Molecole

Avogadro: un semplice programma per disegnare molecole

Nel mio sito sulla Didattica della Chimica avevo, molti anni fa, recensito Avogadro, un semplice programma per disegnare molecole. Alla pagina avevo inserito un semplice screencast che mostrava la semplicità d’utilizzo del tool. Purtroppo si basava su Java script e Adobe Flash, per cui non è più visibile: lo riporto, aggiornandolo, in questa “pillola”.

Non è più solo il più famoso chimico italiano Amedeo, ma ora è anche un software per la modellazione molecolare.

Avogadro è un progetto open source multipiattaforma nato da poco tempo nell’ambito del progetto Open Molecules e giunto, ad oggi alla versione 1.20.

Avogadro, come è detto, è multipiattaforma ed è quindi disponibile per ambienti Windows, MacOS X e Linux. Anzi, nasce proprio come applicazione Linux, per cui il porting in ambiente Windows denuncia in alcuni momenti una certa instabilità. Ma stiamo parlando ancora di una versione beta.

Per ora il programma è disponibile in italiano, oltre che in altre lingue.

Avogadro consente di disegnare molecole semplici e complesse con una notevole velocità di esecuzione e con una buona semplicità d’uso. Le molecole possono essere rappresentate in diversi modi, come ad esempio “balls & sticks”, orbitali, sfere di Van der Waals, superfici, anelli, legami ad idrogeno.  E’ disponibile una vasta scelta di frammenti, i principali dei quali sono disponibili subito in un menu a tendina, con la possibilità di scegliere legami semplici, doppi e tripli.

Le molecole create possono essere manipolate a piacere, possono essere lette le distanze interatomiche, orientati gli angoli di legame, definiti con precisione i centri delle stesse.

Alcune estensioni consentono di produrre animazioni su percorsi personalizzati, ottimizzare la geometria e calcolare le energie.

Le molecole possono essere salvate in diversi formati, compresi i più noti come PDB, MDB, Gaussian e possono essere esportate in formato grafico JPG, PNG e BMP.

Per quanto riguarda l’importazione il programma si basa su Open Babel in grado di leggere e convertire oltre 80 formati.

Trattandosi di un prodotto aperto, Avogadro consente a sviluppatori di creare dei plugin per diverse funzioni.

Avogadro, disponibile per il download e informazioni al sito https://avogadro.cc  sembra un prodotto molto interessante, considerata la sua completa gratuità e per le notevoli potenzialità.

Cliccando sull’icona qui sotto si visualizzerà un breve webcast, fatto con la versione 0.81 in inglese,con la costruzione di semplici molecole.

 

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Nuovo Sistema Internazionale

La nuova definizione di mole

La mole (simbolo: mol) dal 1971 è entrata a far parte delle sette unità fondamentali del Sistema Internazionale (SI).

La mole è stata definita la quantità di materia che contiene un numero di particelle pari a quello degli atomi presenti in 12 grammi di Carbonio-12 (12C, l’isotopo del Carbonio più diffuso in natura).

Questo numero di particelle o insiemi delle stesse, quando espresso in mol-1, è detto numero o costante di Avogadro (NA), in ricordo dello scienziato italiano Amedeo Avogadro, ed è un numero molto grande:

NA = 6,02214076  ·1023 mol -1

da cui

1 mol = 6,02214076  ·1023 / NA

Una mole (1 mol) contiene 6,02214076·1023particelle (atomi, molecole, elettroni, protoni, neutroni e insiemi degli stessi).

Ad esempio, una mole di O2 (Ossigeno) contiene 6,02214076·1023 molecole; una mole di Fe (Ferro) contiene 6,02214076·1023 atomi di ferro.

Con questa definizione il valore della massa molare del Carbonio-12, M(12C), era pari a 0,012 kg/mol (12 grammi); ciò poteva ingenerare errori qualora, con ricerche sempre più raffinate, la stessa fosse determinata anche con minime differenze.

In altre parole, così come fatto per altre unità di misura, quali la lunghezza e la massa, la bontà del campione non poteva più essere considerata assoluta in quanto allora ed ancor oggi, non è possibile verificare sperimentalmente il numero esatto di atomi presenti in 0,012 kg (12 g.) di 12C.

Per questo motivo, nel 2018 la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) ha stabilito che dal 20 maggio 2019 le sette unità fondamentali del SI dovessero essere definite in relazione a sette costanti fisiche. Nel caso della mole, la costante è, appunto, il Numero o Costante di Avogadro

Il cambiamento del paradigma, nel caso della mole, è una nuova definizione del valore della massa molare del Carbonio-12, M(12C) che non è più noto ma si deve ricavare sperimentalmente.

Dal punto di vista pratico, invero, non cambia nulla a livello stechiometrico.

Per approfondire l’argomento e per conoscere come sia possibile definire sperimentalmente la mole, è interessante questa brochure del Consultative Committee for Amount of Substance – Metrology in Chemistry and Biology (CCQM): https://www.bipm.org/utils/en/pdf/si-mep/SI-App2-mole.pdf

Un’altra interessante brochure sulla nuova definizione elle unità fondamentali del SI è disponibile presso il sito dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM): https://www.inrim.it/ricerca-sviluppo/le-unita-di-misura/la-ridefinizione-del-sistema-internazionale-delle-unita-di

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