La CHIMICA è quella disciplina che studia le ... · STABILITÀ DELLE MOLECOLE Tutte le sostanze...
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La CHIMICA è quella disciplina che studia le trasformazioni della MATERIA, che è tutto ciò che possiede
una massa e occupa un volume. Essa si suddivide in diverse parti:
1. Chimica Generale;
2. Chimica Inorganica;
3. Chimica Organica;
4. Chimica Cosmetologica;
5. Cosmesi Applicata;
anche se il nostro corso di studio si concentrerà solo sulle prime tre.
La materia si può presentare in 3 diversi stati fisici:
STATI DI AGGREGAZIONE
stato caratteristiche
solido
possiede forma e volume propri; è
praticamente incomprimibile; presenta
spesso struttura cristallina che si riflette
nella forma geometrica regolare
le particelle sono molto vicine tra loro, con
limitatissime possibilità di movimento, a
causa di forze di coesione di elevata
intensità
liquido
possiede volume proprio; è
praticamente incomprimibile; assume
la forma del recipiente che lo contiene
le particelle sono più distanziate rispetto al
caso di un solido e posseggono una
maggiore possibilità di movimento,
essendo le forze di coesione meno forti
aeriforme
non possiede forma e volume propri; si
comprime facilmente; tende a occupare
tutto il volume del recipiente che lo
contiene
le particelle hanno distanze reciproche
molto elevate, per cui l'influsso delle forze
di coesione è minimo; esse sono quindi
dotate di movimento rapido, continuo e
disordinato
La materia può anche essere suddivisa in due distinte categorie:
1. Le Sostanze Pure
2. I Miscugli
1. Una sostanza si dice pura se la sua composizione chimico‐fisica è la stessa in ogni sua parte, è cioè
uniforme. Queste sostanze comprendono:
A. Elementi: Sostanze formate da atomi dello stesso tipo. Sono i Metalli, Non‐metalli e i Semimetalli
B. Composti: Sostanze formate da uno o più elementi diversi fra loro. Esempi: Acqua (H2O), Sale da
cucina (NaCl).
2. I miscugli o miscele sono aggregati di due o più sostanze le cui particelle si mescolano intimamente senza
combinarsi chimicamente. In esse si distinguono i vari componenti (fasi), facilmente separabili con i vari
metodi di separazione. Esse possono essere:
A. Omogenee: Le sostanze che la costituiscono non si distinguono nel campione. Es: acqua
marina,aria, sangue
B. Eterogenee: Le sostanze che la costituiscono sono distinguibili nel campione. Es: acqua e olio.
Le miscele possono separarsi attraverso vari processi fisici: filtrazione, centrifugazione, decantazione ecc..
Dalla combinazione di circa un centinaio di atomi si formano molecole di sostanze completamente diverse
tra loro, che costituiscono la materia così come la vediamo. I vari atomi interagiscono tra loro attraverso dei
legami che prendono il nome di legami chimici, che si formano grazie a dei “gancetti” che ogni atomo
possiede per legarsi ad un altro, che come vedremo successivamente prendono il nome di “valenze“.
LEGAME
CHIMICO
È la più piccola parte di una sostanza, può essere
considerata come una minuscola sfera costituita da una parte centrale (nucleo), circondata da elettroni che ruotano attorno al nucleo.
ATOMO
RIASSUMENDO:
All’interno di un atomo
troviamo 3 tipi di particelle
subatomiche:
1. ELETTRONI
particelle dotate di
carica negativa
2. PROTONI
particelle dotate di
carica positiva
3. NEUTRONI
particelle prive di
carica
In un atomo il numero di elettroni è uguale a quello dei protoni; per questo motivo si dice che l’atomo è
ELETTRICAMENTE NEUTRO
DOVE SI TROVANO GLI ELETTRONI??? Gli elettroni girono attorno al nucleo, proprio come i pianeti girano attorno al sole, e si trovano negli
ORBITALI.
L’orbitale è la regione dello spazio attorno al nucleo dove è massima la probabilità di trovare un elettrone
Un orbitale può contenere al massimo 2 elettroni
Esistono diversi TIPI di orbitali, che differiscono per la forma e il contenuto energetico:
1) s
2) p
3) d
4) f
ORBITALE di tipo “s”Forma sferica
Può contenere al massimo 2 elettroni
ORBITALE di tipo “p”Esistono 3 tipi di orbitali p che differiscono per l’orientamento nello spazio
Forma di 2 gocce simmetriche al nucleo
Possono contenere al massimo 6 elettroni, 2 per ciascun orbitale.
ORBITALE di tipo “d”Esistono 5 tipi di orbitali d che differiscono per l’orientamento nello spazio
Possono contenere al massimo 10 elettroni, 2 per ciascun orbitale.
ORBITALE di tipo “f”Esistono 7 tipi di orbitali f che differiscono per l’orientamento nello spazio
Possono contenere al massimo 14 elettroni, 2 per ciascun orbitale.
Maggiore è il numero di elettroni in un atomo e più orbitali ci saranno.
Lo spazio attorno al nucleo, in cui vi sono gli elettroni, è inoltre suddiviso in livelli energetici.
Gli elettroni presenti nell’ultimo livello energetico, ovvero in quello più esterno e a maggiore energia, sono
detti elettroni di valenza.
La tavola periodica degli elementi (o semplicemente tavola periodica) è lo schema con il quale vengono ordinati gli elementi chimici sulla base del loro numero atomico Z (numero di protoni) e del numero di elettroni presenti nell'orbitale atomico più energetic0 (elettroni di valenza).
I nomi dei SIMBOLI CHIMICI degli elementi derivano dal latino:
Rame Cu: Cuprum ai tempi dei romani veniva estratto dall’isola di Cyprum;
Francio Fr, Americio Am: dalla nazionalità di coloro che li scoprirono;
Elios He: dal greco Helios (Sole) ;
Einstemio Es, Fermio Fm: dal nome di uno scienziato;
Oro Au: Aurum;
Sodio Na: Natrium……
I SIMBOLI CHIMICI delle MOLECOLE
Tutte le molecole sono scritte con lettere e numeri.
Es. Formula Bruta del glucosio: C6 H 12 O6
I numeri indicano la quantità di atomi presenti.
Es. Formula struttura
Gli elementi che appartengono allo stesso gruppo hanno lo stesso numero di elettroni di valenza, quindi lo
stesso comportamento chimico
Gli elementi che appartengono allo stesso periodo hanno lo stesso numero di livelli energetici
Gli elementi nella tavola periodica sono classificati in:
METALLI: hanno la tendenza a cedere elettroni trasformandosi in cationi. Sono ottimi conduttori,
malleabili e duttili.
NON METALLI: tendono ad acquistare elettroni trasformandosi in anioni. Non conducono calore
SEMIMETALLI o metalloidi: proprietà intermedie tra metalli e non metalli
I lantanidi e gli attinidi sono metalli dal colore bianco argenteo, molto reattivi , e chiamati comunemente
terre rare. La maggior parte sono ottenuti per via chimica. Presentano gli orbitali f.
STABILITÀ DELLE MOLECOLE
Tutte le sostanze tendono alla stabilità.
Le sostanze formate da singoli atomi in natura sono rare perché sono instabili, e tendono a raggiungere la
stabilità attraverso la formazione dei LEGAMI CHIMICI, con atomi uguali o diversi.
Solo gli elementi dell’8° gruppo della tavola periodica, i GAS NOBILI, nonostante siano presenti in natura
come gas monoatomici, sono stabili. Infatti hanno scarsa tendenza a legarsi perché hanno il guscio di
valenza completo.
LEGAME CHIMICO: È l’unione tra due o più atomi che ha lo scopo di far raggiungere ad ogni atomo
coinvolto nel legame l’OTTETTO ovvero 8 elettroni nel livello energetico più esterno
STABILITA’
I gas nobili sono stabili e non formano legami perché sono gli unici elementi con 8 elettroni di valenza
Legame chimico COVALENTE: Si verifica quando si ha la condivisione di una o più coppie di elettroni tra due
atomi uguali o diversi. È un legame molto forte
Legame chimico IONICO: Si verifica quando si ha il trasferimento di elettroni da un atomo ad un altro, ed
esattamente da un metallo ad un non metallo. È la forza di attrazione che tiene uniti gli ioni di segno
opposto. È un legame molto forte
Caratteristiche dei composti ionici allo stato liquido: Quando il composto ionico è allo stato liquido, ogni
ione è circondato da ioni di segni opposto; per le caratteristiche proprie dei liquidi, gli ioni non sono
vincolati a posizioni fisse, ma possono muoversi attraverso il liquido. Ciò spiega perché i composti ionici allo
stato liquido sono in grado di condurre corrente elettrica. Si ha, perciò, un passaggio di corrente quando
delle particelle cariche si muovono. Se nel liquido si immergono due elettrodi aventi cariche di segno
opposto, gli ioni positivi migrano verso l’elettrodo negativo, mentre gli ioni negativi vanno verso l’elettrodo
positivo.
ELETTROLISI ED ELETTROLITI
L'elettrolisi è un processo che trasforma l’energia elettrica in energia chimica. In altre parole si usa l'energia
elettrica per far decorrere una reazione chimica che non avverrebbe spontaneamente.
Subiscono elettrolisi tutte quelle sostanze che, in soluzione, si scompongono in ioni.
Queste sostanze vengono dette elettroliti e le loro soluzioni, soluzioni elettrolitiche.
Sono elettroliti: gli acidi, le basi ed i sali, nonché l'acqua stessa che è un solvente adatto a sciogliere i
composti ionici.
Gli Elettroliti
Un elettrolita è un conduttore ionico, ovvero un composto in grado di condurre corrente elettrica.
Se il composto viene versato in acqua si trasforma in ioni, che vagano in modo disordinato nella soluzione.
CORRENTI GALVANICHE
I fenomeni ionici, cioè quelli direttamente correlati alla migrazione degli ioni, vengono oggi diffusamente
impiegati in medicina ed in estetica.
Il corpo umano è come una spugna inzuppata di acqua, in cui sono disciolti molti elettroliti: principalmente
sali di sodio e di potassio.
La pelle, se viene sottoposta ad una corrente continua per mezzo di due elettrodi, si comporta esattamente
come la soluzione di cloruro di sodio in acqua.
Queste deboli correnti continue sono dette correnti Galvaniche, e sul corpo umano determinano due tipi di
effetti:
1. Spostamento degli ioni; su questo principio è basato un trattamento medico ed estetico detto
“ionoforesi”.
2. Reazioni chimiche che si verificano agli elettrodi; su queste reazioni è basato il principio delle
tecniche di disincrostazione cutanea, di depilazione operate con la corrente.
Ionoforesi
In campo estetico, la ionoforesi viene utilizzata per veicolare nel corpo delle sostanze allo scopo di
combattere: la cellulite, le vene varicose e talune congestioni che causano adiposità localizzate.
Il trattamento consiste nell’applicare negli strati profondi della pelle quelle stesse sostanze che, in genere,
si somministrano al corpo per via topica o farmacologica.
La durata e la frequenza del trattamento varia a seconda dei casi; in genere le sessioni sono di 30 minuti.
Ionoforesi
È l'introduzione nell'organismo di sostanze chimiche benefiche ionizzabili, cioè che sciolte in acqua si
dissociano in ioni.
Il principio su cui è basato l'apparecchio per effettuare questo trattamento è l’elettrolisi.
Si applicano sul corpo umano due elettrodi collegati ai due poli opposti di un generatore di corrente
galvanica; questi elettrodi sono costituiti da due placche metalliche di stagno o di peltro; essi, non vengono
posti a diretto contatto con la cute, ma sono separati da questa mediante una spugnetta. La spugnetta,
interposta tra l'elettrodo e la pelle, viene inzuppata con il prodotto ionizzabile.
La corrente elettrica, che va da un polo all'altro attraversando la regione di pelle interposta, trascina gli ioni
del prodotto all'interno dell'organismo tra i due elettrodi, in quanto ogni ione cercherà di raggiungere
l'elettrodo di segno opposto.
Il viaggio degli ioni è lento: per penetrare essi impiegano circa 20‐30 minuti e se, dopo che è trascorso
questo periodo di tempo, si interrompe il passaggio della corrente, gli ioni non verranno più attirati
dall'elettrodo di segno contrario e resteranno imprigionati all'interno dei tessuti in cui sono penetrati.
L'effetto ottenuto è la penetrazione del prodotto, che in questo modo raggiunge facilmente anche le cellule
più profonde in modo efficace ed indolore. Nessun prodotto oleoso è ionizzabile, per cui nessun olio può
essere usato per un trattamento ionoforetico; a meno che il prodotto non sia una emulsione del tipo olio in
acqua.
Disincrostazione cutanea
La pelle viene imbevuta di una soluzione di sali e principalmente di cloruro di sodio (NaCl); applicando su di
essa due elettrodi collegati con i due poli opposti di un generatore di corrente galvanica, si osserva che,
all'elettrodo negativo, si forma della soda caustica (NaOH) la quale, emulsionandosi con i grassi cutanei, ha
un effetto detergente e contemporaneamente svolge anche un'azione disincrostante e depilante.
Questo effetto di distruzione delle cellule morte, o dei bulbi dei peli, è prodotto proprio dalla soda che si
sviluppa all'interno dei tessuti per azione della corrente.
Quali soluti in acqua conducono corrente elettrica?
I soluti che conducono corrente elettrica e si dissociano in soluzione acquosa sono:
Gli ACIDI;
Le BASI;
I SALI.
ACIDI
Sono di sapore aspro
Corrodono facilmente molti metalli
Fanno diventare rosso il tornasole.
Gli acidi si dissociano in acqua liberando ioni H +
BASI
Hanno un sapore amarognolo
Sono saponose al tatto
Si mostrano corrosive solo per alcuni metalli
Fanno diventare blu il tornasole
Le basi si dissociano liberando in acqua ioni OH ‐
Poiché gli ACIDI FORTI liberano tutti gli H presenti nelle formule delle loro molecole sotto forma di ioni H+,
sono molto pericolosi se vengono a contatto con la pelle e quindi non vengono impiegati per uso
cosmetico. Fa eccezione l' ACIDO GLICOLICO che viene utilizzato per il peeling medico. Viene estratto dalla
canna da zucchero, barbabietola, uva immatura; È un agente esfoliante; Agisce indebolendo le capacità
leganti dei lipidi, permettendo la rimozione dello strato di pelle più esterno.
Gli ACIDI DEBOLI, invece non liberano tutti gli H presenti nelle formule delle loro molecole sotto forma di
ioni H+ e quindi possono essere impiegati per uso cosmetico, per esempio nei detergenti intimi, latti,
tonici,creme da giorno e da notte, maschere, fondotinta,bagni schiuma,prodotti per peeling estetico, ecc.
Esempi di questi acidi sono Acido lattico (max al 10%), Acido citrico, Acido acetico, che sono ottimi
esfolianti.
Poiché le BASI FORTI quando si dissociano liberano tutti i gruppi ossidrili OH presenti nella formula della
loro molecola sotto forma di ioni ossidrili OH‐ sono molto pericolosi se vengono a contatto con la pelle e
quindi non vengono impiegati per uso cosmetico. Es. Idrossido di Sodio, idrossido di potassio
Le BASI DEBOLI invece non liberano tutti gli OH presenti nelle formule delle loro molecole sotto forma di
ioni OH‐ e quindi possono essere impiegati per uso cosmetico in tutti quei casi in cui si rende necessaria una
certa basicità o alcalinità sulla superficie cutanea (TRIETHANOLAMINE utilizzata come Neutralizzante
dell'acidità o come Alcalinizzante, regolatore del pH). Es. Idrossido di Calcio e idrossido di Ammonio
La Trietanolammina è usata nel make –up come equilibratore del pH. La max concentrazione è 2,5%.
Agisce facilitando la formazione di emulsioni nei bagnoschiuma.
I SALI
Quando vengono a contatto un acido e una base e le loro forze si annullano formando acqua si verifica una
reazione, che si definisce di NEUTRALIZZAZIONE.
Se agiscono un acido ed una base della stessa corrosività si forma un sale neutro.
Na+OH‐ + H+Cl‐ H2O + NaCl
Se mescoliamo 1 litro di acido debole con un litro di base forte le due corrosività non si annullano ed il sale
che si forma è basico.
H+CN‐ + Na+OH‐ NaCN + H2O
Cianuro di sodio
Se mescoliamo 1 litro di acido forte con un litro di base debole le due corrosività non si annullano ed il sale
che si forma è acido.
H+Cl‐ + NH4OH NH4Cl + H2O
Cloruro di ammonio
Esempi di Sali in Cosmetica
Citrato di Zinco (Antitartaro per dentifrici) poiché induce la formazione di una pellicola protettiva;
Solfito di sodio (Conservante alimentare);
Solfato di Sodio (Viscosizzante di detergenti) evita che i detersivi si solidifichino ;
Silicato di Alluminio (Abrasivo) sono capaci di incorporare acqua, si ritrovano in maschere, fanghi.
Assorbono il sebo e levigano la pelle grazie alla presenza di microgranuli;
Solfato di Alluminio (Astringente,Antitraspirante) max 2%;
Cloridrato di Alluminio (Deodorante) ha la capacità di ridurre il sudore (max 5%);
Cloruro di Sodio (Viscosizzante di detergenti) aumenta la bagnabilità delle superfici (tensioattivo);
Il pH
E' possibile esprimere in modo semplice e chiaro il grado di acidità o alcalinità (basicità) di una soluzione
acquosa utilizzando una scala numerica (SCALA DEL pH) che mediante l'uso di un semplice numero, ci
permette di esprimere direttamente se una soluzione è:
ACIDA
BASICA o ALCALINA
NEUTRA
Il pH esprime la quantità di ioni H+ presenti in una soluzione.
La scala del pH presenta valori da 0 a 14.
Valori del pH
Per pH = 7 la soluzione è Neutra: la quantità di ioni H+ è uguale a quella degli ioni OH‐
Per pH < 7 la soluzione e Acida: la quantità di ioni H+ è maggiore a quella degli ioni OH‐
Per pH > 7 la soluzione è Basica o alcalina; la quantità di ioni H+ è minore a quella degli ioni OH‐
Determinazione del valore del pH
Per determinare sperimentalmente il pH, il metodo più semplice e quello di usare degli Indicatori di pH,
sostanze che cambiano colore a seconda che si trovino in soluzione acida o basica.
Attualmente in commercio vi sono delle cartine trattate con Indicatori Universali che permettono variazioni
cromatiche in tutta la scala del pH.
Tali variazioni, se confrontate con i valori standard, indicano il pH corrispondente alla soluzione.
Per determinazioni più accurate si ricorre verso apparecchi detti Piaccametri.
Per i cosmetici, si può procedere direttamente o previa diluizione del prodotto in acqua.
Si può misurare il pH dell'acqua e di tutto ciò che è solubile in essa.
Non si può misurare, ad esempio, il pH di un olio poiché insolubile in acqua.
Valori di pH delle preparazioni cosmetiche
DETERGENTE INTIMO 4.5
LATTE DETERGENTE 6/7
TONICO 4.5/5.5
SHAMPOO 4.5/5
BALSAMO 4.5
CREMA CORPO 5.5/6.5
CREMA ESFOLIANTE CORPO 4
CREMA VISO 5.5/6.5
GEL DOCCIA 5.5/6.5