina, oltre a due ormoni (vasopressina e ossitocina) secreti direttamente dalla pituitaria anteriore e trasportati da proteine, dette neurofisine, alla pituitaria posteriore, da cui vengono rilasciati nel sangue.

 

Principali ormoni umani

 

Nome

Tessuto o ghiandola d'origine

Attività biologica

Adrenalina

midollare dei surreni

glicolitica, vasocostrittrice

Aldosterone

corteccia surrenale

aumenta la ritenzione del sodio

Corticosterone

corteccia surrenale

glicogenetica, anabolizzante delle proteine

Cortisolo

corteccia surrenale

glicogenetica, antiflogistica, catabolizzante delle proteine

Cortisone Formula di struttura e informazioni sul cortisone

corteccia surrenale

glicogenetica, antiflogistica

Enterogastrone

mucosa intestinale

inibisce l'attività gastrica

Estradiolo

ovaia, testicolo, corteccia surrenale, placenta

estrogena, anabolizzante per la femmina

Estrone

ovaia, placenta

estrogena

Follicolostimolina (FSH)

ipofisi anteriore

stimola la maturazione dei follicoli ovarici nella femmina e la spermatogenesi nel maschio

Glucagone

cellule a del pancreas

ipoglicemizzante, glicolitica

Insulina

cellule b del pancreas

ipoglicemizzante, glicogenetica

Intermedina

ipofisi intermedia

espande i cromatofori della cute

Ormone corticotropo (ACTH)

ipofisi anteriore

stimola la secrezione della corteccia surrenale

Ormone luteinizzante (LH)

ipofisi anteriore

induce l'ovulazione e stimola la secrezione di estrogeni nella femmina e di androgeni nel maschio

Ormone somatotropo (STH)

ipofisi anteriore

anabolizzante delle proteine, stimola l'accrescimento

Ormone tireotropo (TTH o TSH)

ipofisi anteriore

stimola la secrezione della tiroide

Ossitocina

ipofisi posteriore

stimola le contrazioni della muscolatura uterina e di quella dei dotti galattofori

Paratormone

paratiroidi

regola il metabolismo del calcio e del fosforo

Progesterone

ovaia, corteccia surrenale, placenta

inibisce l'ovulazione

Prolattina (LTH)

ipofisi anteriore

stimola la produzione di progesterone e induce la secrezione lattea

Secretina

mucosa intestinale

stimola la secrezione del succo pancreatico e della bile

Testosterone

testicolo

androgena, anabolizzante delle proteine

Tiroxina

tiroide

aumenta il catabolismo delle proteine, dei glucidi e dei lipidi

Vasopressina

ipofisi posteriore

vasocostrittrice periferica, antidiuretica

 

ORO  

Metallo giallo brillante, inalterabile all'aria e all'acqua, di grande valore commerciale: 

Chimica. L'oro  è l'elemento chimico di simbolo Au, di numero atomico 79 e di peso atomico 196,96. Dotato d'un bel colore giallo, l'oro ha densità 19,3; fonde a 1.063 °C e bolle a 2.970 °C emettendo vapori violetti. È il più malleabile e il più duttile di tutti i metalli; è riducibile in fogli con spessore di 1 decimillesimo di millimetro, attraverso i quali filtra una luce verde. È però molle, perciò è necessario ricorrere a leghe, per es. con il rame, per gli impieghi pratici. Inalterabile all'aria a qualsiasi temperatura, è attaccato dal cloro umido e dal bromo, e si scioglie nel mercurio. Nessun acido agisce sull'oro, che però si scioglie nell'acqua regia, la quale deve la sua reattività al cloro elementare che contiene. 

Estrazione, metallurgia e usi. 

Due  sono i tipi di miniere d'oro: quelle che coltivano giacimenti auriferi in posto, generalmente filoniani, e quelle che coltivano alluvioni aurifere (placers). Nelle miniere del primo tipo il tenore del grezzo estratto è dell'ordine di 6÷12 g d'oro per t di minerale. Talvolta, come nei giacimenti del Transvaal, dell'India, del Brasile, la coltivazione scende a grandi profondità (3.500 m). La coltivazione delle alluvioni aurifere è assai più facile: le alluvioni terrazzate vengono aggredite con potenti getti d'acqua sotto pressione diretti mediante lance metalliche sulla fronte da abbattere. Se si tratta invece di letti di fiumi si adottano draghe galleggianti o anche impianti fissi a benna sospesa (dragline). Nella coltivazione delle alluvioni aurifere si può trattare minerale con tenore inferiore a quello dei giacimenti in posto. L'oro viene anche ottenuto come sottoprodotto della raffinazione di minerali metallici che lo contengono: per es. si ricupera oro dal trattamento di alcuni minerali cupriferi.

Estrazione. I  minerali auriferi sono macinati per via umida in molini a palle; la torbida viene passata su tavole a scosse e il prodotto sottoposto a flottazione per avere una certa concentrazione. Dai concentrati l'oro è estratto per amalgamazione con mercurio o, più spesso, per cianurazione con cianuro di sodio: l'oro così ottenuto contiene però ancora argento e altre impurità per cui deve essere ulteriormente raffinato. 

Affinazione. Le  impurità (argento, rame, piombo, ecc.) contenute nell'oro dopo i primi trattamenti sono eliminate per coppellazione, o per via chimica o per elettrolisi.  Utilizzazione. L'oro  puro è caratterizzato da un carico di rottura a trazione e da una durezza ridotti; ha una notevole conducibilità elettrica e termica; è inossidabile a caldo e ha un'ottima resistenza all'azione corrosiva di taluni ambienti. Per tali motivi l'oro puro può essere impiegato in apparecchiature chimiche, in laboratorio e per taluni particolari di circuiti elettrici. L'oro è largamente utilizzato, soprattutto in lega con rame, argento, platino e nichel. Il rame e l'oro sono miscibili in qualsiasi proporzione; il rame indurisce l'oro e, fino a un tenore del 10% circa, non ne riduce troppo la malleabilità. Impiegate principalmente per le monete (titolo corrente 900 millesimi) e in oreficeria, queste leghe, per la loro eterogeneità chimica allo stato grezzo (soprattutto per un tenore di rame che superi il 10%), vengono sottoposte a un trattamento termico che ne permetta le normali lavorazioni per laminazione, fucinatura, trafilatura, ecc.

Le leghe oro-argento formano una soluzione solida unica le cui proprietà meccaniche (tenacità, durezza) sono superiori a quelle dei metalli costituenti. L'addizione d'argento all'oro ne modifica il colore e permette di realizzare differenti tipi di lega. Più economiche e di resistenza alla corrosione acida pari a quella dell'oro puro, queste leghe sono utilizzate in oreficeria e per certe parti di materiali elettrici che devono conservare un'opportuna configurazione superficiale a caldo e una conducibilità elettrica sufficiente, con la minima usura ai contatti.

Leghe ternarie (oro inglese bianco) sono impiegate in oreficeria e per applicazioni di saldatura. Altre leghe d'oro sono utilizzate in oreficeria, in odontotecnica e per taluni apparecchi di fisica e di orologeria, in sostituzione del platino, per le loro caratteristiche di inossidabilità: in queste i metalli di corrente addizione sono il ferro (oro grigio), il rame, l'argento, il palladio, il nichel, lo zinco e il magnesio. 

ORO FULMINANTE

Derivato ammoniacale di un ossido dell'oro, dotato di proprietà esplosive. L'ossido aurico Au2O3 è un solido nero che può essere decomposto per azione del calore e della luce. Con l'ammoniaca quest'ossido dà l'oro fulminante, polvere grigia che detona per urto. 

ORO POTABILE

Trattando i sali d'oro con solfato ferroso si forma un precipitato color porpora di oro colloidale. La soluzione era detta oro potabile, e un tempo era usata come medicamento. 

OSMIO  

Elemento dell'ultima triade dell'ottavo gruppo del sistema periodico. Il nome deriva dal greco osme, odore. 

Chimica. L'osmio è l'elemento chimico di simbolo Os, di numero atomico 76 e di peso atomico 190,2. Con l'iridio è uno dei tre metalli pesanti della famiglia del platino. Fu scoperto nel 1804 da S. Tennant contemporaneamente all'iridio. È un solido azzurro indaco, durissimo, di densità 22,6, la più elevata di tutti gli elementi, che fonde a 2.700 ºC. È ossidato dall'aria al rosso vivo e si trasforma nel tetrossido OsO4, solido bianco, molto volatile, tossico, dotato di un caratteristico odore pungente. Applicazioni. L'osmio  si impiega raramente allo stato puro. Auer von Welsbach se ne servì per fare filamenti di lampadine a incandescenza. La soluzione di OsO4, facilmente riducibile a ossidi inferiori neri, è usata in istologia come fissatore. L'osmiuro di iridio è impiegato per la fabbricazione di punte, perni, ecc. a causa della sua inalterabilità e della sua grande durezza.

Un sistema periodico per immagini

Immagini sull'osmio

Fatti e dati dell'osmio

 

OSMOMETRIA  

Tecnica della determinazione delle pressioni osmotiche. Si propone come scopo principale la misura delle masse molecolari delle sostanze presenti in una soluzione e quella del loro grado di dissociazione elettrolitica.

 

OSMOSI

E' il flusso spontaneo di un liquido attraverso una membrana di separazione tra due soluzioni a diversa concentrazione. Nella maggior parte dei casi il soluto tende a passare dalla soluzione più concentrata a quella più diluita, sono però stati sviluppati processi (detti di osmosi inversa) in cui il flusso è contrario. Certi  tipi di membrane lasciano passare l'acqua di una soluzione ma non le sostanze disciolte nella soluzione stessa; se perciò, in uno stesso recipiente, si mette in contatto, mediante una membrana di questo genere, dell'acqua pura con una soluzione acquosa, si realizzerà il passaggio dell'acqua pura verso la soluzione (endosmosi) o, viceversa, quello dell'acqua della soluzione verso l'acqua pura (esosmosi). Il fenomeno fu osservato per la prima volta dall'abate J. A. Nollet che nel 1748 constatò che una vescica animale contenente alcool immersa in acqua si gonfia fino a scoppiare. Fu poi studiato a fondo da R. Dutrochet (1827) e interpretato correttamente da Van't Hoff nell'ambito della termodinamica (1886). L'osmosi è estremamente importante in biologia in quanto regola la comunicazione delle sostanze tra l'interno delle cellule ed il mezzo circostante; in chimica è utilizzata a fini separativi. 

OSMOSI INVERSA

Processo con cui vengono invertiti i processi osmotici spontanei per ottenere desalinizzazione o depurazione di acque. Una  soluzione salina (acqua salmastra o di mare) o uno scarico inquinante vengono fatti passare attraverso membrane semipermeabili che consentono l'introduzione dell'acqua ma non delle sostanze in essa disciolte. Il passaggio si ottiene applicando una pressione uguale a quella osmotica della soluzione aumentata delle perdite di carico dovute alla resistenza offerta dalle membrane e da altre parti dell'impianto.

OSMUND  

Tipo di ferro norvegese durissimo usato nel medioevo per punte di frecce e di lance, noto fino al   XIIIsec. col nome di ferrum normannicum.

OSSALICO, ACIDO 

È il primo termine degli acidi bicarbossilici, di formula (CO2H)2. Chimica. Scoperto  nel 1776 da C. W. Scheele fra i prodotti di ossidazione dello zucchero, l'acido ossalico è diffusissimo negli esseri viventi. Il “sale di acetosella” è l'idrogenoossalato di potassio; l'ossalato di calcio forma concrezioni nei vegetali, e anche taluni calcoli urinari. Per lungo tempo l'acido ossalico fu preparato industrialmente per ossidazione di sostanze organiche, soprattutto di carboidrati, come l'amido (con acido nitrico) o la segatura di legno (per fusione con alcali). Attualmente il suo sale di sodio viene prodotto per sintesi, riscaldando il formiato di sodio a circa 300 ºC. L'acido del commercio contiene due molecole di acqua di cristallizzazione, che perde a circa 100 °C decomponendosi. L'acido ossalico viene impiegato come mordente in tintoria, e nella preparazione delle sostanze coloranti. È discretamente tossico. L'ossalato di calcio, insolubile in acqua, anche in presenza di acido acetico, serve al dosaggio del calcio.

OSSIDANTE  

Che ossida, che ha la proprietà di ossidare. Chimica. Le  sostanze più impiegate come ossidanti sono: 1. l'ossigeno dell'aria, la cui funzione è di grande importanza (respirazione, combustioni diverse, ossidazioni in presenza di catalizzatori), l'ozono, l'acqua ossigenata; 2. gli alogeni, principalmente cloro e bromo, e generalmente in ambiente alcalino, come ipoalogeniti; 3. l'acido solforico concentrato, l'acido nitrico, usati in laboratorio e nell'industria; 4. alcuni ossidi, come il biossido di manganese e il triossido di cromo; 5. alcuni sali, come il permanganato di potassio, i cromati e i bicromati alcalini, i clorati, i nitrati, ecc.

 

OSSIDAZIONE  

Azione dell'ossidare e stato di ciò che è ossidato. Chimica. In generale è una reazione chimica in cui avviene la sottrazione di un certo numero di elettroni da un reagente con conseguente aumento del suo numero di ossidazione. In senso stretto l'ossidazione è l'addizione di ossigeno a una sostanza detta riducente da parte di un'altra sostanza detta ossidante; ne consegue che la riduzione è il fenomeno inverso dell'ossidazione. Ossidazione e riduzione devono essere accoppiate; così nella reazione

2CuO+C ® Cu+CO2

avvengono simultaneamente l'ossidazione del carbonio e la riduzione dell'ossido di rame; quest'ultimo è l'ossidante, mentre il carbonio è il riducente; la reazione è pertanto una ossidoriduzione.

Parecchi elementi, come gli alogeni, lo zolfo, ecc. si comportano in talune loro reazioni come l'ossigeno; paragonabili in particolare sono le loro azioni sui metalli e sull'idrogeno; per es. la combustione del sodio nel cloro è un'ossidazione del metallo, proprio come la sua combustione nell'ossigeno. In questo caso si formano ioni cloruro e ioni sodio cioè Na+ Cl­, vale a dire cloruro di sodio. La trasformazione del sodio in ioni Na+ è un'ossidazione del sodio, ottenuta per sottrazione di elettroni. Corrispondentemente la riduzione del cloro a ione cloruro Cl­ consiste in un'addizione di un elettrone all'atomo di cloro. Perciò si definisce ossidazione la cessione di elettroni e riduzione la loro addizione. Ciò è immediatamente applicabile alle ossidoriduzioni che avvengono in soluzione, dove le reazioni si svolgono fra ioni; per es.: un sale di ferro trivalente è ridotto in soluzione a sale di ferro bivalente da un sale di stagno bivalente, che si ossida a sua volta a sale di stagno tetravalente.

Anche i fenomeni di elettrolisi delle soluzioni saline sono fenomeni di ossidoriduzione: si ha riduzione al catodo i cui elettroni neutralizzano, riducendoli, gli ioni positivi o cationi; si ha invece ossidazione all'anodo, che assorbe gli elettroni ceduti dagli ioni negativi o anioni. Tutte le ossidazioni perciò dovrebbero essere considerate ossidoriduzioni, però quando interessa solo il destino della sostanza che si ossida, si preferisce chiamare ossidazione tale tipo di reazioni.

OSSIDAZIONE, NUMERO DI

Nelle  molecole dei corpi semplici gli atomi sono uniti mediante legami covalenti e sono simmetrici: si attribuisce loro il numero di ossidazione 0. Nelle molecole dei composti i legami hanno sempre un carattere più o meno ionico: agli elementi elettronegativi si attribuisce un numero di ossidazione negativo e agli elementi elettropositivi un numero di ossidazione positivo. Il valore di questo numero di ossidazione rappresenta la carica elettrica che l'atomo dell'elemento avrebbe se tutti i suoi legami fossero ionici, vale a dire il numero, positivo o negativo, di elettroni che potrebbe perdere o acquistare. Perciò in una molecola la somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli elementi è uguale a zero. In uno ione semplice il numero di ossidazione è uguale alla sua carica (prendendo come unità il valore assoluto della carica dell'elettrone); in uno ione complesso questa carica rappresenta la somma algebrica dei numeri di ossidazione degli elementi che lo costituiscono. Ne consegue che nelle sue combinazioni coi non metalli l'idrogeno ha numero di ossidazione +1 (che diventa ­1 negli idruri metallici). Negli ossidi usuali il numero di ossidazione dell'ossigeno è ­2. Tale valore dà all'acqua H2O una somma dei numeri di ossidazione uguale a zero.

Noti i numeri di ossidazione dell'idrogeno e dell'ossigeno, si trovano i numeri di ossidazione di alcuni altri elementi: nell'acido cloridrico il numero di ossidazione del cloro è ­1; nell'SO2 quello dello zolfo è +4, ecc. Quando, nel corso di una reazione, il numero di ossidazione di un elemento cambia, avviene un'ossidoriduzione: l'elemento il cui numero di ossidazione cresce è ossidato, quello il cui numero di ossidazione diminuisce è ridotto. Queste due variazioni si compensano, di modo che, alla fine, nella molecola formata la somma dei numeri di ossidazione è, secondo la regola, uguale a zero; ciò permette di scrivere l'uguaglianza delle equazioni che rappresentano le reazioni chimiche. Per es. l'azione dell'acido solforico sul carbonio fa passare il numero di ossidazione del carbonio da 0 a +4, quello dello zolfo da +6 a +4; quindi ci vogliono due atomi di zolfo per ogni atomo di carbonio e l'equazione si scrive

2H2SO4+C = 2SO2+CO2+2H2O.

Talora lo stesso elemento viene in parte ossidato e in parte ridotto: la reazione è detta dismutazione. Per es. la dissociazione dell'ossido di carbonio (nel quale il carbonio ha numero di ossidazione +2) dà carbonio (numero di ossidazione 0) e biossido di carbonio (numero di ossidazione +4):

2CO ; CO2+C.

Questo concetto è importante nel dosaggio reciproco degli ossidanti e dei riducenti.

OSSIDAZIONE ANODICA

Il  processo più diffuso è l'ossidazione anodica dell'alluminio, che viene immerso, come anodo, in un bagno al 3% di acido cromico a 40 °C con catodo di grafite o di ferro. Per il duralluminio il bagno è costituito da acido solforico al 15% o miscuglio di acido solforico al 50% con glicerina e solfato d'alluminio, con catodo di piombo.

 

OSSIDIMETRIA

Dosaggio di un ossidante con un riducente o viceversa. Chimica. In  ossidimetria vengono usate soluzioni “normali” o, più frequentemente, decimonormali di ossidanti o di riducenti: un litro di soluzione normale di un qualsiasi ossidante è capace di sottrarre una mole di elettroni da una soluzione di un adatto riducente; un litro di soluzione normale di un qualsiasi riducente è in grado di cedere a un adatto ossidante una mole di elettroni; le soluzioni titolate si corrispondono quindi volume a volume, come le soluzioni titolate usate nelle titolazioni acidimetriche. Per es. la caratteristica ossidante della soluzione di iodio si traduce con la reazione elettronica schematica

I+ e- ® I­

la soluzione normale di iodio contiene dunque una mole di iodio per litro; la soluzione N/10, generalmente impiegata, è dunque a 127/10 = 12,7 g di iodio per litro. Viceversa, l'impiego della soluzione acida di KMnO4 corrisponde alla reazione elettronica schematica

MnO4¯+8H++5e­ ® Mn²++4H2O;

la soluzione N/10 di KMnO4 contiene dunque (1/5×10) KMnO4per litro, cioè 3,16 g di KMnO4 per litro. 

OSSIDO

Composto che deriva dall'unione dell'ossigeno con un elemento. Chimica. Gli  ossidi di corpi semplici risultano dalla combinazione dell'ossigeno con non metalli, come l'idrogeno che dà origine all'acqua, H2O. Altri ossidi di non metalli sono per es. SO2, NO, P2O5, CO2, ecc. Ossidi metallici sono: Fe2O3 e F3O4, Al2O3, Cu2O, SnO2, MnO2, ecc. Alcuni di essi si ritrovano in natura. Gli ossidi sono stati raggruppati in diverse categorie, a seconda della loro reattività: 1. gli ossidi acidi o anidridi di acidi, che per combinazione con l'acqua danno gli acidi; sono generalmente ossidi di non metalli come SO3, N2O5; fra i composti dei metalli di transizione gli ossidi acidi sono quelli più ricchi di ossigeno: SnO2, CrO3, Mn2O7; 2. gli ossidi basici, che in presenza di acqua reagiscono come basi o danno origine a idrossidi e che con gli acidi danno sali; l'elemento combinato con l'ossigeno è sempre un metallo; fra i composti dei metalli di transizione gli ossidi basici sono quelli a minore contenuto di ossigeno come Cr2O3, MnO, Ag2O; 3. gli ossidi neutri sono composti con non metalli che non reagiscono con l'acqua, come H2O, NO, CO, ecc.; 4. gli ossidi anfoteri, ossidi di metalli o di metalli di transizione che possono reagire sia con le basi, comportandosi da ossidi basici, sia con gli acidi comportandosi da ossidi acidi (es. l'allumina Al2O3, o l'ossido di zinco ZnO); 5. gli ossidi salini, ossidi metallici che possono essere considerati come sali, risultando dall'unione dell'ossido acido e dell'ossido basico di uno stesso metallo; sono, ad es., l'ossido magnetico di ferro Fe3O4 o Fe2O3 · FeO, e il minio Pb3O4 o PbO2 · 2PbO; 6. particolari combinazioni dell'ossigeno con gli elementi sono i perossidi, come Na2O2, BaO2, in cui i due atomi di ossigeno sono legati tra loro, a differenza di tutti gli altri casi; esistono anche i superossidi, come KO2, che hanno una struttura più complessa dei perossidi. 

Gli ossidi metallici sono di solito a temperatura ambiente solidi non cristallini di colore chiaro, caratteristica che un tempo li faceva chiamare “terre” o “calci”; la loro temperatura di fusione è in generale elevata; gli ossidi alcalini e alcalinoterrosi sono i soli solubili in acqua, al cui contatto vengono trasformati in idrossidi.

Per preparare gli ossidi si possono usare alcuni metodi generali: 1. il più semplice consiste nel combinare direttamente l'elemento con l'ossigeno, realizzandone in generale l'ossidazione con aria; si preparano così SO2, CO2, ZnO, Pb3O4; 2. taluni ossidi si ottengono per decomposizione termica di un sale metallico ossigenato; così il riscaldamento a 900 °C del carbonato di calcio dà luogo a calce e biossido di carbonio; quella del nitrato di piombo dà ossido di piombo e ossido di azoto, ecc.; 3. gli idrossidi metallici insolubili si ottengono precipitando una soluzione di un sale del metallo per azione di un alcali; l'idrossido è quindi disidratato dal calore. 

OSSIDORIDUZIONE
Importante classe di reazioni chimiche dove un agente ossidante cede uno o più elettroni ad un agente riducente. Pertanto in un'ossidoriduzione (o reazione redox) lo stato di ossidazione degli elementi coinvolti varia.

OSSIDRICA, FIAMMA 

Il  gas che si brucia nel cannello ossidrico è una miscela di idrogeno e ossigeno, che brucia con fiamma bluastra liberando una grande quantità di calore. La combustione avviene all'estremità di un cannello costituito da due tubi che portano separatamente i due gas fino alla fiamma. Il potere calorifico della fiamma ossidrica venne sfruttato per la prima volta da Drummond nel 1820 per l'illuminazione. La fiamma ossidrica veniva proiettata su un blocco di calce viva che diventava incandescente. Ancor oggi si sfrutta la possibilità di generare alte temperature con la fiamma ossidrica. Una delle prime applicazioni fu la realizzazione della fusione del platino in un crogiolo di calce. L'alta temperatura (2.250 ºC) della fiamma è impiegata in metallurgia per la saldatura autogena del ferro, della ghisa, del rame, dell'alluminio; per i lavori di fucinatura, di brasatura, di colata, ecc. Una lamiera di grosso spessore, per es. di 160 mm, può essere tagliata con la stessa nettezza di un utensile, a mezzo di un cannello ossidrico, in una decina di minuti, anche sott'acqua. Il costo dell'idrogeno e la necessità di usare bombole ad alta pressione come contenitori hanno spinto a sostituirlo con altri combustibili, soprattutto con acetilene; si parla allora di fiamma e cannello ossiacetilenici.

 

OSSIGENO

Elemento gassoso di simbolo O, di numero atomico 8 e di peso atomico 15,9994. L'ossigeno venne scoperto nel 1774 da Priestley che lo ottenne per calcinazione del nitrato di potassio e poi per riscaldamento dell'ossido rosso di mercurio. Lavoisier ne studiò le proprietà dal 1775 al 1781, dimostrando la sua presenza nell'aria e nell'acqua e la sua importanza fondamentale nelle combustioni e nella respirazione. Il nome ossigeno fu dato all'elemento da un gruppo di chimici francesi dietro suggerimento di Lavoisier, accogliendo la sua ipotesi che esso fosse presente in tutti gli acidi (1787). È un gas incolore e inodore, di densità 1,14; fu liquefatto per la prima volta nel 1877 da Cailletet e Pictet; liquido, ha colore azzurro ed è paramagnetico; bolle a ­183 ºC. Può anche essere ottenuto solido e fonde a ­218,8 ºC. Il gas è poco solubile in acqua (40 cm³ per litro a 0 ºC), si scioglie in maggior quantità nell'argento fuso, da cui si libera quando il metallo solidifica. L'ossigeno è l'elemento più abbondante nell'atmosfera e nella crosta terrestre. Esiste allo stato libero nell'atmosfera di cui costituisce il 21% circa in volume; corrisponde agli otto noni del peso dell'acqua; è contenuto nei silicati e nei carbonati, che sono fra i costituenti più importanti della crosta terrestre, e nella maggior parte delle sostanze organiche vegetali e animali.

Chimica. L'ossigeno è il più elettronegativo di tutti gli elementi tranne il fluoro; si unisce perciò a quasi tutti gli altri elementi. L'addizione lenta di ossigeno è detta ossidazione, mentre è detta combustione se avviene velocemente e con sviluppo di notevoli quantità di calore in breve tempo. Fatta eccezione per gli alogeni e l'azoto, tutti i non metalli possono bruciare nell'ossigeno e spesso nell'aria, in particolare l'idrogeno, lo zolfo, il fosforo, il carbonio; si forma in ognuno dei casi il composto più stabile alla temperatura di combustione, cioè rispettivamente l'acqua H2O, il biossido di zolfo SO2, il pentossido di difosforo P2O5, il biossido di carbonio CO2. Taluni non metalli possono subire anche una combustione lenta, in particolare il fosforo bianco, che genera allora il triossido di difosforo P2O3. L'unione con l'azoto è possibile unicamente alla temperatura dell'arco elettrico e dà luogo a piccole quantità di ossido di azoto NO. Eccetto l'oro e il platino, anche i metalli possono bruciare nell'ossigeno, in particolare i metalli alcalini e alcalinoterrosi, il magnesio, l'alluminio, lo zinco, il ferro (che dà l'ossido salino Fe3O4), il rame, il piombo, ecc. Molti metalli si ossidano anche a freddo in aria, ma la loro corrosione, profonda per il ferro che arrugginisce, superficiale per l'alluminio, lo zinco, il rame e il piombo, è spesso influenzata dal vapore acqueo o dal biossido di carbonio dell'aria.

Preparazione. Nell'industria l'ossigeno viene preparato insieme all'azoto per distillazione frazionata dell'aria liquida; l'ossigeno è ottenuto liquido mentre l'azoto è ancora allo stato gassoso. Viene fornito in bombole d'acciaio a una pressione di 120 kg/cm². I grandi utenti, soprattutto le acciaierie, lo usano liquido. Lo si trasporta allora in speciali autobotti rivestite di sostanze calorifughe. In laboratorio si può ottenerlo decomponendo per riscaldamento il clorato di potassio KClO3; per avere una reazione abbastanza veloce si addiziona al clorato un poco di biossido di manganese che funge da catalizzatore.

Usi. L'ossigeno è impiegato per la costituzione di atmosfere artificiali e serve in medicina. Viene utilizzato per generare le fiamme ossidrica e ossiacetilenica, ma soprattutto in metallurgia e in siderurgia, dove talora negli altiforni si impiega aria arricchita di ossigeno. L'ossigeno liquido è comunemente usato, in astronautica, come comburente nei razzi propulsivi dei veicoli spaziali, associato a un combustibile adatto, per esempio cherosene, idrogeno liquido, ecc.

Un sistema periodico per immagini

Immagini sull'ossigeno

Fatti e dati dell'ossigeno

OSSONIO 

Ione H3O+, e suoi omologhi ROH2+, (R)2OH+, (R)3O+, chiamati rispettivamente ossonio primario, ossonio secondario, ossonio terziario, paragonabili agli ioni ammonio.

Chimica. Gli  ioni ossonio risultano dall'unione di un protone (H+) o formalmente di un catione organico (R+) a un atomo di ossigeno bivalente rispettivamente di una molecola di acqua, di un alcool o di un etere. L'esistenza dello ione ossonio propriamente detto H3O+, a lungo controversa, è ormai ammessa concordemente e si ritiene che in ambiente acquoso lo ione H+ esiste unicamente come ione ossonio o, più esattamente, idrossonio. I sali di ossonio hanno una funzione importante come forme transitorie in numerose reazioni; così si ammette generalmente che un sale di ossonio è l'intermedio reattivo di quasi tutte le reazioni degli alcooli in ambiente acido.

Si conoscono i sali di ossonio di alcuni eteri; sono sostanze cristalline e stabili in ambiente anidro, ottenute, per es., facendo reagire un acido alogenidrico gassoso e secco su un etere.

 

OSSOSINTESI  

Metodo per la preparazione delle aldeidi consistente nel far reagire un alchene con ossido di carbonio e idrogeno alla presenza di un catalizzatore.

 

OSTWALD  (legge di)

Dovuta al chimico tedesco Wilhelm Ostwald la legge della diluizione permette di determinare la costante di equilibrio di un acido o di una base debole dalla misura della conducibilità molare a diluizione infinita, e della stessa grandezza a una diluizione corrispondente al volume in cui si trova sciolta una mole di sostanza.

OTTANO (numero di)
Misura la caratteristica antidetonante di un carburante, importante per assicurare lunga durata al motore. Più alto è il numero di ottano, più antidetonante è il carburante. Per ottenere benzine ad alto numero di ottano si agisce da una parte sulla miscela di idrocarburi che compone la benzina, dall'altra si utilizzano additivi specifici. Il più utilizzato tra essi, il piombo tetraetile, viene sempre più sostituito per motivi ambientali da altri prodotti come MTBE ed ETBE.

OTTETTO  

Complesso di otto elettroni che costituiscono lo strato esterno completo di un atomo. Secondo la teoria del legame chimico dovuta a Lewis le molecole sono disposte in modo che ciascuno degli atomi costituenti abbia, per quanto possibile, uno strato completo di otto elettroni periferici. Il legame polare si interpreta col passaggio di uno o più elettroni degli strati più esterni da un atomo a un altro, in modo che la regola precedente sia soddisfatta per ciascuno di essi, che si trasforma così in ione. Nella formazione del legame covalente si ha la messa in comune di più elettroni fra due atomi.

OTTONE 

Lega di rame e di zinco (che può contenere anche altri componenti) in cui il tenore di zinco non supera il 50%. Nei due casi è rispettivamente chiamata ottone comune o binario, ottone speciale.  Metallurgia. L'ottone è la lega del rame di impiego più diffuso. Sembra che fosse noto in Palestina fra il  XIV e il X sec. a.C.: a quell'epoca non si conosceva lo zinco metallico, per cui l'ottone veniva realizzato quale lega “occasionale” riscaldando il rame in granuli alla presenza di minerali di zinco (con alto contenuto di ossidi di zinco) e di carbone. Per riduzione dell'ossido, lo zinco formato si diffondeva nel rame dando luogo a una lega contenente circa il 20% di zinco.

OTTONI COMUNI

Sono  utilizzati in bigiotteria (similoro, tombacco, orpello) e nella fabbricazione di elementi ornamentali e altri particolari metallici (viti, bossoli, ecc.). Gli ottoni che contengono zinco dal 28 al 36% costituiscono leghe malleabili, delle quali la principale è l'ottone da imbutitura (67-70% Cu ÷33­30% Zn), impiegato per lo stampaggio profondo dei bossoli e dei portalampada. L'ottone per getti contiene in genere dal 38 al 40% Zn. Alcune leghe con tenore di zinco che supera il 40% sono ottoni da viteria; contengono generalmente anche l'1 % di piombo (che consente una lavorazione rapida alle macchine utensili automatiche) e dovrebbero in tal caso essere considerati ottoni speciali. L'ottone per saldature ha tenore di Zn compreso fra il 35 e il 50%.

OTTONI SPECIALI

Allo  scopo di migliorare la resistenza meccanica e la resistenza alla corrosione, soprattutto marina, agli ottoni vengono addizionati elementi di lega come lo stagno, l'alluminio, il ferro, il nichel, il manganese, in tenori che vanno dall'1 al 10%. Tali leghe costituiscono gli ottoni ad alta resistenza, talora chiamati impropriamente bronzi ad alta resistenza. In essi il carico di rottura a trazione raggiunge i 50 kg/mm² e l'allungamento percentuale di rottura il 30%, mentre per gli ottoni comuni le caratteristiche corrispondenti sono di 40 kg/mm² e del 30%. Fra questi vanno ricordati l'ottone all'alluminio (76% Cu, 22% Zn, 2% Al), l'ottone al nichel (1-3,5%) e al manganese (0,5-3,5%), l'ottone ammiragliato (70% Cu, 29% Zn, 1% Sn), l'ottone navale (60% Cu, 39% Zn, 1% Sn). Sono impiegati principalmente per la costruzione di tubi di condensatori, di pompe e di scambiatori, per la colata di getti che richiedano tenuta stagna insieme con buona resistenza meccanica (valvole, rubinetti, contenitori per gas e liquidi in pressione), e nelle costruzioni navali. Il solo trattamento termico al quale vengono sottoposti gli ottoni è la ricottura.

OXYTONNE

Apparecchio di liquefazione dell'aria con il quale si ottengono grandi quantità di ossigeno e azoto per impiego industriale, in particolare nella siderurgia all'ossigeno.

OZONIZZATORE  

Apparecchio che serve a preparare l'ossigeno o l'aria ozonizzati. Chimica. L'ozono  viene prodotto facendo passare l'ossigeno tra due conduttori elettrici fra i quali esiste una differenza di potenziale capace di provocare una scarica attraverso il gas fluente. Questo metodo di preparazione è dovuto a Berthelot, e l'apparecchio da lui ideato è tuttora in uso nei laboratori con minime modificazioni. È possibile raggiungere un tenore di ozono del 10% alla temperatura di 20 ºC. Industrialmente vengono impiegati vari tipi di ozonizzatori, in particolare l'ozonizzatore Van der Made (a elettrodi tubolari) e l'ozonizzatore Otto (a elettrodi verticali).

OZONO

Corpo semplice gassoso, la cui molecola O3 è formata da tre atomi di ossigeno.

Storia. Nel  1781 M. Van Marum sospettò l'esistenza di un composto gassoso di odore pungente nell'aria attraversata da scintille elettriche. Nel 1840 Schönbein chiamò ozono questo gas; furono però J. C. Marignac, H. Becquerel ed E. Fremy a stabilirne la natura di gas molto reattivo, mentre Soret ne determinò la formula.

Chimica. È un gas di colore azzurro, di odore forte e penetrante, pericoloso a respirarsi perché attacca le mucose. Di densità 1,66, liquefa a ­112 °C dando luogo a un liquido di colore azzurro indaco molto instabile. Molto più solubile in acqua dell'ossigeno, viene disciolto in molti solventi organici, come il cloroformio, l'etere, ecc. L'ozono è un ossidante: ossida a freddo lo iodio e quasi tutti i metalli, in particolare il mercurio e l'argento; sposta il cloro, il bromo e lo iodio dai loro composti con l'idrogeno e con i metalli; porta al massimo stadio di ossidazione i composti dello zolfo, del fosforo e dell'arsenico; trasforma a freddo l'ammoniaca in nitrito e nitrato di ammonio; le sostanze organiche (sughero, caucciù) vengono profondamente alterate. Per scoprire le tracce di ozono, ci si serve di una speciale carta ozonoscopica, detta di Houzeau: è una carta impregnata di ioduro di potassio, una metà della quale è stata immersa nella salda d'amido e l'altra in una soluzione acida, e quindi rossa, di tornasole; l'ozono, dando luogo con lo ioduro a iodio libero e idrossido di potassio, colora in azzurro le due metà della carta; il cloro o il tetrossido di diazoto colorano invece solo la prima metà, l'ammoniaca la seconda.

L'ozono è impiegato per il suo potere ossidante e battericida; serve in particolare per il rinnovo dell'aria negli ambienti chiusi e per la sterilizzazione dell'acqua. Viene anche impiegato per la sbianca dei tessuti, della cera, dell'amido, dell'avorio, per l'invecchiamento del vino e del legno.

OZONO ATMOSFERICO

L'ozono  esiste in natura libero nell'atmosfera: il tenore si esprime con lo “spessore ridotto”, cioè con lo spessore verticale di una colonna in cui si immagina riunito tutto il gas, riportato alla temperatura e alla pressione normali. In media, questo spessore è di 3 mm. L'ozono è quasi tutto concentrato tra i 15 e i 40 km di altezza (ozonosfera), col massimo fra i 20 e i 25 km. Si forma anche negli strati più bassi (per effetto delle scariche temporalesche e delle emanazioni radioattive), ma in quantità tanto piccole che non influiscono sensibilmente sulla sua distribuzione. Si ritiene che l'ozono si formi nella stratosfera per dissociazione molecolare dell'ossigeno, sotto l'influenza dei raggi ultravioletti cortissimi, degli elettroni liberi e delle radiazioni cosmiche. Una reazione inversa evita l'aumento illimitato dell'ozono: l'ultravioletto compreso tra 0,20 e 0,29 m è infatti assorbito dall'ozono e lo trasforma in ossigeno molecolare. L'ozono viene in parte diffuso fino al suolo dai movimenti verticali dell'atmosfera: così l'aria polare, instabile, ne contiene assai più dell'aria tropicale, stabile. L'equilibrio dei processi di generazione e distruzione dell'ozono in altezza, che è in funzione della stagione (in quanto dipende dalle variazioni d'intensità dei raggi ultravioletti), spiega anche la sua ripartizione stagionale, mentre le differenze locali al suolo dipendono essenzialmente dai processi distruttori che si verificano negli strati bassi dell'atmosfera. Il tenore raggiunge 200- 400 mg per m³ nell'aria pulita delle campagne; al contrario, l'aria della grande città, carica di pulviscolo riduttore, contiene soltanto 2 mg di ozono per 100 m³.

Buco nell'ozono. Con  questa espressione si indica l'assottigliamento dello spessore dello strato di ozono nella stratosfera. Questa diminuzione fu osservata per la prima volta al di sopra dell'Antartide, dove dal 1977 al 1984 è stata misurata una diminuzione del 40% che si estende da 12 a 24 km di altezza, comprendendo parte della media e l'intera bassa atmosfera. Anche se l'ozono costituisce meno di una parte per milione dei gas dell'atmosfera ha una notevole importanza perché assorbe gran parte delle radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole. Le radiazioni ultraviolette non sufficientemente filtrate sono pericolose per la salute: possono provocare tumori della pelle, cataratte, deficienze immunitarie e provocare danni alle colture e agli ecosistemi acquatici.

Per studiare le cause e l'andamento della diminuzione dell'ozono è stato condotto un esperimento denominato Airborne Antartic Ozone. Sulla base dei dati raccolti è risultato che, oltre a cause dinamiche di origine naturale (per esempio l'eruzione di vulcani e l'andamento stagionale), una causa, e forse la principale, è legata all'immissione nell'atmosfera di clorofluorocarburi, commercialmente noti come freon. Questi composti vengono usati come refrigeranti nei condizionatori e nei frigoriferi, come propellenti per bombole di aerosol, come agenti schiumogeni e detergenti per circuiti elettronici. Sono composti stabili, inerti e non tossici; ma proprio perché inerti non si degradano facilmente nella troposfera e raggiungono di conseguenza la stratosfera. Qui la radiazione ultravioletta rompe le molecole e le trasforma in forme più reattive, come il cloro atomico, che è in grado di distruggere l'ozono. Per fermare questa minaccia nel 1989 è stato firmato un accordo, sottoscritto da 34 paesi industrializzati, nel quale gli Stati firmatari si impegnano a dimezzare il consumo di clorofluorocarburi entro il 1999.

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