Meera Senthilingam

Questa settimana, ci dirigiamo in Francia e scopriamo un composto che ha colpito la salute di un noto comandante

Lars Öhrström

Il primo settembre 1870 fu un giorno triste per Charles Louis Napoléon Bonaparte. A Sedan, una piccola città francese vicino al confine belga, il comandante dell’esercito francese, Patrice de Mac-Mahon, fu ferito e l’imperatore malato e debole, meglio conosciuto come Napoleone III, dovette arrendersi e consegnarsi come prigioniero all’indomabile duo prussiano von Moltke e Bismarck. Così la guerra del 1870 fu persa e l’equilibrio di potere dell’Europa si inclinò significativamente verso est, e sappiamo tutti come finì.

Tutto questo è dovuto ai grandi depositi cristallini di ossalato di calcio che si erano formati nei reni di Napoléon? Probabilmente no: sembra che la guerra sia stata persa non appena dichiarata a causa della superiorità tecnica e organizzativa prussiana.

Tuttavia, l’imperatore non era molto desideroso di prendere le armi in primo luogo, con alcuni dei suoi consiglieri i principali guerrafondai. Quanto bene è stato in grado di resistere e contrastarli pur essendo afflitto dalla condizione molto dolorosa nota come calcoli renali è difficile sapere.

È più facile rivolgersi ai calcoli renali stessi, perché questi sono suscettibili a metodi dettagliati di interrogatorio scientifico come la diffrazione dei raggi X. Sono formati da due componenti semplici, ioni di calcio positivi, Ca2 + e ioni ossalato negativi, dando un composto abbastanza convenientemente noto semplicemente come ossalato di calcio.

L’acido ossalico è il tema di questo podcast e gli anioni di ossalato sono ciò che si ottiene, insieme agli ioni H+, quando si dissolvono i cristalli di questo acido forte nell’acqua. L’acido ossalico è una piccola molecola con la formula C2O4H2, ma è forse meglio rappresentato come HOOC-single-bond-COOH: solo due gruppi di acidi carbossilici uniti insieme per renderlo il più semplice di-acido organico. Si può sapere questa sostanza chimica come il composto che rende rabarbaro hanno quel tang acido speciale al gusto, ma si trova anche in spinaci e un certo numero di altre verdure che la maggior parte di noi felicemente mangiare. Fa anche parte del nostro normale metabolismo e si verifica completamente naturalmente nei nostri corpi.

Prende il nome da una pianta, l’acetosa comune, una piccola erba le cui foglie hanno un gusto acido distinto, rivitalizzante se ci si perde nei boschi, e che ha il nome latino Oxalis acetosella.

La caratteristica più distintiva di questa piccola molecola è la sua forma. Sembra un po ‘ come due Y messe insieme sovrapponendo le loro basi. Gli atomi di carbonio sono alle due intersezioni e gli atomi di ossigeno alle quattro estremità con i protoni (o ioni H+) appesi uno per uno su uno di questi ossigeni. Inoltre, è completamente piatto e quando ha perso i suoi protoni per diventare l’anione ossalato ha meno cariche situate su due dei suoi atomi di ossigeno.

La maggior parte delle applicazioni tecniche dell’acido ossalico pendono sulla sua planarità e carica negativa, così come i problemi renali di Napoléon. Nel periodo precedente alla battaglia di Sedan, von Moltke aveva impegnato con successo l’esercito francese con un classico movimento a tenaglia, attaccando da due lati piuttosto che al centro. Allo stesso modo, gli ioni di ossalato hanno due coppie di elettroni su ciascuno degli atomi di ossigeno negativi che attaccano facilmente, da due lati, qualsiasi ion metallico che viene a suo modo. E proprio come a Sedan, seguiranno più ioni di ossalato, circondando il metallo con due, tre o quattro ioni di ossalato a seconda delle sue dimensioni.

Questo effetto può essere utilizzato per rimuovere i composti di ferro indesiderati, in particolare la ruggine, dagli utensili da cucina e persino dal marmo. Come spazzini, l’acido ossalico o gli ossalati sono componenti di molte formulazioni tecniche di pulizia e tutte queste soluzioni presuppongono che i composti di ossalato di metallo formati siano solubili in acqua e quindi possano essere facilmente lavati via.

Non così ossalato di calcio. Gli ioni di calcio positivi amano davvero gli atomi di ossigeno ossalato più negativi, e a tal punto che a loro non importa se gli atomi di ossigeno ossalato portano una carica negativa o meno. Quindi non solo ci sarà un movimento a tenaglia in avanti verso uno ion di calcio, ma anche all’indietro, attaccandosi a un altro in quella direzione. Poiché ogni calcium di calcio è piuttosto grande, quattro ioni di ossalato si assembleranno attorno a ciascun ion metallico (rispetto a tre per il ferro), ciascuno attaccato ad altri due ioni di calcio nella direzione opposta. In questo modo l’ossalato di calcio crescerà in una rete infinita che sarà completamente insolubile in acqua. Mentre sempre più ioni di calcio e ioni di ossalato passano attraverso il rene, i cristalli cresceranno fino a quando la condizione diventa piuttosto dolorosa.

Ma non allarmatevi, a parte alcune condizioni mediche molto particolari, un normale, o addirittura elevato, apporto di ioni calcio e acido ossalico da fonti naturali non sembra aumentare il rischio di calcoli renali.

L’insolubilità degli ossalati trova anche uso nella tecnologia. Gli elementi delle terre rare, o lantanoidi, stanno diventando sempre più importanti in molte applicazioni tecniche. Spesso la prima fase della loro lavorazione e raffinazione, dopo una lisciviazione iniziale dai minerali, è quella di precipitare questi elementi come i loro ossalati, perché come con l’ossalato di calcio sono molto insolubili.

Oltre al suo sfortunato incontro con l’ossalato di calcio, Napoléon III è noto nella storia della chimica come l’istigatore dello sviluppo della margarina e per aver spinto per un metodo economico e pratico per produrre l’alluminio su scala industriale, ai suoi tempi il più costoso di tutti i metalli. Non ha visto questo obiettivo in seguito raggiunto, ma è notevole che la sostanza chimica che gli ha dato così tanto dolore, l’acido ossalico, è anche usata per fare e colorare lo strato di ossido duro, resistente all’abrasione e alla corrosione – noto anche come rivestimento anodizzato-che è ora così importante in molte delle nostre applicazioni di alluminio.

Meera Senthilingam

Così salute e industria si sono riuniti. Questo è stato Lars Öhrström della Chalmers Tekniska Högskola in Svezia che ti ha portato la chimica debilitante dei reni dell’acido ossalico. La prossima settimana, Lars torna con un composto pienamente in grado di proteggersi.

Lars Öhrström

Non è chiaro quando il ferrocene sia stato prodotto per la prima volta, ma sembra che sia stato registrato come “fango giallo” alla fine degli anni ‘40 dai tecnici di processo che ispezionavano i tubi di un cracker Union Carbide, che è stato utilizzato nella produzione del piccolo ciclopentadiene idrocarburico dal diciclopentadiene.

Ha causato molto scalpore, poiché nessuna molecola stabile composta solo da un idrocarburo e un metallo di transizione era nota prima, e questo composto poteva essere mantenuto in aria a temperatura ambiente senza accendersi spontaneamente. Sopravvisse anche incontrando tali famigerati assassini di molecole organometalliche come acqua, acidi o basi.

Meera Senthilingam

E scopri la chimica che consente questo nella chimica della prossima settimana nel suo elemento. Fino ad allora, grazie per l’ascolto, sono Meera Senthilingam