Dizionario di Chimica e di Chimica Industriale
P
pH – Polietilene
pH
Notazione introdotta dal chimico danese Sørensen per designare in forma agevole il carattere acido, neutro o basico di una soluzione acquosa di un elettrolito.
Chimica. L'acqua pura è assai poco dissociata in ioni H+ e OH- ; a 23 ºC, per es., il prodotto delle concentrazioni in ioni idrogeno [H+] e in ioni idrossile [OH-], che viene chiamato “prodotto ionico” dell'acqua, vale [H+] · [OH-] = 1014; si hanno cioè
[H+] = [OH-] = 107
moli per litro. In realtà gli ioni H+ non esistono nelle soluzioni acquose, perché sono punti estremamente piccoli di elettricità positiva, che tendono a disperdere la loro carica sulla più ampia superficie possibile; ciò avviene sulle stesse molecole non dissociate di acqua, perché l'ossigeno dell'acqua, elemento fortemente elettronegativo, tende a cedere i suoi elettroni allo ione H+: si ottiene così lo ione idrossonio H3O+. Naturalmente la minima quantità di molecole di acqua così sottratte fa in modo che il prodotto ionico sia sempre 1014. Ai fini della successiva esposizione è perciò indifferente parlare di concentrazione di ioni H+ o di ioni idrossonio H3O+. Il prodotto ionico mantiene lo stesso valore nelle soluzioni acquose diluite di un acido o di una base, ma in una soluzione acida [H+] prevale su [OH-], mentre accade l'inverso in una soluzione basica. Per es., in una soluzione decinormale (N/10) di acido cloridrico, si ha un valore molto vicino a [H+] = 101, e in una soluzione N/10 di soda, [OH-] = 101 cioè [H+] = 1013. Sørensen suggerì che per indicare la concentrazione di ioni H+ nelle soluzioni di elettroliti era comodo ricorrere a una notazione logaritmica, anziché usare numeri esponenziali e pose
pH = colog10 [H+].
Pertanto a 23 °C il pH dell'acqua pura è uguale a 7, quello della soluzione N/10 di HCl è uguale a 1, quello della soluzione N/10 di NaOH è uguale a 13. Da un punto di vista più generale, se per una soluzione si ha [H+] = a·10n, si ha pH = n - log10a. A 23 ºC, per es., il pH 7 è quello della neutralità, è cioè quello di una soluzione per la quale si ha [H+] = [OH-], sia che si tratti di acqua pura o di soluzioni di sali di acidi forti e di basi forti; un pH inferiore a 7 corrisponde a soluzioni acide, un pH superiore a 7 a soluzioni basiche.
La determinazione sperimentale del pH di una soluzione acquosa presenta una grande importanza perché permette di conoscere la esatta concentrazione di acidi o di basi presenti. Essa si effettua principalmente: 1. attraverso il metodo colorimetrico, rapido, ma relativamente poco preciso; si fonda sull'osservazione del colore assunto nella soluzione da un indicatore colorato, la cui zona di viraggio comprende il pH che si vuole misurare; 2. attraverso il metodo potenziometrico, preciso, ma che richiede apparecchiature più complesse; nella sua forma originale si usa un potenziometro per misurare la forza elettromotrice di una pila costituita da due soluzioni di diversa concentrazione, una delle quali è la soluzione in esame, l'altra la soluzione di riferimento, a pH uguale a zero, e nelle quali sono immersi due elettrodi costituiti ognuno da una lama di platino “platinato” attorno alla quale si fa circolare idrogeno gassoso. Una formula dovuta a Nernst permette di calcolare la forza elettromotrice della pila. L'elettrodo di platino è però estremamente delicato e perciò si sono costruiti apparecchi, i piaccametri, che utilizzano altri elettrodi, soprattutto quello a vetro, associato a un elettrodo di riferimento a potenziale noto, come quello a calomelano.
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pH DEL TERRENO
Ogni specie vegetale ha spiccate preferenze per il valore di pH del terreno su cui deve vivere. A seconda del pH al quale trovano le migliori condizioni di vita, le piante si possono denominare acidofile, neutrofile e basofile. La dipendenza delle piante dal pH del terreno è tanto netta che si determinano tipi di vegetazione caratteristici per i diversi terreni; la calluna, i rododendri, il mirtillo preferiscono terreni nettamente acidi, con pH inferiore a 5; quasi tutte le leguminose coltivate esigono un pH prossimo alla neutralità e comunque compreso fra 6 e 8, mentre gli anemoni, le orchidee terrestri, il bosso richiedono solitamente un terreno con pH superiore a 7,5. La conoscenza del pH dei suoli permette generalmente una prima determinazione del tipo di suolo e dell'evoluzione da questo subita. Può anche indicare il grado di saturazione del complesso assorbente. Il pH dei suoli è compreso tra 3,5 e 9,5; il valore più basso si trova in alcuni suoli paludosi, il secondo in alcuni suoli alcalini delle regioni aride. Nelle regioni a clima temperato, il valore minimo è di 4,5 (suoli podsolizzati), e il massimo è 8,5 (suoli fortemente calcarei). Il pH varia localmente sotto l'influenza della vegetazione e della composizione minerale del suolo e, regionalmente, in funzione delle condizioni climatiche che determinano la lisciviazione.
PHENISOL
Nome commerciale dell'1-fenil-3,5- dimetil-4-nitrosopirazolo, usato come anticrittogamico, molto potente, particolarmente efficace come antigerminativo delle spore, e anche alquanto fitotossico.
PIACCAMETRO (o piaccometro)
Potenziometro che permette di misurare il pH di una soluzione. Il funzionamento del piaccametro è basato sul fatto che il potenziale di un elettrodo a idrogeno immesso in una soluzione a temperatura costante è funzione della concentrazione degli ioni idrogeno contenuti nella soluzione. Il potenziale di numerosi altri elettrodi dipende anch'esso dalla concentrazione degli ioni idrogeno. Il più usato, perché più comodo e più pratico, è l'elettrodo a vetro. La misura del pH è di notevole importanza nell'industria chimica, farmaceutica, mineraria, nella galvanoplastica, nella fisiologia, nelle industrie alimentari tessili e della carta, delle materie plastiche, degli esplosivi, ecc.
PICOLINA
Metilpiridina di formula (C5H4N)CH3. Chimica. Le tre picoline isomere sono dette a, b, g, a seconda della posizione del gruppo metile rispetto all'azoto. Esse bollono rispettivamente a 129 ºC, a 142 ºC, a 145 °C e si ritrovano insieme con la piridina nell'olio di ossa e nel catrame di carbon fossile. Sono state anche preparate per sintesi. Per ossidazione portano rispettivamente all'acido picolinico, all'acido nicotinico e all'acido isonicotinico.
Struttura dell'alfa, beta e gamma picolina
PICRATO
Sale o composto di addizione dell'acido picrico. Chimica. I picrati hanno caratteristiche esplosive più o meno notevoli, e sono in generale più sensibili agli urti e alla fiamma dello stesso acido picrico. Un tempo era assai diffuso il picrato di potassio: oggi, eccezion fatta per il picrato di ammonio, di formula C6H2(NO2)3ONH4, i picrati non sono più impiegati nell'industria degli esplosivi.
PICRICO, ACIDO
Acido di formula C6H2 (NO2)3OH , meglio detto 2,4,6-trinitrofenolo. Chimica. L'acido picrico si forma per l'azione dell'acido nitrico su numerose sostanze: anilina, indaco, seta, lana, ecc. Nel 1771 il suo sapore amaro fu notato da P. Woulfe esaminando i prodotti della reazione dell'acido nitrico sull'indaco; venne isolato da Welter nel 1799 e la sua struttura fu chiarita da Laurent nel 1842. Attualmente viene preparato per nitrazione del fenolo in acido solforico. È un solido cristallino giallo, poco solubile in acqua, solubile nei solventi organici, che fonde a 122 ºC. Colora in giallo la pelle ed è velenoso. Pur non avendo la funzione acida carbossilica è un acido forte, e ciò per la presenza in posizione opportuna dei tre nitrogruppi.
Struttura dell'acido picrico
Detona per brusco riscaldamento o per innesco. Dà luogo a composti di addizione cristallini detti picrati con numerosi idrocarburi ciclici: naftalene, antracene, ecc. e, in modo generale, con le ammine. L'acido picrico viene trasformato in cloruro di picrile dal pentacloruro di fosforo. Il solfuro di ammonio lo riduce ad acido picrammico; col cloruro di calce dà la cloropicrina. I suoi sali, chiamati anch'essi picrati, sono sostanze esplosive; è in particolare usato il picrato di ammonio. Impiegato col nome di pertite come esplosivo di scoppio, l'acido picrico dà luogo però con molta facilità, specie durante il riempimento dei proiettili, a picrati metallici estremamente sensibili agli urti. Il suo uso perciò è limitato a esplosivi particolari, ad es. miscele per fuochi artificiali.
PIGMENTO (industria chimica)
Sostanza di natura insolubile impiegata per impartire colorazione a un
substrato nel quale viene omogeneamente disperso (materie plastiche, vernici,
inchiostri). Chimica e Industria chimica I pigmenti possono essere ottenuti per sintesi o direttamente da
minerali. Si presentano generalmente in polvere finissima e vengono di solito
addizionati di una o più sostanze inerti (cariche) per diminuirne il costo.
Sono caratterizzati da buon potere ricoprente, consistenza, stabilità alla
luce, al calore, agli agenti chimici, ecc. Possono essere bianchi, come la
biacca (carbonato basico di piombo), il bianco di zinco (ossido di zinco) o il
bianco di titanio (biossido di titanio), oppure colorati. I più comuni pigmenti
colorati sono il minio Pb3O4, usato nelle vernici antiruggine,
il verde cromo Cr2O3, usato specialmente per verniciature
di esterni, il verde di Scheele (arsenito acido di rame), l'oltremare
(silicoalluminato di sodio contenente zolfo) che ha colore variabile dal verde
all'azzurro, il giallo cadmio (solfuro di cadmio), il giallo cromo (cromato di
piombo), la terra d'ombra (ossido idrato di ferro e ossido di manganese).
I pigmenti sono presenti nei tessuti vegetali o animali sia disciolti, sia allo stato cristallino, sia sotto forma di granuli amorfi. La funzione biologica di alcuni di essi è mal conosciuta: così è della melanina della pelle e dei capelli, degli antociani delle parti colorate delle piante. Di alcuni pigmenti sono invece ben conosciute sia la composizione chimica, sia la struttura, sia la funzione: così è per es. della clorofilla, dell'emoglobina e della mioglobina.
Per quanto riguarda i vegetali, il pigmento più importante è la clorofilla che assicura la nutrizione carbonica delle piante e, di riflesso, degli animali. Con la clorofilla nei plastidi si trovano anche le xantofille, pigmenti di colore giallo (evidente nelle foglie autunnali, quando la clorofilla è già distrutta).
Altri pigmenti dei plastidi sono i carotenoidi, che hanno colorazione giallo-aranciata. Nelle alghe si trovano, insieme con la clorofilla: la ficoeritrina (alghe rosse), la ficoxantina (alghe brune), le ficocianine (alghe azzurre), ecc. Questi pigmenti consentono alle alghe l'utilizzazione migliore dell'energia luminosa, rendendo possibile l'assorbimento di quelle lunghezze d'onda che non sono trattenute dall'acqua e che non possono venire utilizzate dalla clorofilla. Le varie colorazioni che compaiono nei fiori delle piante superiori, e talora anche nelle foglie e in altri organi erbacei, sono infine dovute ai flavoni (gialli) e agli antociani, che si trovano disciolti nel succo dei vacuoli e hanno la proprietà di mutare colore in rapporto con le variazioni dell'acidità del mezzo.
Nel mondo animale sono abbondantissimi i cromoprotidi contenenti nella molecola un metallo che può combinarsi reversibilmente con l'ossigeno e svolgere quindi una funzione respiratoria. È il legame ossigeno-metallo che dà al pigmento la caratteristica colorazione, che è verde nelle clorocruorine di alcuni anellidi marini, rossa nelle emo- e mioglobine, blu nelle emocianine dei molluschi e degli artropodi (salvo quelle degli insetti).
PIOMBATURA
Rivestimento di una superficie metallica o non metallica con uno strato di piombo o di una lega ricca di piombo, effettuato a scopo protettivo. La piombatura delle pareti delle vasche consente di contenervi dell'acido solforico o altri acidi che non attaccano il piombo. Metallurgia. La piombatura dei materiali metallici si attua secondo vari procedimenti. Nella piombatura a fogli si incolla o comunque si fissa un foglio di piombo sulla superficie da rivestire come nel caso di elementi costruttivi di coperture, pareti di vasche o di cisterne per acidi. Nella piombatura a colata si sparge piombo fuso sulla parete da rivestire, oppure si immergono i pezzi da rivestire in un bagno di piombo o di lega a base di piombo (lega al 5- 8% di stagno o di antimonio, o al 20% di stagno). Nella piombatura elettrolitica, usata per rivestimenti dei morsetti degli accumulatori o delle leghe antifrizione dei cuscinetti, il piombo viene depositato sulle superfici metalliche con partenza da bagni a base di fluoborato di piombo, addizionato con acido fluoborico e acido borico.
Il piombo è l'elemento chimico di simbolo Pb, di numero atomico 82 e di peso atomico 207,19. Pur non essendo di uso antico come il rame, era noto nella preistoria. A Babilonia le pietre dei ponti venivano collegate l'una all'altra da graffe di ferro sigillate con piombo. Nell'antica Roma erano di piombo le condutture d'acqua, che venivano unite tra loro mediante martellatura (i Romani ignoravano la saldatura). Il piombo era in quei tempi confuso con lo stagno, dal quale veniva distinto soltanto per il colore.
Il
piombo è un solido grigio-bluastro brillante, se non è esposto al contatto
dell'aria che lo rende opaco. Molle al punto che è possibile inciderlo con
l'unghia e tagliarlo col coltello, è malleabile a freddo, ma poco tenace. La
sua densità è 11,4 ed è pertanto il più pesante dei metalli di normale impiego.
Fonde a 327 °C e bolle a circa 1.725 ºC, emettendo, anche molto prima di questa
temperatura, vapori tossici. Resiste bene agli agenti chimici. Si scurisce
all'aria per la formazione di un carbonato basico, ma l'alterazione è soltanto
superficiale. Però, in presenza di biossido di carbonio e aria, si scioglie nell'acqua
poiché si ha formazione di un sale leggermente solubile e tossico. Questa
dissoluzione non ha luogo se l'acqua contiene solfati ed è ciò che permette di
utilizzare senza pericolo il piombo per le condutture di acqua di fonte o di
fiume, ma non per quelle di acqua piovana.
Preparazione
Il piombo è abbondantemente diffuso in tutto il mondo sotto forma di
solfuro, nel minerale chiamato galena e in minerali di secondaria importanza
come la cerussite e l'anglesite. Viene estratto mediante un processo di
arrostimento e riduzione, che consiste nella conversione del piombo a ossido e
successiva riduzione con carbone coke in fornace. Un altro metodo prevede
l'arrostimento in fornace a riverbero, con conversione di parte del solfuro a
ossido o solfato; rimuovendo l'aria e innalzando la temperatura, il solfuro di
piombo iniziale si combina con il solfato e con l'ossido, producendo piombo
metallico e biossido di zolfo. I materiali di scarto, recuperati da vari
processi industriali e quindi fusi, costituiscono una fonte importante di
questo metallo. Siccome la galena contiene altri minerali, nel piombo ottenuto
sono presenti impurità come rame, zinco, argento e oro. Il recupero di metalli
preziosi dai minerali di piombo è importante almeno quanto la sua produzione.
Argento e oro si ricavano dal processo Parker, durante il quale una piccola
quantità di zinco, mescolata al piombo fuso, scioglie i metalli preziosi; la
lega fusa risale quindi sulla superficie e viene rimossa, mentre lo zinco è
separato tramite distillazione. Il piombo impuro viene spesso purificato
mescolando piombo fuso in presenza di aria; in questo caso gli ossidi delle
impurità metalliche risalgono alla superficie e possono essere eliminate. I più
alti gradi di purezza vengono raggiunti elettroliticamente.
Usi. Il piombo è usato in enormi quantità nelle batterie e come
rivestimento di cavi elettrici, tubi, serbatoi e negli apparecchi per i raggi
X. Per la sua elevata densità e la grande sezione di cattura, il piombo trova
impiego come sostanza schermante per i materiali radioattivi. Numerose leghe
contenenti un'alta percentuale di piombo sono utilizzate nella saldatura, per i
caratteri da stampa, per gli ingranaggi. Una quantità considerevole di composti
di piombo è inoltre consumata nelle vernici e nei pigmenti.Per la sua capacità
di assorbire i raggi X e gamma il
piombo è anche usato per proteggere dalle radiazioni chi maneggia apparecchi
radiologici o elementi radioattivi (guanti, grembiuli, schermi, contenitori,
ecc.). Inoltre, poiché non viene attaccato dall'acido solforico, viene usato
per attrezzature per l'industria chimica (camere di piombo) e nella
fabbricazione di accumulatori.
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Un sistema periodico per immagini |
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Immagini sul piombo |
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Fatti e dati del piombo |
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PIOMBO (leghe)
In lega con l'antimonio che ne accresce la durezza, il piombo viene impiegato per la fabbricazione dei caratteri da stampa e delle piastre di accumulatore. Anche l'arsenico indurisce il piombo rendendolo atto alla preparazione dei pallini da caccia. Nelle normali saldature a lega di piombo e stagno, il tenore del piombo può variare dal 20 al 60% a seconda dell'applicazione, grazie all'esistenza di un eutettico a basso punto di fusione. Il piombo entra nella costituzione di leghe a basso punto di fusione come le leghe di Wood e di Lipowitz. In ragione della loro fusibilità e della buona colabilità le leghe del piombo con lo stagno (al 5%), con addizioni di antimonio e arsenico, sono impiegate per la fabbricazione di oggetti minuscoli e di giocattoli (soldatini di piombo). Infine le caratteristiche di plasticità delle leghe di piombo e stagno o di piombo e rame sono sfruttate per la realizzazione delle leghe antifrizione.
PIOMBO BIANCO (BIACCA)
Il carbonato basico di piombo, (PbCO3)2 · Pb(OH)2, comunemente detto piombo bianco o biacca e usato come pigmento fin dall'antichità, trova tuttora impiego come componente di smalti e pigmenti. Tuttavia, visti i pericoli derivanti dall'avvelenamento, recentemente si è ridotto l'uso di vernici al piombo, in modo particolare per gli interni e per le stoviglie. Il metodo di preparazione del piombo bianco, detto processo Dutch, prevede che frammenti di piombo e acido acetico siano contenuti in recipienti di terracotta avvolti in pezzi di corteccia ricca di tannini, e che abbia luogo una reazione di fermentazione della corteccia con l'acido acetico, in un processo che dura globalmente circa 90 giorni. Metodi più rapidi, come ad esempio l'elettrolisi, hanno maggiore importanza dal punto di vista industriale.
PIOMBO TETRAETILE
Il piombo tetraetile si ottiene per azione di una lega piombo-sodio sul cloruro di etile. È un antidetonante che, in piccole dosi, migliora la qualità dei carburanti per i motori a combustione interna. È però estremamente tossico; le dosi massime autorizzate sono dell'ordine di 0,5 g per litro di benzina, allo scopo di contenere la tossicità dei gas di scarico. Con tali quantità di piombo tetraetile l'aumento del numero di ottano è di 10-15 unità: la sensibilità al piombo tetraetile è in realtà tanto maggiore quanto più basso è il contenuto in zolfo e in olefine della benzina. In raffineria, per etilare le benzine si usa piombo tetraetile diluito in bromuro di etilene, miscela nota in commercio col nome di ethyl fluid. Oggi per ovviare l’inquinamento provocato dagli additivi di piombo all’ambiente naturale si producono le benzine “verdi” che non contengono tali sostanze.
PIRANO
Composto eterociclico contenente un atomo di ossigeno, di cui sono possibili due isomeri: a- e g-pirano (il gruppo CH2 è rispettivamente nella posizione 2 e 4).
a-pirano g-pirano
PIRENE
Idrocarburo policiclico C16H10, che fonde a 149 °C e bolle a circa 360 ºC, presente col crisene nelle frazioni meno volatili del catrame di carbon fossile.
Struttura del pirene
PIRIDINA
Base
azotata eterociclica di formula C5H5N, scoperta da Anderson nell'olio di
Dippel.
Struttura della piridina
Chimica. La piridina si trova nel catrame di carbon fossile, di torba, di schisto e nei prodotti di decomposizione della nicotina e della cinconina. Viene separata, assieme ad altre basi, dalle frazioni leggere del catrame di carbon fossile per trattamento con acido solforico. La soluzione solforica viene addizionata di un forte eccesso di idrossido e dalla miscela di basi la piridina viene isolata per distillazione frazionata. La piridina è un liquido mobile, dal forte odore caratteristico; è estremamente solubile in acqua e bolle a 114,5 ºC. La sua struttura ricorda quella del benzene, con un atomo di azoto che sostituisce un gruppo CH. Come il benzene la piridina può essere rappresentata da una formula di Kekulé, ma valgono anche per questa sostanza, come per tutte le basi eterocicliche aromatiche, tutte le considerazioni sulla risonanza. La piridina resiste agli ossidanti più del benzene; invece si idrogena più facilmente per via catalitica e per via chimica (sodio e acqua); si arriva in ogni caso alla tetraidropiridina o piperidina. Per nitrazione o alogenazione il nucleo della piridina si sostituisce quasi esclusivamente in posizione a e con molta maggiore difficoltà del benzene. Al contrario per azione della sodioammide si ottiene l'introduzione di un gruppo NH2 in posizione a, reazione che non avviene nella serie aromatica. La piridina è una base debole e dà luogo a sali di piridinio. Genera numerosissimi complessi.
PIRIDINIO
Ione analogo all'ammonio che si ritrova nei sali formati dalla piridina.
Struttura dello ione piridinio
PIRILIO
Ione positivo monovalente, presente nei sali di pirilio, omologhi del primo termine C5H5 O+Cl, che però non è conosciuto. Chimica. I sali di pirilio si formano per azione degli alogeni su taluni omologhi del g-pirano attraverso la sottrazione di uno degli idrogeni del gruppo CH2. Lo ione pirilio ha una struttura aromatica del tipo di quella del benzene, da cui si può formalmente derivare sostituendo un gruppo CH con un ossigeno positivo O+. I sali di pirilio di struttura più complessa sono sostanze fortemente coloranti. A questa serie appartengono i coloranti rossi e azzurri dei fiori o antociani.
PIRIMIDINA
Metadiazina di formula C4H4N2, isomera delle piridazine e delle pirazine. La pirimidina entra nella costituzione di alcune fra le più importanti molecole biologiche, come gli acidi nucleici, le nucleoproteine, le vitamine B, ecc.
Struttura della pirimidina
PIROLISI
Reazione chimica consistente nel sottoporre a un forte riscaldamento una sostanza o miscela di sostanze, onde poterla decomporre in molecole più piccole. In petrolchimica si preferisce il termine CRACKING.
Una particolare applicazione della pirolisi è legata al processo di decomposizione fisica e chimica di materiali organici ottenuta mediante riscaldamento in assenza d'aria. Vi sono vari sistemi, per realizzare il processo di pirolisi, riconducibili a quelli utilizzati nel processo di gassificazione del carbone. e un tenore alto di carbonio riferito all'azoto presente (rapporto C/N maggiore di 30) quali, ad esempio, il legno, la segatura, le foglie, la paglia, i residui di potatura, i cascami derivanti dalla pulitura del bosco, i rifiuti solidi urbani e quelli industriali (gomma e plastica) a carattere organico. La scelta del materiale da impiegare per l'alimentazione del processo di pirolisi è legata al prodotto finale desiderato. La composizione del legno ha molta influenza sulle caratteristiche dei prodotti ottenuti: ad esempio, la cellulosa produce acido acetico ma non alcool metilico al contrario della lignina. Se si vuole ottenere carbone di legna è preferibile impiegare legno proveniente da piante sempreverdi. Se invece si richiede alcool metilico o acido acetico si utilizzerà legno proveniente da piante a foglie caduche. I principali prodotti della pirolisi sono: il carbone di legna che costituisce il prodotto principale del processo quando la temperatura è mantenuta sotto i 500°C (occorrono 6-8 m³ di legno [5÷6 t di legno secco] per ottenere 1 t di carbone); prodotti gassosi incondensabili e condensabili; e acido pirolignoso, liquido bruno formato da una miscela d'acqua (80-90%) e da composti organici (10÷20%) da cui, mediante distillazione, si ottengono: acido acetico e i suoi omologhi, aldeidi, alcool metilico, acetone, ammoniaca, ecc.; carbone e suoi derivati che si differenziano da quelli derivati dal petrolio o dalla lignite, per il basso contenuto di composti derivati dall'ammoniaca, naftalina e paraffina. Da questi olii pesanti, per distillazione frazionata, si ottengono solventi, denaturanti e intermedi per preparazioni chimiche, gli olii leggeri trovano impiego come combustibili, mentre la pece è utilizzata per asfalti, ecc.
PIRROLO
Composto eterociclico azotato C4H4NH, a nucleo pentatomico.
Struttura del pirrolo
Chimica. Il pirrolo si trova nel catrame di carbon fossile e nell'olio di Dippel. È un liquido incolore dall'odore di cloroformio, che imbrunisce all'aria. Bolle a 131 ºC. Insolubile in acqua, è miscibile con i comuni solventi organici. Non ha proprietà basiche; al contrario, l'idrogeno legato all'azoto può essere sostituito da metalli. Il potassiopirrolo fissa il biossido di carbonio dando luogo ad acidi pirrolcarbossilici, dopo trasposizione del gruppo carbossile in alfa o in beta. Il pirrolo viene polimerizzato dagli acidi forti. Colora in rosso fuoco (da cui il nome) un truciolo di abete imbibito di acido cloridrico. Il suo nucleo si trova nei pigmenti biliari, nelle porfirine, nell'emoglobina, nella clorofilla, ecc.
PIRUVICO, ACIDO
È il più semplice dei chetoacidi di formula CH3COCO2H.
Chimica. L'acido piruvico è un liquido incolore, solubile in acqua, con odore pungente. Fonde a 9 °C e bolle a 165 ºC. Si ottiene riscaldando l'acido tartarico con idrogenosolfato di potassio. È molto diffuso nei tessuti animali in quanto è un importante intermedio del metabolismo dei carboidrati: può provenire dalla metabolizzazione del glucosio o dal glicogeno attraverso la glicolisi; nel muscolo la sua riduzione porta ad acido lattico. Inoltre costituisce un punto di contatto col metabolismo delle proteine, poiché è un prodotto più o meno diretto della deamminazione di molti amminoacidi. L'aldeide piruvica o metilgliossale, intermedio della fermentazione alcoolica, si prepara per idrolisi dell'isonitrosoacetone.
PLASTICA
E’ il termine con cui comunemente si designano i materiali polimerici. La
differenza tra polimero e plastica è che il primo può essere definito da una
formula chimica, mentre la plastica è una miscela di un polimero (o più di uno)
con additivi vari che ne cambiano le caratteristiche, lo rendono meglio
lavorabile e ne aumentano la resistenza chimica e/o meccanica.
La prima materia plastica, la celluloide, venne prodotta su scala industriale nel 1869; nel 1897 fu ottenuta, per azione della formaldeide sulla caseina del latte, la galalite. I chimici, resisi conto che le resine naturali e le gomme, cioè i materiali dotati di plasticità, erano sostanze a elevato peso molecolare, cercarono di ottenere artificialmente macromolecole mediante polimerizzazione di una o più sostanze. Nel 1909, Baekeland mise a punto la fabbricazione della prima resina fenolica: la bachelite. Nel 1915 un ulteriore passo avanti rappresentò la sintesi dell'acetato di cellulosa, che sostituì in moltissime applicazioni la celluloide, la quale aveva il difetto di essere molto infiammabile. Successivamente apparvero: nel 1921 l'urea formaldeide, nel 1928 il polimetilmetacrilato, nel 1930 il polistirolo, nel 1932 l'acetato e il cloruro di polivinile, nel 1938 i poliuretani, le resine melamminiche e le poliammidi, nel 1940 il polietilene a bassa densità, nel 1943 il nitrile acrilico e i siliconi, nel 1950 il politetrafluoroetilene, nel 1954 il polietilene ad alta densità, nel 1959 il polipropilene, i policarbonati e le resine acriliche, e, successivamente, il polietere clorurato e i poliallomeri. Agli inizi si cercò di ottenere prodotti artificiali analoghi a quelli naturali; ci si accorse però ben presto che le resine sintetiche avevano proprietà molto diverse dai prodotti naturali e permettevano lavorazioni speciali, prima impensabili, come la fabbricazione di fibre tessili artificiali, di pitture e vernici. La produzione di resine sintetiche che sublimano ad altissime temperature, utilizzate per il rivestimento di capsule spaziali, per esempio, ha permesso di superare le difficoltà tecniche inerenti al rientro nell'atmosfera.
Le materie prime utilizzate nell'industria delle materie plastiche sono ricavate essenzialmente dal gas naturale, dal petrolio, dal carbone, da alcuni sali minerali. Il petrolio e il gas naturale sono le fonti dei più importanti intermedi, tanto che l'industria delle materie plastiche può essere considerata una parte della petrolchimica. Anche le ricerche teoriche e pratiche sui plastomeri sono promosse e si svolgono nell'ambito di società petrolifere. Le materie plastiche si possono suddividere in due gruppi, a seconda del loro comportamento in funzione della temperatura:
1. Materie plastiche termoindurenti, di cui le resine fenoliche sono gli esempi tipici, rammolliscono quando sono sottoposte a un preriscaldamento e possono quindi essere stampate in stampi riscaldati; dopo un certo tempo, induriscono in modo permanente, diventando infusibili e insolubili. Se vengono nuovamente sottoposte all'azione del calore non rammolliscono più e, se la temperatura è troppo elevata, carbonizzano.
2. Materie plastiche termoplastiche, il cui esempio più tipico è il cloruro di polivinile. Sottoposte a riscaldamento rammolliscono e possono essere lavorate in svariati modi; successivamente raffreddate, riprendono la loro consistenza iniziale. A differenza delle prime, che a caldo subiscono una trasformazione chimica (reticolazione), non induriscono definitivamente per azione del calore e possono assumere un grado più o meno elevato di plasticità se nuovamente riscaldate.
PLASTIFICANTE
Sostanza di bassa o trascurabile volatilità che, aggiunta ad una materia
plastica, ne aumenta la deformabilità e la flessibilità. Tale effetto è dovuto
alle molecole del plastificante che, introducendosi tra le macromolecole del
polimero, ne facilitano la mobilità.
PLASTIFICATORE
Macchina impiegata per plastificare un elastomero. È costituito da una trafila continua adatta a forti produzioni; possono funzionare da plastificatori anche gli stessi mescolatori, aperti e chiusi, impiegati per la confezione delle mescolanze.
PLASTIFICAZIONE
Operazione destinata ad aumentare la plasticità di un elastomero o di una sua mescolanza. La plastificazione, che ha lo scopo di migliorare la lavorabilità delle mescolanze crude e di modificarne alcune caratteristiche dopo la vulcanizzazione, si può effettuare nei plastificatori, per via termomeccanica, o mediante aggiunta di peptizzanti o plastificanti.
Metallo prezioso scoperto nel 1735 nelle sabbie aurifere colombiane. È il più importante del gruppo dei platinoidi, che comprende inoltre rutenio, rodio, palladio, osmio e iridio. Questi elementi sono stati rinvenuti nelle leghe usate già ai tempi dell'antica Grecia e dei romani, ma sono citati nella letteratura europea solo a partire dal XVI secolo. Solo all'inizio del XIX secolo venne fatta una distinzione tra il platino e gli altri platinoidi.
Chimica. Il platino, di simbolo Pt, di numero atomico 78 e di peso atomico 195,09, è un solido bianco-grigiastro, relativamente molle, duttile, malleabile, tenace. La sua densità è 21,4, fonde a 1.769 ºC, volatilizza al forno elettrico. È permeabile ai gas e, soprattutto se suddiviso (spugna e nero di platino), assorbe in superficie notevoli quantità di gas, particolarmente di idrogeno, con una liberazione di calore tale da diventare incandescente e provocare l'accensione di miscele gassose, ad es. di aria e idrogeno. Il platino non reagisce con l'ossigeno neppure a temperatura elevata ma si combina a caldo con cloro, zolfo, fosforo, arsenico, silicio e con i metalli a basso punto di fusione, come il piombo e lo zinco. Non è attaccato dagli acidi, ma si scioglie nell'acqua regia.
Preparazione. Il platino si trova allo stato nativo nella sabbia, mescolato con l'oro e con altri metalli dello stesso gruppo, cioè rutenio, rodio, palladio, osmio, iridio; quando è associato a ferro e a rame lo si trova in tenori anche notevoli. Negli ultimi anni la produzione è aumentata a causa dell’aumento della richiesta delle industrie a più alta densità tecnologica (industria elettronica, aeronautica e aerospaziale) nonché del settore della strumentalizzazione per la depurazione dei gas di scarico dalle autovetture e per il controllo delle alte temperature. I vari metalli sono estratti sul posto attraverso una serie di lavaggi; l'oro è in qualche caso separato per amalgamazione. Si ottiene così il platino minerale, che, attaccato con acido nitrico, viene separato da ferro e rame. Dopo filtrazione il residuo solido è trattato con acqua regia, la quale scioglie il platino, l'iridio e il palladio sotto forma di cloruri, lasciando una sabbia ricca di lega osmioiridio. Un'addizione di cloruro di ammonio fa precipitare il platino allo stato di cloroplatinato di ammonio. Calcinando tale miscela si ottiene una massa spugnosa, la spugna di platino, che viene fusa al cannello ossidrico in un crogiolo di calce: la lega che si ottiene viene generalmente venduta tal quale (platiniridio). Il platino puro è ottenuto, dopo trasformazione della miscela in nitrocomposti complessi solubili, per precipitazione sotto forma di cloroplatinato di ammonio. Una certa quantità di platino viene anche estratta dai residui di minerali canadesi di rame e di nichel e dai fanghi dell'affinazione elettrolitica del rame.
Impieghi. Per la sua inalterabilità all'aria, sia a temperatura ambiente sia ad alta temperatura, e la sua resistenza alla maggior parte degli agenti chimici (acqua regia esclusa), il platino è utilizzato per la fabbricazione di numerosi apparecchi di laboratorio e attrezzature dell'industria chimica (crogioli, capsule, catalizzatori in lega al 10% di rodio, ecc.). Per ovviare alla sua eccessiva malleabilità è spesso necessario unirlo in lega ad altri metalli, come oro, rame, rodio, iridio, palladio, tungsteno. Nell'oreficeria il platino è impiegato in lega col rame (10%) o col rutenio (5%) oppure con l'iridio (10%). In elettrotecnica vengono impiegate leghe platinorodio (10%) per i contatti, per i resistori dei forni a resistenza, per le termocoppie. Per i contatti elettrici sottoposti a manovra frequente vengono preferite leghe di platino e iridio (20%) [impiegate anche per termocoppie] o di platino e rutenio (10%). Taluni elettrodi (candele di platino) sono migliorati con l'addizione di una piccola percentuale di tungsteno (fino al 5%). Il platino e le sue leghe hanno varie altre applicazioni in chirurgia, nella protetica dentaria, nelle apparecchiature fisiche di precisione (metro campione in platino al 10% di iridio), per la preparazione di filiere per vetro o raion (platinorodio oppure lega formata per il 25% di platino, per il 25% di oro, per il 50% di palladio).
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Un sistema periodico per immagini |
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Immagini sul platino |
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Fatti e dati del platino |
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PLEXIGLAS
Nome commerciale di un gruppo di resine sintetiche (polimetilmetacrilato) colorate o incolori, molte delle quali prodotte in lastre flessibili e trasparenti utilizzate come vetro di sicurezza.
Elemento chimico transuranico, di numero atomico 94, che si forma per trasmutazione spontanea del nettunio.
Chimica. Il plutonio, indicato con il simbolo Pu, è un elemento che esiste in natura solo come isotopo Pu244; gli altri isotopi conosciuti sono tutti artificiali e radioattivi. Il principale è l'isotopo di numero di massa 239 che fu isolato per la prima volta nel 1941 da E. Segrè e G. T. Seaborg bombardando con deutoni l'uranio. È un prodotto delle reazioni nucleari che si realizzano nelle pile atomiche; i neutroni, rallentati dal moderatore, sono in parte assorbiti dall'U 238 che si trasforma prima in U 239 e quindi in Np 239 (ambedue sono elementi instabili), e infine in Pu 239 che ha un periodo di dimezzamento di 24.000 anni. Questo isotopo ha assunto grande importanza nella fisica dei reattori nucleari poiché presenta le stesse caratteristiche di fissibilità dell'U 235 bombardato da neutroni lenti. Il plutonio è utilizzato nella fabbricazione delle bombe atomiche e in alcuni reattori; in questi ultimi compensa parzialmente il consumo del materiale fissile iniziale. Un altro isotopo che trova applicazione pratica è il plutonio 238 (emettitore a con energia media di 5,5 MeV e periodo di 86,4 anni) che è usato da qualche anno come sorgente d'energia degli stimolatori cardiaci.
Il suo utilizzo è molto limitato in quanto è un elemento altamente tossico, che anche in dose minima può risultare letale. Allo stato di elemento libero il plutonio si presenta come un metallo di colore argenteo, che fonde a 639,5 C°, molto pesante è facilmente ossidabile e attaccabile dalla maggior parte degli acidi.
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Un sistema periodico per immagini |
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Immagini sul plutonio |
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Fatti e dati del plutonio |
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POLAROGRAFÌA
Metodo di analisi, sviluppato soprattutto dal chimico cecoslovacco Heyrovsky, che permette l'identificazione e la determinazione di ioni e di molecole ossidabili o riducibili nell'elettrolisi, fondandosi sulla misura della variazione della corrente elettrica al variare del potenziale di polarizzazione.
Chimica. Un polarografo è costituito da un recipiente a fondo largo e piatto ricoperto di mercurio che funziona da anodo (può essere sostituito da un elettrodo di confronto a potenziale noto); il microcatodo è costituito da una piccola goccia di mercurio che si forma in continuazione all'estremità capillare di un'ampolla; un dispositivo potenziometrico permette di far variare in certi limiti la differenza di potenziale tra gli elettrodi. La lettura simultanea dell'amperometro e del voltmetro permette di costruire la curva di polarizzazione; in pratica è più agevole utilizzare per questo tracciato un dispositivo di registrazione. Il tracciato della curva di polarizzazione relativa a un dato ione, formato da una zona di rapida salita seguita da un plateau, viene detto onda polarografica. I valori caratteristici di questa onda sono: la corrente limite, proporzionale alla concentrazione ionica, e il potenziale di semionda, corrispondente al flesso della curva; si dimostra che questo è caratteristico del sistema redox, la cui forma ossidata è rappresentata dagli ioni che vanno a scaricarsi sul microcatodo mentre la forma ridotta è rappresentata dagli ioni dopo che si sono scaricati. Le principali applicazioni della polarografia sono l'identificazione di uno ione per mezzo del potenziale di semionda e la misura della concentrazione ionica della soluzione con la corrente limite. Il metodo, qualitativo e quantitativo, si può applicare a un sale puro oppure a un miscuglio in soluzione: in quest'ultimo caso la curva di polarizzazione è formata da onde che si susseguono. La polarografia serve inoltre allo studio di alcuni tipi di legami chimici e della velocità delle reazioni in soluzione.
POLIACQUA
Denominazione
impropria data al liquido ottenuto facendo condensare vapore d'acqua in
capillari di quarzo di qualche micron di diametro. Nel 1962 il russo Deryagin ottenne qualche
microgrammo di un liquido oleoso che solidifica a 40 °C e bolle a più di 400
ºC, facendo condensare vapore d'acqua in capillari di quarzo. Le prime analisi,
rese molto difficoltose dalle minime quantità di sostanza, sembrarono
confermare che si trattasse di poliacqua, cioè di un polimero dell'acqua
che si forma per catalisi del quarzo. L'esperienza venne confermata dal fisico
inglese Lippincott, che ne propose la struttura sulla base dello spettro
infrarosso. Ricerche successive dell'inglese Everett e di alcuni ricercatori
americani hanno messo però fortemente in dubbio la stessa esistenza del
composto, dimostrando che le preparazioni hanno le proprietà delle soluzioni di
borace (una sostanza comunemente presente nel vetro) o delle dispersioni
colloidali di silice. Infine il francese Rousseau ha dimostrato che la
poliacqua derivante da acqua pesante, D2O, ha uno spettro infrarosso identico a quello della
poliacqua ottenuta da acqua normale e quindi esso è dovuto a qualcosa che non
ha nulla a che fare con il supposto polimero dell'acqua.
POLIACRILONITRILE
Polimero del nitrile acrilico a struttura lineare, impiegato nella produzione
di fibre sintetiche di aspetto simile alla seta.
POLIADDIZIONE
Reazione
tra molecole di una stessa sostanza detta monomero, con formazione di composti
ad alto peso molecolare, detti polimeri o polimeri di addizione.
Industria chimica. Attraverso la poliaddizione si ottengono sostanze in
cui la formula molecolare delle unità che si ripetono è la stessa di quella del
monomero da cui derivano. Ad es. il propilene, cioè il monomero, e l'unità che
si ripete nel polipropilene hanno la stessa formula molecolare:
POLIAMMIDI (NYLON)
Le poliammidi sono tra i primi polimeri sintetici ad essere stati
commercializzati. Esse sono note in una grande varietà di strutture chimiche, tutte
contenenti gruppi ammidici CO-NH. Tra i prodotti di partenza più importanti ci
sono il caprolattame (base della poliammide-6), l’acido adipico e
l’esametilendiammina (costituenti della poliammide-6,6). Le poliammidi 6 e 6,6
sono spesso associate al marchio "nylon", di proprietà DuPont. Le
poliammidi sono utilizzate prevalentemente per applicazioni tessili. Altre
applicazioni industriali sono i film per imballaggio alimentare e i manufatti
tecnici (ad esempio i copriruota delle auto). Le poliammidi sono spesso
rinforzate con fibre di vetro e utilizzate per ottenere materiali compositi
dove sono richieste elevate stabilità dimensionali ed elevate proprietà
meccaniche.
POLIBUTADIENE
Il butadiene è il monomero da cui si ottengono diverse importanti gomme sintetiche,
come il polibutadiene e i copolimeri stirene-butadiene. Il polibutadiene è
ottenuto da 1,3-butadiene, con catalisi metallo-coordinata, mentre i copolimeri
si preparano da 1,3-butadiene e stirene, per polimerizzazione radicalica o
anionica. In entrambi i casi si utilizzano soprattutto processi in soluzione ed
emulsione. I prodotti poi sono miscelati con vari additivi come olii, agenti
vulcanizzanti, antiossidanti, etc. Le gomme si lavorano in modo
significativamente diverso rispetto ai materiali termoplastici in quanto, dopo
aver fatto assumere al materiale la forma desiderata (ad esempio mediante
estrusione o calandratura), è essenziale lo stadio di vulcanizzazione per
impartire resistenza meccanica, termica e chimica. Nel caso delle gomme stirene
butadiene, più di due terzi della produzione viene destinata a pneumatici,
sfruttandone l’ottima resistenza all’abrasione. Anche il polibutadiene trova
applicazioni importanti nei pneumatici, nonché nell’aumentare la resistenza
all’urto delle materie plastiche fragili.
POLICARBONATO
I policarbonati sono poliesteri dell'acido carbonico e si ottengono per
condensazione tra un derivato dell'acido carbonico e un diidrossido aromatico.
I policarbonati hanno ottime proprietà meccaniche ed ottiche, per cui hanno trovato
vasta applicazione in sostituzione del vetro (finestrature, fari di
autoveicoli, etc.).
POLICONDENSAZIONE
Reazione tra molecole di due o più sostanze, detti monomeri, con formazione di un composto a elevato peso molecolare e con eliminazione di molecole di solito più semplici di quelle dei monomeri reagenti. Chimica. Attraverso la policondensazione si formano sostanze dette policondensati o polimeri di policondensazione in cui le unità che si ripetono non hanno l'identica formula molecolare dei monomeri da cui derivano. Ad es. per ottenere il nailon 66 si opera una policondensazione tra esametilendiammina e acido adipico, con eliminazione di acqua: nNH2(CH2)6NH2+nHO2C(CH2)4CO2H -> [— HN(CH2)6NHCO(CH2)4CO —]n+nH2O.
POLIESTERE
Sotto il nome generico di poliestere si collocano vari tipi di polimeri,
destinati ad applicazioni molto diversificate. Una prima distinzione va fatta
tra poliesteri termoplastici e termoindurenti. Tra i poliesteri termoplastici,
i più diffusi sono il poli(etilene tereftalato) (PET) e il poli(butilene
tereftalato) (PBT). Il PET è usato per bottiglie, fibre per applicazioni
tessili, nastri magnetici, etc. Il PBT è applicato in connettori, calotte dello
spinterogeno, etc. PET e PBT sono prodotti per policondensazione allo stato
fuso, a partire da acido tereftalico o dimetiltereftalato e glicole etilenico o
butilenico, con evoluzione di acqua o metanolo. Le diverse applicazioni
richiedono pesi molecolari specifici e l’eventuale impiego di comonomeri.
POLIETILENE
Fu prodotto inizialmente con un processo di polimerizzazione dell'etilene ad
altissima pressione. E’ la materia plastica più diffusa nel mondo. Si ottiene
dalla polimerizzazione dell’etilene che industrialmente è effettuata con due
processi principali: radicalico e catalitico, chiamato anche Ziegler-Natta. Nel
primo caso si ottiene un polimero con una rimarchevole quantità di catene
laterali che, impedendo un loro impacchettamento ordinato, ne abbassano la
densità, per cui il prodotto viene chiamato LDPE (Low Density PolyEthylene).
Con i processi basati sulla catalisi Ziegler-Natta si ottiene invece un
polimero altamente lineare e denso, ad elevata cristallinità, chiamato HDPE
(High Density PolyEthylene). E’ possibile ottenere del polietilene lineare, ma
a bassa densità, LLDPE (Linear Low Density PE), se nel processo di
polimerizzazione sono presenti opportuni comonomeri (tipo butene-1, esene-1 e
ottene-1) che si dispongono come catene laterali corte lungo la catena
principale del polietilene, impedendo quindi un impacchettamento denso delle
catene stesse. Gli impieghi principali sono per HDPE: articoli tecnici,
contenitori, fibre e tubi; per LDPE: film, ricopertura cavi; per LLDPE: film e
sacchetti.
Consigli di lettura
| Premi Nobel per la Chimica | Chimica, Epistemologia, Etica | La chimica di Primo Levi |