Marco Capponi's Blog

TANTI AUGURI, EMIL!

Il 9 ottobre 1852 a Euskirchen (Colonia) nacque colui che forse è stimato come il più grande chimico organico di ogni tempo: se non proprio il più grande, certamente uno dei migliori scienziati che hanno contribuito maggiormente allo sviluppo della chimica nella seconda metà dell’Ottocento.

Si tratta di Hermann Emil Fisher, che gli studenti (incluso il sottoscritto) ricordano per le reazioni che portano il suo nome, prima di tutto l’esterificazione, la quale permette la sintesi di molti esteri (molecole responsabili del profumo della frutta matura) riscaldando un alcol (R’-OH) e un acido carbossilico (R-COOH) con qualche goccia di acido solforico:

R-COOH + R’-OH --> R-COO-R’ + H₂O

Giovane tranquillo ma stimato dal padre troppo sciocco per occuparsi dell’azienda di famiglia (una falegnameria), fu per questo avviato agli studi di scienze naturali all’Università di Bonn.

L’incontro con Adolph von Bayer a Strasburgo fu decisivo: appena ventenne decise di consacrare la sua vita alla chimica, occupandosi dapprima di coloranti (scrisse la tesi di dottorato sulla fluoresceina).

Scoprì accidentalmente la fenilidrazina, composto che successivamente gli servì per i suoi importantissimi studi sulla struttura degli zuccheri, compiuti tra il 1882 e il 1896, che gli valsero nel 1902 il premio Nobel per la chimica.

Fu nominato professore in diverse università tedesche (Monaco, Erlangen, Wurzburg) per succedere infine a Hofmann a Berlino. Era il 1892.

Compì studi intorno a numerosi composti naturali: oltre agli zuccheri, le purine (una classe di composti a cui appartengono due basi azotate del DNA; la caffeina; l’acido urico; e qualche altra cosa che secondo note pubblicità dovrebbe far tanto bene al cuore dei nostri felini domestici), alcuni alcaloidi (evviva la teobromina, contenuta nel cioccolato!), le proteine, arrivando a riconoscerne il caratteristico legame peptidico (-CO-NH-), i grassi e gli enzimi.

La sua vita familiare non fu felice: la moglie, Agnes Gerlach, sposata nel 1888, morì dopo pochi anni di matrimonio.

Dei tre figli, uno cadde durante la prima guerra mondiale, un altro durante un esercitazione militare e il terzo gli sopravvisse divenendo professore di biochimica all’università di Berkeley.

L’esposizione continua a composti cancerogeni nei suoi esperimenti lo portò infine ad ammalarsi di tumore allo stomaco.

Si suicidò nel 1919 ingerendo del cianuro: si spense così una mente davvero geniale, che ha onorato la chimica, la scienza e l’umanità con l’importanza dei risultati conseguiti nella ricerca, condotta con mezzi davvero poveri rispetto ai nostri oggi, in un’epoca dove poco o nulla si sapeva della struttura dell’atomo, della natura del legame chimico, dove ancora non si parlava di spettri IR o dell’NMR tanto cara al mio attuale professore di chimica organica (idealmente un suo collega, non solo per la materia insegnata, ma anche per le notevoli qualità intellettuali).

“Chiaro il concetto?” - direbbe quest’ultimo: “così… così e così, e la lezione finisce qui”.

CICLAMINO E PH

Passeggiare nei boschi e lasciarsi rapire dai colori e dai suoni della natura è un’esperienza unica.

Al piacere delle sensazioni visive e uditive si aggiungono talvolta quelle gustative (trovando fragoline selvatiche, more, mirtilli…) e perché no? Anche l’olfatto vuole la sua parte, e il sottobosco è generoso nel corrispondere alle esigenze dei nasi più raffinati.

Tra le piante che voglio ricordare a proposito, il ciclamino occupa un posto particolarissimo.

Fiore delicato, dal colore rosa più o meno scuro, talvolta sfumato, con le sue foglie unicamente basali, indivise e dal lungo picciolo, esso ama un suolo calcareo, dal pH basico.

Cerca l’ombra del bosco, amando le faggete, i cespugli, nascondendo nelle radici secondarie fuoriuscenti da un tubero arrotolato (da cui il nome, Cyclamen, che deriva del greco Kyklos = cerchio) sostanze tossiche che ne sconsigliano l’uso in erboristeria e in cucina.

Nonostante sia velenosa, qualcuno ama coltivarla come pianta d’appartamento, per la facilità e la copiosa fioritura che si protrae per mesi, gratificando  l’amatore meno esperto come il pollice verde più collaudato.

E’ una pianta particolarmente amata da mia nonna, la quale proprio l’altra sera eliminava foglie e fiori vecchi dal picciolo, operazione indispensabile per evitare dannosi processi di decomposizione, essendo il tubero del ciclamino molto sensibile a muffe e marcescente.

Io ne ho approfittato per fare miei i petali dei fiori più vecchi, destinati altrimenti al letamaio: li ho posti in una ciotolina e con un po’ di etanolo ne ho estratto il pigmento, aggiungendo a poco a poco piccole aliquote di solvente e tritando al contempo con un piccolo pestello.

Ho filtrato il liquido raccolto, l’ho stoccato in una piccola boccetta, utilizzandolo come indicatore acido-base, esattamente come feci qualche settimana fa con la pelargonidina estratta dal geranio rosso.

Anche in questo caso ho potuto assistere al viraggio tipico di alcuni antociani: bluastro con l’ammoniaca, verde-azzurro con il carbonato di sodio, fuxia con l’acido cloridrico e più rosso con il solforico (vedi foto, scattata da mio fratello che ringrazio).

PARMA BELL'ARMA

Ho ripreso da due giorni la frequenza dei corsi all’università di Venezia: quindi levataccia alle cinque, treno alle 6.13 da Polpet, arrivo a Venezia verso le 8.10, colazione al Cantòn con il buon Gianluca e il resto della compagnia, lezione dalle 9… tra fisica e chimica organica II…

“Chiaro fin qua?” ripete ogni tre parole il professore, aggiungendo un qualcosato d’etile ottimo per le condensazioni alcoliche.

Domenica, per suggellare questo periodo di (non) vacanza, ho partecipato ad una magnifica trasferta a Parma al seguito di Attilia , instancabile organizzatòra di eventi fuori porta dal tono eno-gastronomico-culturale. E sia!

Partiti dal piazzale della stazione di Belluno alle 6 del mattino, siamo arrivati a destinazione a metà mattinata.

Visita al Teatro Farnese, alla Cattedrale, al Battistero, all’antica Spezieria (con una collezione di storte e gli erbari del Matthioli), deliziando gli occhi alla vista delle opere del Correggio, e deliziando il palato degustando salumi, formaggi e gnocchetti alla trattoria Trivelloni in San Rocco di Busseto (urge presto un nuovo pellegrinaggio).

Essendo in zona, non poteva mancare una visita alla casa natale di Giuseppe Verdi, a Le Roncole.

Parma bell'arma, ha cantato Emilio accompagnandosi con la chitarra di Luca, ricordando le gesta del nonno che ha partecipato insieme ad altri valorosi capeggiati da Guido Picelli alla difesa di Parma del 1922, contro le squadre fasciste capeggiate da Balbo che passò l'Atlantico, ma non passò Parma...

L'evento storico è ricordato da un monumento in granito, sul quale sono riportati i nomi degli eroici combattenti per la libertà, la mappa della città con le barricate e i versi di Attilio Bertolucci che celebrano non senza partecipata commozione l'eroica resistenza di una città intera alla barbarie liberticida che di là a poco avrebbe travolto l'Italia. 

Peccato per il deplorevole stato di abbandono del monumento, dimenticato alla mercé del tempo e delle intemperie dalla corta memoria di chi tinge d'azzurro la cravatta (e ancora un po' anche le mutande) e certo non gradisce ricordare che in altri tempi la libertà era difesa sventolando il rubrum vexillum (... triumphandum est, cantava ancora Emilio traducendo in latino il testo di un noto canto di lotta). 

Poi il viaggio ci ha condotti a Trento, dove abbiamo lasciato Lara, la Carlina, che ivi studia matematica.

Il ritorno a casa, a mezzanotte, ha segnato la fine di un’estate dai contorni altalenanti, sballottata tra eventi tristi (lutti, amici in brutte situazioni, e per ultimo la malattia), piacevoli (qualche rara, troppo rara, camminata in montagna) e appaganti (gli esami superati e il corso con Manuel De Sica – grazie Max!).

Meglio pensare al domani, agli orbitali molecolari, ad una formula bella ed elegante che spiega tutto: questa è la verità. Così disse il professore.

RICONOSCIAMO IL DOPPIO LEGAME

I saggi di riconoscimento dei gruppi funzionali sono delle semplici ed efficaci prove di laboratorio che permettono, solo operando con reagenti e vetreria, di evidenziare la presenza o meno di uno o più sostituenti in una molecola organica.

Appartengono a questa classe di prove anche i saggi di Tollens, di Fehling e di Benedict, specifici per le aldeidi (contenenti il gruppo aldeidico –CHO) e utilizzati per determinare la presenza in soluzione acquosa di zuccheri riducenti (che contengono appunto il gruppo aldeidico).

Anche i legami doppi e tripli costituiscono le funzioni specifiche della classe degli alcheni e degli alchini rispettivamente, idrocarburi alifatici insaturi.

Per mettere in evidenza la presenza del doppio legame si ricorre spesso al saggio con il bromo.

Ad un campione di composto incognito si aggiungono poche gocce di soluzione di bromo (dal caratteristico colore rossiccio) in tetracloruro di carbonio: se sono presenti composti insaturi, il colore rosso scompare istantaneamente e la soluzione rimane limpida. Questo è dovuto al fatto che il bromo reagisce con il doppio legame del composto insaturo formando l’alcano corrispondente (idrocarburo alifatico saturo) dibromurato.

Altra prova interessante da fare con gli alcheni per mettere in evidenza il doppio legame è la reazione con permanganato di potassio (KMnO₄) in soluzione acquosa diluita: aggiungendone poche gocce ad un campione di sostanza ignota, se questa ha doppi legami, si assiste ad un cambiamento di colore dal violetto al marrone.

Si forma il diolo corrispondente (composto contenente due gruppi ossidrilici –OH, tipici degli alcoli) e il biossido di manganese (MnO₂, responsabile del colore marroncino).

Ad esempio, consideriamo un alchene come il tricloroetilene, commerciato come trielina e usato come smacchiatore: CCl₂=CHCl

Aggiungendo il permanganato in soluzione acquosa si nota il viraggio dal violetto al marroncino, dovuto alla formazione di tricloroetandiolo: CCl₂(OH)–CHCl(OH)

CCl₂=CHCl → [KMnO_4(aq)]→ CCl₂(OH)–CHCl(OH) [+ MnO_2(aq)]

Inutile dire che oltre ad aver visto l’esperimento nei laboratori all’università, l’ho pure replicato in casa (vedi foto: nella beuta c'è il permanganato, nella provetta la trielina)…

Aggiungo poi un’altra considerazione. La trielina in eccesso si deposita sul fondo della provetta: essa è infatti più densa dell’acqua, come si nota dalla netta separazione delle fasi. Immaginate ora che per decenni la trielina, dopo essere stata utilizzata nelle nostre lavasecco, finiva tranquillamente scaricata nei fiumi, e di lì in mare… un professore a lezione raccontava di come sul fondo del mare ci sia uno strato di trielina (e questo fa pensare a quante tonnellate di composto siano state scaricate indebitamente nel corso degli anni), strato che ovviamente ha un effetto molto negativo sull’ecosistema. Per fortuna che ce ne siamo accorti e sembra si possa rimediare al danno arrecato, cominciando a non scaricare più trielina e altri solventi clorurati nell’ambiente, ma a raccoglierli e riciclarli.

Noi in Italia questo lo facciamo già… ma non tutti i paesi che si affacciano sul Mediterraneo dimostrano una tale sensibilità ecologica… e sono i medesimi paesi con i quali taluni governanti sbandierano legami di amicizia, promettendo risarcimenti miliardari (nonostante il periodo critico per molti qui) e speculando sulle tristi sorti di chi da quegli stati cerca di scappare. Oltre alla mancata salvaguardia dell’ecosistema marino, in quei territori manca pure ogni forma di tutela dei più elementari diritti umani: ma questo con i doppi legami degli alcheni c’entra ben poco.

ALLA NATURA E ALLA RAGIONE

Ho sostenuto questa mattina l’esame di chimica organica I.

La malattia, con le sue febbri, le sue mialgie e la cefalea aveva sottratto tempo e preziose energie allo studio, ma tant’è.

Ho dedicato quattro giorni intensi al ripasso della reattività delle molecole organiche, e alcune ore (fin la sera tardi) le ho condivise con Andrea, mio paesano e compagno di studi a Ca’ Foscari.

Confesso che ero partito da casa con l’idea di farmi un giro a Venezia, non ero sicuro della mia preparazione… la chimica organica è una materia che merita una vita di studio e di dedizione: io ho ripassato il programma in quattro giorni.

Sic rebus stantibus, sostengo la prova scritta, compilo il compito in anticipo sul tempo di consegna e alla fine riesco pure a conseguire un voto eccellente.

Al di là dell’esame, studiare chimica organica è bello perché essa è allo stesso tempo un inno alla Natura e alla Ragione.

Un inno alla Natura perché essa (la chimica organica) è un mezzo privilegiato per contemplare la complessità, la varietà e la ricchezza delle molecole alla base della vita e dei sistemi viventi; un inno alla Ragione perché permette di prendere coscienza della potenza e dei limiti dello strumento di cui l’uomo è dotato per descrivere e comprendere ciò che lo circonda, scoprendone l'estrema semplicità di fondo...

Su novanta elementi chimici presenti in natura, solamente sei elementi stanno alla base del 90% delle molecole della vita e sono carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo e zolfo.

Le regole con le quali questi elementi si combinano a dare milioni di composti differenti per caratteristiche e reattività non sono complesse, e si riducono a una dozzina o poco più.

Ho raccolto in queste righe uno scambio di opinioni piacevole che ho avuto con Marta, una carissima amica, insegnante di matematica, la quale trova la chimica molto bella ma allo stesso molto complessa. Rifletteva sul fatto che la matematica si usa molto in chimica, e in modi che la sorprendono (ovvero sorprendono più il matematico che il chimico).

Lascia stupefatti come la matematica si adatti benissimo alle scienze come la chimica, e permetta di scoprire cose nuove che emergono in un primo momento dalla riflessione teorica e non dalla pratica… poi indagando meglio l’aspetto pratico si deve tuttavia rendere ragione… alla Ragione.

Nell’esame che ho sostenuto stamattina di matematica ce n’era poca, però bisognava ragionare tantissimo tenendo conto delle proprietà degli elementi in gioco o di loro aggregati dalle particolari proprietà (gruppi funzionali): un po’ come nel gioco degli scacchi. Dati tot pezzi su una scacchiera di sessantaquattro caselle bianche e nere, su questa devono essere mossi secondo determinate regole. Così è la chimica organica, così è la matematica.

Il modo di rappresentare una molecola, elaborato dai chimici nel corso dei decenni, ne mette in risalto al tempo stesso la struttura ma anche la reattività, due realtà intimamente collegate e inscindibili: ciascun formalismo è un libro aperto che bisogna imparare a leggere, come la musica sul pentagramma… scarabocchi per l’ignorante, armonia per l’intenditore, possibilità di trasformare la materia per il chimico.