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Il ciclo del carbonio è il processo di scambio di carbonio tra l'atmosfera, gli oceani, la biosfera e la litosfera. È un ciclo biogeochimico fondamentale per la vita sulla Terra.

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La fotosintesi, la respirazione e la combustione sono tre processi che determinano il ciclo del carbonio.

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Fotosintesi

Le piante catturano il carbonio presente nell'atmosfera e lo trasformano in energia chimica.

Respirazione

Gli animali e gli organismi viventi rilasciano anidride carbonica nell'atmosfera.

Decomposizione

I microorganismi decompositori trasformano la materia organica in anidride carbonica.

Deposizione del carbonio organico

Il carbonio si deposita nei sedimenti carbonatici.

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Il riconoscimento di alcani ed alcheni può essere effettuato in laboratorio con due saggi:

saggio di Bayer;

saggio con lo iodio.

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Procedimento

In 7 provette, contenenti idrocarburi liquidi a legame semplice e doppio, sono state inserite 2 gocce di KMnO₄. Gli idrocarburi erano: etere di petrolio, n.esano, n.eptano, cicloesano, m.pentano , cicloesene , 1-esene.

Nel caso di alcani ( legame semplice) il colore viola rimaneva invariato. Nel caso di alcheni ( legame doppio) si formava un precipitato marrone.

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Reazioni degli alcheni con permanagnato di potassio.

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Reazioni degli alcheni con permanagnato di potassio.

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Meccanismo di reazione del

1-esene con permanganato di potassio.

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In 7 provette, contenenti idrocarburi liquidi ( a legame semplice e doppio), è stata inserita 1 pallina di iodio. Lo iodio se si lascia all'aria non passa allo stato liquido ma areiforme (sublimazione) e non scioglie in acqua.

In presenza di alcani persisteva il colore viola; con gli alcheni si formava un precipitato marrone.

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Meccanismo di reazione dello iodio con 1-cicloesene e 1-esene

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Il carbonio nell'acqua

versare l'acqua del rubinetto in 3 beute;

aggiungere 4 gocce di blu di bromotimolo;

tenere una beuta (1) come confronto;

porre un tappo su una beuta (2);

mettere la beuta (2) e (3) sulla piastra e portare ad ebollizione.

Al termine dell'esperimento tutte e 3 le beute hanno mantenuto il colore azzurro iniziale.

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Se si soffia con una cannuccia su una delle beute contenenti blu di bromotimolo, la soluzione vira da celeste a blu/ verde-giallo.

Il blu di bromotimolo è un indicatore sensibile a piccole variazioni di pH. E' blu a pH 7,6 e vira al giallo a pH 6 ( per esempio in presenza di anidride carbonica)

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Versare il saccarosio in un becher, sotto cappa; versare l'acido solforico e osservare.

Lo zucchero subirà una trasformazione: diventerà prima giallo, marrone ed infine nero. Al termine si otterrà solo carbone perchè l'acido solforico rimuove l'acqua (presenza di fumo) e lascia la struttura in carbonio. C'è una reazione esotermica.

Disidratazione del saccarosio

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄→ 12H₂O + 12C + SO₃

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Mettere lo zucchero all'interno di una provetta e riscaldare con una fiamma. Si forma il caramello che poi assume una colorazione nera perchè l'acqua che si forma evapora e lascia la struttura in carbonio.

Reazione della combustione del saccarosio

C₁₂H₂₂O₁₁ + 1⁄2 O₂→ 12C + 12H₂O

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Latte e permanganato di potassio.

Nel latte è presente il carbonio con le proteine. Il permanganato di potassio è un agente ossidante (allo stato puro e non diluito). Avviene una reazione lenta. Il colore cambia passando da viola a rosso/marrone a nero. La reazione è esotermica.

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Il sistema periodico è una raccolta di ventuno racconti ispirati ad altrettanti elementi presenti nella tavola periodica di Mendeleev: argon, idrogeno... Questi elementi offrono lo spunto perché Levi possa narrare, in riferimento a ciascuno, un episodio della propria vita.

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Carbonio è l’ultimo racconto dell’opera:" Il sistema periodico" ispirata, come La chiave a stella, al mondo della

scienza e della tecnica.

Nel racconto Levi si sofferma sull’analisi romanzata dell’avventura di un atomo di carbonio.

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Viaggio di un atomo di carbonio ( Primo Levi)

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Viaggio di un atomo di carbonio ( Primo Levi)

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Il carbonio giace da centinaia di milioni di anni, sotto forma di roccia calcarea. Il banco calcareo di cui l’atomo fa parte si trova in superficie. Nell’anno 1840, un colpo di piccone lo staccò e gli diede l’avvio verso il forno a calce.. Venne arrostito affinché si separasse dal calcio. Il carbonio rimase attaccato a 2 dei 3 ossigeni e prese la via dell'aria.

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Viaggio di un atomo di carbonio ( Primo Levi)

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Viaggio di un atomo di carbonio ( Primo Levi)

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Fu colto dal vento, abbattuto al suolo, sollevato a dieci chilometri. Fu respirato da un falco, e fu espulso. Si sciolse per tre volte nell’acqua del mare, una volta in un torrente , e ancora fu espulso. Viaggiò col vento per otto anni...(Il carbonio è quindi un elemento chiave della materia vivente.)

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Viaggio di un atomo di Carbonio (Primo Levi)

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Viaggio di un atomo di Carbonio (Primo Levi)

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L'atomo di carbonio, fu dunque condotto dal vento, nell’anno 1848, lungo un filare di viti. Rasentò una foglia, e fu inchiodato da un raggio di sole. Questo è dovuto all’anidride carbonica, alla luce e al verde vegetale…Questo processo è stato “inventato” dalle piante. Il carbonio entra nella foglia, aderisce a una grossa molecola che lo attiva, viene separato dal suo ossigeno, combinato con l' idrogeno… ed infine inserito in una catena.

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Viaggio di un atomo di Carbonio (Primo Levi)

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Viaggio di un atomo di Carbonio (Primo Levi)

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Dall'anidride, presente per lo 0,04 % nell'aria, derivano tutti i viventi. Il carbonio fa parte di una struttura ad anello, un esagono quasi regolare. È entrato a far parte di una molecola di glucosio.

" Viaggiò dunque dalla foglia per il picciolo e per il tralcio fino al tronco, e di qui discese fino a un grappolo quasi maturo. Sfuggì alla fermentazione alcoolica, e giunse al vino senza cambiare natura."

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Viaggio di un atomo di carbonio (Primo Levi)

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Viaggio di un atomo di carbonio (Primo Levi)

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"È destino del vino essere bevuto, ed è destino del

glucosio essere ossidato" . Quest'ultimo non fu ossidato

subito: il suo bevitore se lo tenne nel fegato per più

di una settimana come riserva per uno sforzo

improvviso che fece inseguendo un cavallo che si

era adombrato.

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Viaggio di un atomo di Carbonio (Primo Levi)

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Viaggio di un atomo di Carbonio (Primo Levi)

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Successivamente la struttura esagonale venne eliminata; il "gomitolo" ridivenne glucosio e venne trascinato fino ad una fibrilla muscolare di una coscia, e qui spaccato in due molecole di acido lattico. L'ansito dei polmoni poté procurare l’ossigeno necessario ad ossidare con calma quest’ultimo. Una nuova molecola di anidride carbonica ritornò all’atmosfera. Ogni duecento anni, ogni atomo di carbonio che non sia congelato in materiali ormai stabili entra e rientra nel ciclo della vita, attraverso la porta della fotosintesi.

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Primo Levi, in questo racconto, segue il viaggio di un atomo di carbonio che è alla base della “chimica della vita”. Ci fa vedere come un atomo di carbonio possa passare appunto da una roccia a una foglia, a un essere umano, per poi diventare un gas dell’atmosfera. Anche il nostro corpo, è una struttura in perenne trasformazione.

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Le reazioni in cui è coinvolto lo ione bicarbonato nel nostro organismo avvengono in soluzione acquosa. L’acqua è una specie anfiprotica: può infatti comportarsi sia da acido che da base donando o accettando uno ione H⁺. Ad ogni reazione corrisponde un ben determinato valore di costante (K). Si ha un equilibrio quando le concentrazioni delle specie restano inalterate nel tempo. Una reazione si dice reversibile quando può avvenire in entrambe le direzioni. All'equilibrio la velocità della diretta e dell'inversa sono uguali.

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All'equilibrio la velocità della diretta e dell'inversa sono uguali. I fattori che possono modificare la velocità di una reazione sono: concentrazione, temperatura, presenza di un catalizzatore, lo stato di suddivisione dei prodotti, presenza di inibitori.