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BLOG: LA CHIMICA E LA SOCIETA'

Syndicate content La Chimica e la Società
Nell’Antropocene, l’epoca geologica attuale fortemente caratterizzata dalle attività dell’uomo, la Chimica ha il compito di custodire il pianeta e aiutare a ridurre le diseguaglianze mediante l’uso delle energie rinnovabili e dell’economia circolare.
Updated: 1 week 19 hours ago

L’alchimia: dal potere della parola alla nascita della chimica

26 June, 2020 - 09:09

Enrica Gianotti* e Aharon Quincoces**

Questo lungo periodo di confinamento ci ha dato l’opportunità di riflettere su alcuni argomenti che collegano diversi campi del sapere. E così che ci siamo posti una domanda, qual è la relazione tra scienza e lingua? È una domanda nata dalla rilettura del romanzo, Cent’anni di solitudine, di Gabriel Garcia Márquez: “Uno zingaro corpulento, con barba arruffata e mani di passero, che si presentò col nome di Melquíades, diede una truculenta dimostrazione pubblica di quella che egli stesso chiamava l’ottava meraviglia dei savi alchimisti della Macedonia” e poco più avanti “Esplorò la regione palmo a palmo, compreso sul fondo del fiume, trascinando i due lingotti di ferro e recitando ad alta voce l’esorcismo di Melquíades” [1].

La figura dell’alchimista spicca tra le righe legando scienza e parole. Potremmo pensare che si tratti di una risorsa narrativa, tuttavia l’alchimia e l’alchimista furono, nei tempi, proprio il legame tra parola e scienza in nuce. Furono un ponte e segnarono il passaggio tra due visioni del mondo che avevano come materiali di partenza l’uomo e la materia e le reciproche relazioni.

Ma prima di andare oltre dobbiamo fare alcuni passi indietro, in senso storico e cronologico.

Alchimia come protoscienza

Antiche sono le radici dell’alchimia, che possiamo rintracciare nel lontano VI millennio a. C.[2,3]. Un periodo in cui la manipolazione della materia, specialmente nella metallurgia, supponeva, per così dire, una chimica inconsapevole. Non sappiamo di certo come avveniva la trasmissione di un sapere che con ogni probabilità era basato sul fare e sulla ripetizione delle azioni: possiamo ipotizzare ragionevolmente che si trattasse di una trasmissione orale, poiché non abbiamo testi superstiti che diano prova di altro.

Non li abbiamo fino al periodo ellenistico in Egitto (dal 334 a. C.), quella terra che aveva affascinato i greci come culla di saperi segreti. L’Egitto è terra di convivenza tra religioni e saperi diversi, visioni cosmologiche divergenti che trovano il modo di convergere in sintesi. Egitto è anche terra di nascita della medicina e di una visione magica della realtà. Dalla mummificazione ai papiri magici, dalla religione politeista ai nuclei monoteisti del giudaismo passando dalle teorie platoniche e neoplatoniche, Egitto è la terra dell’alchimia. Con questa affermazione non dimentichiamo altre tradizioni alchimiche, cioè basate sulla manipolazione della materia in un stato pre-scientifico, come ad esempio in Cina, ma è la base per la sua diffusione come disciplina in Europa e Medio Oriente.

In Egitto si evolve questa prima consapevolezza pre-scientifica sulla manipolazione della materia in ambito metallurgico e medico, fatto che si può leggere nei primi testi nell’arco che va dal I al IV secolo d.C. Potremo dire che è la prima testimonianza del nesso tra materia e parola; anche se certamente vi è stato un legame con l’oralità, è la parola scritta quella che sancisce un nesso stabile e quasi eterno.

Parola e materia

Proprio dalla commistione tra incipiente ricerca di una più o meno consapevole manipolazione della materia e la sfera ideale rappresentata dall’incrocio tra magia, mistica e filosofia nasce il contatto tra materia e parola. In questo senso l’importanza dei testi veterotestamentari e la mistica che da essi scaturisce risulta determinante, in modo rilevante nell’evoluzione medievale dell’alchimia, fino alla nascita della chimica vera è propria [4].

È importante il nesso tra i concetti ideali di trasformazione della realtà e il potere della parola per capire la nascita e l’impatto dell’alchimia. Infatti la ricerca della trasformazione della materia, nel caso della trasformazione del piombo in oro, o della creazione attraverso la materia, come nel caso della ricerca dell’elisir di lunga vita, non è concepibile senza il nesso con il potere della parola: sono le parole quelle che danno carta d’identità alle cose; il mondo è quando è nominato. Tale è questo potere che le parole non finiscono o nel loro significato immediato, nascondono altri che a loro volta nascondono le chiavi della trasformazione. Molteplicità dei significati e ordine delle parole sono determinanti per scoprire la natura della materia e trasformarla nel senso desiderato: la ri-creazione del mondo avviene nella materia attraverso la potenza delle parole.

Difensore medievale di questa concezione mistica, attraverso le interazioni con la Cabbala [5], è Paracelso, personaggio tardivo ma di grande influenza [6]. Tuttavia è importante segnalare che questa interazione è più presente in ambito cristiano che in quello ebraico, allo stesso modo che prevale l’influenza, mediata, della Cabbala sull’alchimia; interazioni davvero marginali.

Evoluzione dell’alchimia

La perdita del valore propulsivo della parola

Dal XIII secolo a. C. il vincolo di potenza tra parola e trasformazione della materia, sopratutto i metalli, visse anche il progressivo deterioramento che si poteva aspettare dal  numero crescente di insuccessi. L’alchimia acquista maggiore consapevolezza di meccanismi materiali della trasformazione, fatto che determina, correlazione o conseguenza, anche un progressivo depotenziamento della parola. L’allargamento delle osservazioni produsse uno slittamento del quadro complessivo, alterando la prevalenza degli elementi, materia e parola, ma senza rompere ancora il vincolo.

L’alchimista di Pietro Longhi. 1757

Ultimo bastione della potenza della parola sono i colori e la loro relazioni con i metalli, dove i colori sono rappresentanti della caratteristica dei metalli. L’alchimia cerca allora di interpretare la realtà cercando nuovi scenari in cui i metalli (nella fattispecie e in ordine gerarchico verso l’alto, rame, ferro, stagno, piombo, mercurio, argento e oro)  sviluppano una forma gerarchica, pre-scientifica ancora, che rispecchia la struttura gerarchica dei pianeti conosciuti (anche qui in rapporto gerarchico, Venere, Marte, Giove, Saturno, Mercurio, Luna e Sole, questi ultimi pianeti perfetti), in un momento in cui le idee aristoteliche platoniche stanno per subire l’urto di nuove concezioni cosmologiche. Allo stesso tempo, il vincolo con la dimensione mistica del potere della parola è vivo nel rapporto con le emanazioni divine della realtà (7), la cui gerarchia si ordina da minore a maggiore grado di perfezione o avvicinamento alla divinità. Si tratta dunque di un rapporto mediato, interposto, in cui la parola non agisce più in modo diretto, mentre la materia prende forza e s’invola versa una futura, quasi, emancipazione dalla parola. Questa fase è un allineamento dei saperi ancora in una sola sfera o se vogliamo la concezione di un sapere che non è somma di saperi parziali ma un sapere organico che ingloba tutte le forme possibili. La separazione tuttavia è alle porte.

La nascita della chimica, la morte dell’alchimia

Alla fine del XV secolo e inizio del XVI, l’alchimia fece un altro passo in là nella propria evoluzione, vale a dire nella sua dissoluzione come proto-scienza. La chimica, considerata un ramo sussidiario della medicina, acquista autonomia definendo i propri contorni e contenuti. La materia è concepita allora sulla base di nuovi paradigmi. Sono fondamentali la determinazione di quantità, di componenti e di metodi controllati dall’inizio alla fine; così risultano fondativi i lavori, a metà del XVII secolo, di Robert Boyle (1627-1691), con il suo “Il Chimico Scettico” in cui ricusa il concetto greco di elemento e fornisce una nuova definizione di “elemento”  ovvero una sostanza che non si riesce a decomporre in altre sostanze più semplici [7], e di Georg Ernst Stahl (1659-1734) che interpreta la combustione e mette in piedi la teoria del flogisto, che verrà poi confutata successivamente da Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794).  È un quadro mentale in cui la materia si rende indipendente da ogni vincolo. Della parola resta solo l’ombra, fino a cristallizzare, quest’ombra, in simbolo di ogni elemento così come si presenta oggi la tavola periodica. La rottura è totale. L’alchimia muore partorendo la chimica come sapere a sé. Si conclude così una percorso durato secoli che descriveva il sapere come organico e dipendente da una visione teologica, fino a giungere, attraversando il medioevo e il Rinascimento, al pensiero antropocentrico e all’istituzioni di saperi specifici basati su metodi e definizioni di area di competenza. Le scienze e il mondo della lingua ripercorrono da quel momento vie parallele pur condividendo un metodo di lavoro e una meta condivisa di conoscenza sempre maggiore nei relativi campi disciplinari. Questa separazione, dicevamo, tra parola e materia rappresenta la fine di un rapporto e la morte dell’alchimia. Una morte che dà il via alla nascita della modernità. Ciò nondimeno non suppone la morte della parola e del suo potere. Proprio in questo momento nascono anche movimenti mistici ed esoterici che hanno percorso i secoli e che rimangono vivi ancora oggi.

Bibliografia

[1] G. Garcia Marquez, Cent’anni di Solitudine, Feltrinelli.

[2] Eric J. Holmyard, Storia dell’alchimia, Odoya 2019

[3] S. Califano, Storia della Chimica, Bollati Boringhieri, 2010.

[4] R. Patai, Alchimisti ebrei, Ecig 2020 (originale inglese del 1939)

[5] M. Idel, Cabbalà. Nuove prospettive, Giuntina, 1995

[6] Paracelso, Scritti alchemici e magici, Phoenix, Genova, 1981.

[7] R. Boyle, The Sceptical Chymist, The classic 1661 text, Dover Publications INC., 2003

* Professore Associato di Chimica-Fisica preso l’Università del Piemonte Orientale

Si occupa di progettazione, sintesi e caratterizzazione chimico-fisica delle proprietà di superficie e di interfaccia di materiali inorganici o ibridi organico-inorganici funzionalizzati per varie applicazioni.

**Scrittore e Ph.D in Ebraistica

Si occupa di filologia semitica ed ebraismo . Ma ha anche scritto di filologia
ed  è autore di narrativa letteraria con il romanzo
Bite that Fruit, Ediciones Tolstoyevski, Alicante, 2016.

Scrive in spagnolo ed in italiano. In italiano ha scritto, insieme a Ugo Splendore, un romanzo intitolato Santa Marta. Improvvisazioni di vendetta Creativa, Edizioni Compagine 2018.

 

 

Un chimico agli Stati Generali

23 June, 2020 - 18:55

Come Coordinatore di “Energia per l’Italia” VIncenzo Balzani aveva inviato al Presidente del Consiglio, Giuseppe Conte, un breve documento; è stato invitato alla giornata conclusiva degli Stati Generali, domenica e ci fa il seguente resoconto; in coda l’intervento che ha svolto.

Vincenzo Balzani.

Sono stato, come era previsto,  l’ultimo a parlare della mattinata. Prima di me avevano parlato, con inizio alle 9, ben dodici altre persone: dalla moda alle auto elettriche, dai polimeri degradabili alle industrie manifatturiere. Io ero stato convocato per le 12.  Erano presenti, oltre al presidente Conte, i ministri Gualtieri, Patuanelli, Manfredi e Speranza. Conte mi ha presentato in modo molto gentile e informato e mi dato la parola alle 12.55. In teoria si doveva finire alle 13, perché alle 14 Conte e i ministri dovevano ascoltare scrittori, architetti e altri.  Per ragioni di tempo ho pensato quindi di saltare l’introduzione e una parte della seconda pagina (i virus profughi, la citazione del libro di Wilson, l’enciclica del papa). Nel frattempo mi sono accorto che i ministri stavano attenti e, allora, ho deciso di andare avanti tagliando poco o nulla:  sostanzialmente ho detto tutto quanto mi ero ripromesso di dire. Quando ho finito, Conte mi ha ringraziato e ha detto che era d’accordo sulle rinnovabili, facendo notare però  che quando si prova a svilupparle si trovano sempre gruppi, spesso locali, di gente che protesta per i motivi più vari, e ha aggiunto che  l’Emilia ha fretta di ripartire (sottinteso: anche senza le rinnovabili). I ministri presenti hanno poi avuto 3 minuti ciascuno per un intervento su quello che avevano ascoltato durante tutta la mattinata. Patuanelli ha ripreso il mio discorso sul parco eolico in Adriatico meravigliandosi perché anche questo progetto trova opposizioni. Speranza, ha proposito dell’agire sulle persone anziché sulle “cose”, ha citato il libro La spinta gentile di Richard Thaler da cui avevo tratto i miei ragionamenti e che, però, nel mio intervento non avevo citato  espressamente. Questo mi ha fatto un’ottima impressione.

L’incontro è finito un po’ in fretta perché era tardi, ma sono riuscito a parlare un po’ con Speranza, che è molto favorevole alle nostre proposte,  poi a fermare Conte per il quale avevo preparato un pacchetto, che gli ho consegnato, contenente Energia per l’Astronave Terra, l’ultimo libro che ho fatto (Salvare il pianeta per salvare noi stessi) e una lampada fotovoltaica fatta in Cina e distribuita da SolarAid (associazione inglese) in Africa, così si ricorda meglio di noi. Conte poi mi ha ripetuto che è pronto a considerare documenti che gli giungano entro pochi giorni; poi chiuderà.

Con i miei colleghi di energiaperlitalia abbiamo pensato di inviargli entro domani sera: 1) il mio intervento scritto; 2) un breve documento separato che raccolga idee che io ho trascurato e, soprattutto, che descriva in modo più approfondito un numero maggiore di interventi urgenti/subito fattibili, descrivendoli meglio di come ho fatto io brevemente nel mio testo . 3) dopo quanto ha detto Conte nella conferenza stampa di ieri sera (utilizzo da parte di ENI del metodo CSS (Carbon Sequestration and Storage ) per sequestrare e immagazzinare CO2 nelle caverne lasciate libere dal metano estratto a Ravenna), ho anche  pensato di mandargli anche un breve documento riservato con qualche commento personale sulla politica di ENI.

Stati Generali 21 giugno 2020

Energia e ambiente

Intervento di Vincenzo Balzani (Università di Bologna)

 

In una famosa fotografia della NASA, scattata dalla sonda spaziale Cassini quando si trovava a una distanza di 1,5 miliardi di chilometri dalla Terra, il nostro pianeta appare come un puntino blu-pallido nel buio cosmico. Molto interessante e anche istruttivo guardare le foto della Terra prese da molto lontano, perché ci si rende conto di quale sia la nostra condizione: siamo passeggeri di una astronave che viaggia nell’infinità dell’Universo. Si tratta di  un’astronave del tutto speciale che non potrà mai atterrare da nessuna parte, non potrà mai attraccare a nessun porto per far rifornimento o scaricare rifiuti. E se qualcosa non funziona o si rompe dobbiamo ripararla da soli, senza neppure scendere. Penso che si dovrebbe mostrare questa foto in cui la Terra appare come un puntino e si dovrebbe commentare questo concetto della Terra come Astronave in tutte le scuole e, ancor più, nei corsi universitari che aprono alla carriera politica.

Ritorno alla normalità?

Recentemente sul nostro pianeta si è diffuso un virus, il coronavirus responsabile della malattia Covid-19, che ha provocato una crisi sanitaria dalla quale stiamo uscendo a fatica. Man mano che la crisi si attenua, si sente sempre più frequentemente auspicare un “ritorno alla normalità”, cioè alla situazione precedente allo sviluppo della pandemia.

Molti dimenticano che la cosiddetta normalità era caratterizzata da altre due crisi: la crisi ecologica e la crisi sociale. Due crisi certamente non meno gravi di quella sanitaria provocata dal virus, che ha causato circa 190 mila morti in Europa e 35 mila in Italia. Cifre che hanno impressionato l’opinione pubblica, almeno quella parte di opinione pubblica che non sa che l’inquinamento causa in Europa ogni anno circa 650 mila morti, quindi più di 3 volte quelli provocati dal virus. In Italia, le vittime della pandemia, circa 35 mila, sono state meno della metà di quelle, circa 80 mila, causate in media annualmente dall’inquinamento.

La pandemia certamente sta facendo anche molti danni sociali, ma ricordiamo che prima della pandemia, cioè nella situazione di normalità a cui molti dicono di voler tornare, in Italia c’erano 5 milioni di persone in povertà assoluta e altri 9 milioni in povertà relativa, e che l’1% più ricco possedeva quanto il 70% più povero.

Non ha senso, poi, tornare alla cosiddetta normalità anche perché è scientificamente accertato che sono proprio le due crisi ecologica e sociale che causano e propagano le pandemie. Secondo gli scienziati, infatti, il virus è passato da animali selvatici all’uomo a causa dei nostri errori nel rapporto con la Natura: degradazione dell’ambiente, cambiamento climatico, esagerata antropizzazione del suolo, perdita di biodiversità, abbattimento delle foreste, sproporzionato uso delle risorse, crescente consumo di prodotti animali, anche animali selvatici da parte dei più poveri.

I virus sono in qualche modo “profughi” della distruzione ambientale causata dalla progressiva occupazione dell’uomo di tutti gli ambienti naturali. Stavano bene nelle foreste e nei corpi di alcuni animali selvatici, li abbiamo costretti ad uscire dai loro habitat e hanno colto l’occasione per moltiplicarsi nei nostri corpi. Ricordo che in un suo recente libro un grande scienziato, Edward Wilson, propone provocatoriamente di lasciare metà della Terra alla Natura se vogliamo vivere bene in questo pianeta.

Tutto questo ci dice che dobbiamo cogliere l’uscita dalla pandemia come un’opportunità per cercare di rimediare alle crisi ecologica e sociale, per correggere cioè il nostro modello di sviluppo e per avviarci verso l’imprescindibile obiettivo della sostenibilità, ecologica e sociale.

Infatti, come ha scritto papa Francesco nell’enciclica Laudato si’: «Non ci sono due crisi separate, una ambientale e un’altra sociale, bensì una sola e complessa crisi socio-ambientale che va affrontata con una visione unitaria dei problemi ecologici ed economici».

Le tre necessarie transizioni

Per uscire dalla crisi ecologica e sociale dobbiamo compiere tre passi concreti in avanti, verso il futuro: come ci ricordano Greta e gli altri ragazzi di Fridays for Future, è un dovere che abbiamo nei confronti dei nostri giovani. I tre passi che dobbiamo fare sono tre transizioni volte a  correggere il nostro modello di sviluppo: la transizione energetica dai combustibili fossili alle energie rinnovabili, la transizione economica dall’economia lineare alla economia circolare e infine, la transizione culturale dal consumismo alla sobrietà.

La transizione energetica

I  combustibili fossili sono molto comodi da usare, ma da più di 30 anni ci siamo accorti che il loro utilizzo causa due gravi problemi: l’inquinamento, a cui si è già accennato, e il cambiamento climatico.

Oggi nel mondo consumiamo, ogni secondo che passa, e i secondi passano in fretta, 250 tonnellate di carbone, 1000 barili di petrolio e 105.000 metri cubi di gas metano producendo, sempre ogni secondo, 1000 tonnellate di anidride carbonica, CO2. Questo gas, immesso nell’atmosfera, avvolge il globo terrestre come un mantello che permette ai raggi solari di raggiungere il suolo, ma poi impedisce al calore di uscire. L’accumulo di anidride carbonica attorno alla Terra provoca quindi un effetto serra che produce il cambiamento climatico.

Nel dicembre 2015, dopo 25 anni di discussioni, 196 Paesi riuniti sotto l’egida dell’ONU hanno elaborato un accordo, noto come Accordo di Parigi, con il quale si riconosce nel cambiamento climatico il pericolo più grave per l’umanità. Come è ben noto, il cambiamento climatico causa lo scioglimento dei ghiacci, l’innalzamento del livello dei mari, l’avanzamento della siccità in molte regioni del mondo, eventi metereologici violenti e, se non lo fermiamo, causerà danni irreversibili al pianeta nell’arco di pochissimi anni.

Sempre sotto l’egida dell’ONU si è  formato da tempo anche un panel di scienziati, il famoso IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), che studia l’andamento del cambiamento climatico e suggerisce ai politici cosa si dovrebbe fare per fermarlo. Nell’enciclica Laudato si’, scritta con la consulenza di molti bravi scienziati, papa Francesco afferma con forza che “I combustibili fossili devono essere sostituiti senza indugio, ma che la politica e l’industria rispondono con lentezza, lontane dall’essere all’altezza delle sfide

Abbandonare l’uso dei combustibili fossili, dai quali otteniamo gran parte (circa 80%) dell’energia che usiamo, può sembrare un problema che non ha soluzione; la soluzione, invece c’è: consiste nello sviluppare e utilizzare, al posto dei combustibili fossili, le energie rinnovabili fornite dal Sole, dal vento e dalla pioggia. Queste energie non producono CO2 e neppure inquinamento; per di più, forniscono direttamente energia elettrica, una forma di energia molto più efficiente del calore generato dai combustibili fossili e sono diffuse e distribuite equamente sul nostro pianeta. Gli scienziati hanno dimostrato che non solo questa transizione si può fare, ma anche che, oltre ad eliminare inquinamento e frenare il cambiamento climatico, è molto vantaggiosa per altri motivi. Stime concordi di molti economisti, fra i quali il premio Nobel J. Stiglitz, valutano infatti che le energie rinnovabili, a parità di capitale investito, creano 3 volte più occupati delle fonti fossili, per cui gli investimenti nelle energie rinnovabili sono anche i più efficaci per il rilancio dell’economia. Un gruppo della Università di Stanford ha svolto un’indagine dettagliata sui benefici che la transizione porterà in vari Paesi. Per quanto riguarda l’Italia, lo studio afferma che l’energia necessaria al nostro Paese si può ricavare essenzialmente da eolico, fotovoltaico e idroelettrico, con un piccolo contributo di geotermico. Ha anche valutato che per la costruzione degli impianti necessari si occuperà non più dello 0,26% del territorio e che si creeranno 138.000 posti di lavoro per la costruzione degli impianti e altri 140.000 per il funzionamento.

La transizione energetica dai combustibili fossili alle energie rinnovabili è però fortemente ostacolata dalla lobby dei combustibili fossili (in Italia, da ENI). Per cui siamo in una strana situazione in cui il futuro, cioè le energie rinnovabili, è già presente, ma il passato, cioè i combustibili fossili, non vuole passare. Il passato non vuole passare perché ci sono in gioco enormi interessi, non solo economici. Poiché non c’è spazio per entrare nei dettagli, si ricorda solo che l’attuale AD di ENI, nelle numerose interviste rilasciate ai giornali anche nelle ultime settimane, insiste sul fatto che le energie rinnovabili non sono ancora mature, per cui, secondo lui, bisognerà andare avanti ancora per molti decenni con i combustibili fossili. Per smentire questa favola delle energie rinnovabili non mature, basta fare un semplice confronto: la fotosintesi naturale converte l’energia solare in energia chimica con un’efficienza energetica dello 0,2%, mentre il fotovoltaico converte l’energia solare in energia elettrica con un’efficienza del 20%, cioè 100 volte maggiore! A ciò si può aggiungere un altro numero: attualmente gli impianti fotovoltaici installati nel mondo generano una quantità di elettricità pari a quella generata da 170 centrali nucleari, senza produrre scorie radioattive e senza produrre anidride carbonica. Quindi, per favore, l’AD di Eni smetta di dire che le energie rinnovabili non sono mature; si renda conto, piuttosto, che il fotovoltaico è un formidabile successo dell’ingegno umano e un’innovazione veramente grande che contribuirà ad eliminare l’uso dei combustibili fossili.

Italia e Europa, prima della pandemia, non si sono mostrate particolarmente attive nel promuovere la transizione energetica. Il nostro gruppo energiaperlitalia ha pubblicamente criticato il PNIEC (Piano Nazionale Integrato Energia e Clima) perché, pur contenendo elementi positivi, è formulato in modo che i combustibili fossili rimarranno la fonte prevalente di energia in Italia non solo al 2030, ma anche fino al 2040. E’ evidente che nella stesura di questo piano energetico del Governo ci sono state forti pressioni della lobby dei combustibili fossili.

Ora le cose, almeno a livello europeo, sono cambiate. E’ stato lanciato un piano ben finanziato, il Green Deal europeo, che è una strategia articolata per azzerare le emissioni climalteranti entro il 2050, ridurre l’inquinamento, proteggere il pianeta e far sì che la transizione energetica sia socialmente giusta ed inclusiva. L’Italia non deve perdere questa occasione che, fra l’altro, può fare emergere le grandi potenzialità della nostra industria manifatturiera perché fotovoltaico, eolico, sistemi di accumulo dell’energia elettrica e tutto quello che riguarda le energie rinnovabili si basa proprio su questo tipo di industria, in cui noi siamo maestri.

Abbiamo visto con piacere in questi giorni che è stato presentato un progetto per la costruzione di un parco eolico nell’Adriatico al largo di Rimini: 59 pale alte 125 metri capace di generare 330 MW. Un ottimo progetto, al quale naturalmente si oppongono i conservatori che non sanno vedere la bellezza delle pale eoliche e ai quali, comunque, va detto che se non vogliono le energie rinnovabili dovranno tenersi i combustibili fossili con inquinamento e cambiamento climatico, oppure vivere al buio. A questo proposito ricordiamo che oggi l’eolico a livello mondiale fornisce al mondo una quantità di energia elettrica pari a quella che sarebbe generata da 270 centrali nucleari.

Quindi, il suggerimento di energiaperlitalia è questo: il Governo per rilanciare l’economia e aumentare i posti di lavoro deve favorire e sviluppare la produzione e l’uso delle energie rinnovabili. In Europa dovremo opporci, come dice il segretario dell’ONU, ad ogni tentativo che gli aiuti post corona-virus vadano alle industrie e alle attività che inquinano. Naturalmente, questo dovremo farlo anche noi in Italia. Ricordiamo che, secondo dati del Ministero dell’Ambiente, nel 2018 i sussidi e le agevolazioni a fonti energetiche con dannoso impatto ambientale (essenzialmente i combustibili fossili) ammontavano a 16,9 miliardi, mentre quelli a favore di fonti con impatto ambientale favorevole (cioè le energie rinnovabili) erano di 13,7 miliardi. Quindi siamo all’assurdo che i combustibili fossili, responsabili dei danni alla salute e del cambiamento climatico, sono addirittura maggiormente incentivati rispetto aelle energie rinnovabili che, invece, dovranno salvarci da queste sciagure. Riteniamo anche che nel Green Deal europeo l’Italia deve assumere un ruolo di leader, se non altro perché abbiamo molto più Sole di quello che hanno gli insopportabili “paesi frugali”.

La transizione economica

Dall’economia lineare all’economia circolare

Un altro punto da mettere all’ordine del giorno nel rilancio dell’economia post-virus è la transizione dall’economia lineare, caratterizzata dall’usa e getta, all’economia circolare. Non è possibile continuare con «l’usa e getta» perché è un sistema ecologicamente insostenibile: porta da una parte all’esaurimento delle risorse e dall’altra all’accumulo di quantità enormi di rifiuti, sempre dannosi. Senza soffermarsi su questo punto che dovrebbe essere stato discusso nei giorni scorsi, si vuole solo sottolineare due aspetti del problema. Il primo è che per il successo dell’economia circolare non è sufficiente la raccolta differenziata; è infatti necessario intervenire anche nella fase di progettazione affinché gli oggetti a fine uso siano facilmente disassemblabili, così da poter riciclare più facilmente gli elementi di ogni singolo componente. Il secondo aspetto, invece, è che la differenza fondamentale fra economia lineare e economia circolare riguarda l’energia: l’economia lineare è alimentata dai combustibili fossili, mentre l’economia circolare deve utilizzare l’energia solare e le altre fonti di energia (eolica, idrica) ad essa collegate. Ecco quindi che la seconda transizione, quella dall’economia lineare alla economia circolare, non può realizzarsi completamente se non si porta a termine la transizione dai combustibili fossili alle energie rinnovabili.

La crescita

Riguardo all’economia, c’è anche un problema più generale su cui facciamo solo una breve considerazione.

La situazione pre-virus era caratterizzata dalla parola crescita, collegata al PIL. Nei piani di rinascita si ricomincia a parlare di crescita in modo sempre più insistente. Tutto deve crescere perché tutto quello che cresce fa aumentare il PIL. Se consideriamo che il pianeta, l’unico luogo dove possiamo vivere, ha risorse limitate, non dovrebbe essere difficile capire che una crescita senza limite di tutte le produzioni è semplicemente impossibile.

Quindi, non bisogna tornare semplicemente alla crescita, ma ogni volta che qualcuno pronuncia la parola crescita bisogna interrogarsi: è necessaria? è possibile? che conseguenze comporta per la salute del pianeta? che conseguenze comporta per  la società? Se la crescita non rispetta l’ambiente e non riduce le disuguaglianze, che sono i due punti deboli della nostra società, quella crescita non è progresso e quindi non bisogna perseguirla. Esempi: la crescita del PIL connessa all’acquisto (es. aerei Tornado) o alla vendita (es. navi militari all’Egitto) di armi non va assolutamente perseguita, così come non si deve favorire l’estensione delle autostrade a scapito delle linee ferroviarie, perché l’energia rinnovabile sarà elettrica e quindi i trasporti, particolarmente delle merci, dovranno prevalentemente avvenire su ferrovia e non su strada.

La Terra come limite

C’è un altro concetto importante da chiarire quando si parla di energia. Le energie rinnovabili primarie, quelle del Sole, del vento e dell’acqua, per essere utili devono essere convertite in energie di uso finale, cioè elettricità. Per far questo è necessario costruire congegni e strutture materiali (pannelli fotovoltaici, pale eoliche, dighe, ecc.) usando le risorse minerali che ci può fornire la Terra. Ma nella Terra c’è quello che c’è, non quello che noi vorremmo ci fosse. Possiamo fare l’esempio del Neodimio, un elemento che forse molti non sanno cosa sia, ma che è importantissimo per il buon funzionamento delle pale eoliche. In Italia di Neodimio non ce n’è: è quasi tutto in Cina. Da questo fatto dobbiamo trarre la lezione che nessuno può fare da solo, sono importantissimi tutti gli scambi commerciali per giungere alla sostenibilità ecologica globale.

C’è poi un’altra lezione da imparare. Il nostro limite per le risorse è la Terra, la limitata disponibilità e la non uniforme distribuzione delle risorse materiali di cui abbiamo bisogno. Degradare il pianeta vuol dire ridurre le risorse disponibili.  Alla scarsità di materiali si potrà ovviare, in parte, con il riciclo (economia circolare). Ma è molto probabile che con le energie rinnovabili non sarà possibile produrre tutta l’energia che vorremmo, per poi sprecarla e, certamente, saremo ancora una volta di fronte al problema della disuguaglianza fra le varie nazioni, con tutto ciò che essa comporta.

Transizione culturale

Dal consumismo alla sobrietà

Nel tentativo di risolvere, o almeno attenuare i problemi della relativa scarsità di risorse materiali e delle disuguaglianze, possiamo porci una domanda limitandoci sempre al tema dell’energia, anche se il ragionamento può essere facilmente esteso ad altre risorse.

La domanda è: di quanta energia abbiamo effettivamente bisogno? Sappiamo bene che nei paesi ricchi gran parte dell’energia viene sprecata e d’altra parte indagini e statistiche rivelano che il benessere delle persone non è direttamente proporzionale all’energia che consumano. Vediamo allora qualche numero. Ogni cittadino americano impiega mediamente l’equivalente di 12.000 watt di potenza, il doppio di un cittadino europeo (6.000 watt). Indagini dimostrano che il benessere delle persone negli Stati Uniti non è maggiore di quello delle persone in Europa. Non solo, ma nel 1960 ai cittadini europei bastavano 2.000 watt pro-capite per vivere bene. Partendo da queste considerazioni scienziati svizzeri hanno stimato che 2000 W rappresentano una quantità sufficiente di energia per vivere in modo confortevole e il Governo svizzero ha quindi proposto una legge per ridurre a 2000 W il consumo di energia per persona entro il 2050. Tale legge è stata sottoposta a referendum e approvata dalla maggioranza dei cittadini svizzeri nel 2017. Quindi, si può star bene consumando meno energia.

A questo punto rimane un problema sottile. Come si può fare a ridurre il consumo di energia quando si è abituati a sprecarla? Chi studia questo problema indica due strategie: la prima è agire sulle cose, cioè aumentare l’efficienza energetica di tutte le apparecchiature che usiamo. Quindi: automobili e lampadine che consumano meno, infissi che impediscono l’uscita del calore dalle abitazioni, ecc. L’esperienza dimostra, tuttavia, che l’aumento dell’efficienza delle «cose» spesso non porta a una riduzione sostanziale del consumo di energia per diversi motivi, fra cui il cosiddetto «effetto rimbalzo». Può accadere, infatti, che un aumento dell’efficienza energetica incoraggi un maggiore utilizzo dei servizi energetici. Ad esempio, quando una persona sostituisce una vecchia auto con una meno inquinante spesso finisce per usarla più di quella vecchia.

Se si vuole realmente consumare meno energia per contribuire alla sostenibilità ecologica e sociale bisogna agire sulle persone, prima che agire sulle cose. Bisogna partire dal concetto di sufficienza e convincere, sollecitare gentilmente (si veda La spinta gentile, di Richard Thaler) e, in casi estremi, obbligare le persone con leggi e sanzioni, a ridurre l’uso non necessario dei servizi energetici. Per risparmiare realmente energia non basta «fare con meno», bisogna «fare meno»: minor consumo di prodotti inutili, minor velocità in autostrada, meno viaggi non strettamente necessari e così via. Se poi la “cosa” che si usa, dopo aver adottato la strategia della sufficienza, è più efficiente si avrà un risparmio ancora maggiore: è il «fare meno (sufficienza) con meno (efficienza)». Questi concetti possono essere applicati a qualsiasi risorsa, poiché tutte le risorse della Terra sono, più o meno, limitate.

Ecco allora la terza transizione da attuare per raggiungere la sostenibilità (ecologica, sociale ed economica): dal consumismo al risparmio, alla sufficienza, o, meglio, alla sobrietà. Senza adottare stili di vita ispirati alla sobrietà non si potrà andare molto lontano.

Conclusione

E’ chiaro che le tre transizioni di cui si è parlato richiedono un forte impegno e grandi investimenti. Ma intanto si può iniziare dalle piccole cose, ma pur sempre significative.

Ad esempio:

– eliminare gli ostacoli alla diffusione delle energie rinnovabili, consentendo ai consumatori di unirsi in comunità, come già accade in Europa, per condividere l’energia prodotta da fonti rinnovabili a livello di condominio o di quartiere o di gruppi di imprese

– eliminare i sussidi e le agevolazioni ai fossili, passandoli alle energie rinnovabili.

– dismettere le 8 centrali elettriche a carbone, cosa che il Governo ha promesso di fare entro il 2025, senza rimpiazzarle con centrali a gas.

 

Gli inceneritori possono diffondere i PFAS, non eliminarli

19 June, 2020 - 20:49

Rinaldo Cervellati

Sui prodotti per- e polifluoroalchillici (PFAS), sulla loro pericolosità per la salute e per l’ambiente sono stati pubblicati diversi post su questo blog. Fra i vari impieghi di queste sostanze uno dei principali è come schiume antincendio.

Nuovi dati provenienti dagli USA suggeriscono che lo smaltimento dei rifiuti dei PFAS negli inceneritori non decompone questi prodotti persistenti, anzi li diffonde nelle aree circostanti (C. Hogue, Incinerators may spread, not break down PFAS, c&en news, april 27, 2020).

Nella cittadina di Cohoes (Stato di New York, 17000 abitanti) è attivo un inceneritore (gestito dalla società Norlite, produttrice di materiali ceramici), che brucia schiume antincendio a base di PFAS.

L’inceneritore di rifiuti pericolosi Norlite confina con un complesso residenziale abitato da 70 famiglie a Cohoes, NY. Credit: David Bond/Bennington College

All’inizio di marzo, una gruppo di professori e studenti del Bennington college[1] (Stato del Vermont), ha viaggiato per i circa 50 km che separano il campus fino a Cohoes, dove hanno raccolto campioni di suolo e acque superficiali vicino all’inceneritore. I campioni sono stati analizzati da un laboratorio indipendente (Eurofins Eaton Analytical[2]) per rilevare la presenza di PFAS, che ha stilato un dettagliato rapporto [1].

I PFAS trovati nei campioni sono gli stessi prodotti chimici precedentemente utilizzati nelle schiume antincendio, in particolare l’acido perfluoroottanoico (PFOA), ha comunicato David Bond[3], coordinatore del gruppo di Bennington.

I nuovi dati suggeriscono che l’incenerimento della schiuma contenente PFAS nell’inceneritore di Cohoes non sta distruggendo i prodotti chimici persistenti ma “ridistribuendoli nei vicini quartieri poveri e della classe operaia”, afferma Bond.

“È folle cercare di continuare a bruciare i PFAS perchè in base alle loro  proprietà sono resistenti al degrado termico”, afferma Bond.

Il campionamento faceva parte di una più ampia ricerca che la pandemia COVID-19 ha interrotto. I ricercatori hanno trovato i primi risultati allarmanti e significativi per la salute pubblica, quindi hanno deciso di comunicarli prima di pubblicarli su una rivista scientifica ambientale. “Non reputo etico ignorare dati come quelli contenuti nel rapporto di Eurofins Eaton Analyticals “, dice Bond.

David Bond

Ovviamente ne è nata una polemica, e Tradebe, una società di servizi ambientali affiliata a Norlite, sottolinea che la società ha bruciato la schiuma contenente PFAS in conformità con le autorizzazioni dell’EPA e del Dipartimento per la conservazione ambientale dello Stato di New York.

Tuttavia Norlite ha smesso di accettare l’incenerimento di schiume antincendio, in attesa di ricerche più approfondite da parte della United States Environmental Protection Agency (EPA federale).

Bibliografia

[1] Eurofins Eaton Analytical, Laboratory Report

https://www.bennington.edu/sites/default/files/sources/docs/Norlite%20Water%20Results%204.25.20.pdf

[1] Il Bennington College è un college privato di liberal arts a Bennington, nel Vermont, fondato nel 1932. In origine un college femminile, divenne co-educativo nel 1969. Fu il primo college a includere arti visive e dello spettacolo come partner paritario nel curriculum di liberal arts. Liberal Arts è il termine dato a programmi contemporanei di educazione che includono aree di studio in discipline umanistiche, scienze sociali, scienze naturali e arti.

[2] Eurofins Eaton Analytical è uno dei principali laboratori di analisi delle acque negli Stati Uniti, offre una gamma di test e servizi di supporto per la conformità e il monitoraggio di acqua potabile, acqua in bottiglia, acqua nella produzione alimentare e acqua per il riutilizzo.

[3] David Bond, direttore associato del Center for the Advancement of Public Action, insegna scienze ambientali e metodologia dell’azione pubblica. Formatosi come antropologo, Bond studia in particolare le fuoriuscite di petrolio e il loro impatto nell’ambiente e nella sua tutela.

Covid-19 come occasione.

17 June, 2020 - 21:55

Luigi Campanella, già Presidente SCI

In questi giorni in più sedi e con approcci diversi si è parlato della faccia positiva della covid-19: recupero di alcuni valori persi, solidarietà, impegno sociale, riappropriazione da parte della natura degli spazi occupati dall’uomo, nuovi stili di vita e di organizzazione del lavoro.Riflettendo sul mio caso ho pensato ad un altro ritorno: la chimica é disciplina a prevalente conoscenza induttiva, affidata perciò alla sperimentazione.
I chimici sia nella ricerca che nell’industria rispondono a tale visione ed eccellono nel programmare e realizzare esperienze complesse e finalizzate, molte volte raccogliendo dati preziosi ed innovativi. Spesso proprio per l’entusiasmo generato dai risultati si mettono in cantiere altre esperienze rinunciando, nella logica della ottimizzazione del tempo disponibile, all’estrazione dai dati ottenuti del massimo possibile di nuove conoscenze.
Ecco la covid-19 fermando l’attività in laboratorio e di conseguenza l’arrivo di nuovi dati ci ha obbligato a puntare sul lavoro di selezione, sintesi ed analisi  dei risultati in precedenza conseguiti. Questa fase ha consentito di arricchire le banche dati, di contribuire al patrimonio dei big data, di aprire nuove strade scientifiche. Questa situazione ha svolto un ruolo anche educativo sul piano sociale: sperimentare costa ed allora estrarre dalle esperienze il massimo di conoscenza ha un significato anche economico.
Questo fine si può ottenere innanzitutto con esperienze significative rispetto alle risposte  attese, con trattazioni statistiche adeguate, ma anche con prove certificate, materiali e processi di riferimento, strumentazione calibrata.

https://www.youtube.com/watch?v=HCUIC0UL9nA

Questi momenti di riflessione, gli ultimi prima della ripresa in laboratorio, servono a dare una nuova cultura della misurazione e dell’elaborazione matematica e modellistica dei risultati sperimentali ottenuti. La pausa forzata non è tempo perso: molti di noi ne stanno anche approfittando per concludere articoli che stavano scrivendo e non erano riusciti a finalizzare. Un ulteriore aspetto riguarda la riflessione sulla ricaduta delle proprie ricerche in settori diversi da quello originario. Un esempio molto interessante con riferimento all’attualità  è rappresentato dalla ricerca in oncologia, in particolare dagli studi sul sistema immunitario così importanti rispetto ai test per la ricerca di anticorpi contro il coronavirus. Si può quindi concludere che fare ricerca anche quando il lab è chiuso dipende solo da noi e dal nostro amore per la scienza!

La più lunga catena di polisaccaridi finora sintetizzata

15 June, 2020 - 17:57

Rinaldo Cervellati

I polisaccaridi – lunghe catene di zuccheri semplici – svolgono un ruolo centrale nei sistemi biologici, incluso il supporto della struttura cellulare, la conservazione dell’energia chimica e la regolazione del riconoscimento cellulare. Ma sintetizzare i polisaccaridi in laboratorio è un compito molto arduo. Un gruppo di ricercatori, coordinato dal Prof. Peter H. Seeberger[1] ha sintetizzato la catena di polisaccaridi più lunga mai sintetizzata finora, e lo ha fatto in tempi record, utilizzando la tecnica automated synthesis[2]. Ne dà notizia Fernando Gomollón-Bel, su C&EN newsletter del 27 maggio scorso (Automated synthesis creates longest polysaccharide to date, special to C&EN, May 27, 2020).

Il gruppo di Seeberger ha prodotto un polimero zuccherino lungo 100 unità in meno di 200 ore, ottenendo una resa complessiva dell’8% [1]. I ricercatori hanno anche creato un polimero ramificato con 151  unità monomeriche, dimostrando che con il loro approccio automatizzato si possono realizzare strutture più complicate.

Peter H. Seeberger

Carolyn Bertozzi[3], con un tipico modo di dire americano, afferma che questo lavoro ”ha letteralmente cambiato le carte in tavola”. In effetti, spiega Bertozzi: “Per molto tempo, i chimici hanno cercato di creare lunghe catene di zucchero usando le classiche strategie di sintesi organica. I polisaccaridi sono stati più difficili da sintetizzare [rispetto ad altri biopolimeri] perché hanno strutture di collegamento molto diverse. I polisaccaridi possono avere molti rami e stereocentri, quindi i ricercatori che li sintetizzano devono considerare variazioni nella regiochimica e nella stereochimica per ogni connessione di monomeri. Preparare anche un breve oligosaccaride in questo modo potrebbe richiedere diverse settimane.

Carolyn R. Bertozzi

In effetti, il precedente più grande policarboidrato sintetico è una molecola di 92 unità costruita unendo insieme blocchi più corti, un risultato che ha richiesto più di 2 anni [2].

Nel 2001, Peter H. Seeberger al Max Planck Institute of Colloids and Interfaces  iniziò ad adattare i metodi automatizzati in fase solida, che fino a quel momento erano stati usati solo per produrre peptidi e acidi nucleici, per sintetizzare polisaccaridi. In questo processo, le molecole vengono attaccate covalentemente a una resina con un linker (legante). Quindi la molecola viene accresciuta passo dopo passo tramite una serie di reazioni di glicosilazione. Dopo che i polisaccaridi hanno raggiunto la lunghezza desiderata, vengono staccati dalla resina e purificati. Una macchina automatizzata esegue i numerosi cicli di reazioni necessari per giungere al prodotto finale (fig 1[1]).

Figura 1. Schema del metodo automatizzato per sintetizzare lunghi polisaccaridi di mannosio. Credit: J. Am. Chem. Soc.

Al gruppo di Seeberger ci sono voluti circa vent’anni per ottimizzare il processo, aumentando l’efficienza di ogni passaggio. “Abbiamo davvero spinto i limiti per rendere le reazioni le più veloci e ad alto rendimento possibile“, dice Seeberger e continua: “Abbiamo studiato ogni singolo passaggio.” Ciò ha incluso la ricerca di un linker alla resina in fase solida in grado di resistere a centinaia di reazioni di accoppiamento ma che tuttavia fosse facile da eliminare una volta realizzate le molecole desiderate. I ricercatori hanno anche dovuto migliorare le tecniche di purificazione e spettrometria di massa in modo da poter caratterizzare accuratamente i polisaccaridi estremamente lunghi durante la realizzazione.

La capacità di produrre polisaccaridi sintetici aiuterebbe gli scienziati a comprendere le loro funzioni biologiche in contesti normali e patologici, afferma Bertozzi. Seeberger è fiducioso che, con lievi modifiche, l’apparecchiatura robotica potrebbe essere messa in grado di sintetizzare polisaccaridi ancora più lunghi e in tempi molto più brevi. La metodologia attuale utilizza solo un tipo di unità di zucchero: il mannosio. Dato che probabilmente ci sono milioni di strutture polisaccaridiche in natura, i prossimi passi tenderanno a produrre strutture con componenti monomeri i più diversi.

Bibliografia

[1] A. A. Joseph, A. Pardo-Vargas, P. H. Seeberger, Total Synthesis of Polysaccharides by Automated Glycan Assembly, J. Am. Chem. Soc., 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c00751

[2] Wu, Y., Xiong, D., Chen, S. et al. Total synthesis of mycobacterial arabinogalactan containing 92 monosaccharide units. Nat. Commun., 2017, 814851.

[1] Peter H. Seeberger è uno dei direttori dell’Istituto Max Planck su Colloidi e Interfacce di Golm, vicino a Potsdam (Germania), dove è a capo del Dipartimento Sistemi Biomolecolari. È uno specialista nell’area della glycomics. La Glycomics è lo studio dell’intero comparto degli zuccheri, liberi o presenti in molecole più complesse di un organismo, compresi aspetti genetici, fisiologici, patologici e altri.

[2] Automated synthesis (sintesi automatica) è un insieme di tecniche che utilizzano apparecchiature robotiche per eseguire la sintesi chimica in modo automatizzato.

[3] Carolyn Ruth Bertozzi è un chimico americano, professore ordinario alla Stanford University. Nota per aver fondato un nuovo campo della chimica, la chimica bioorthogonal. La chimica bioorthogonal è un settore della biochimica che consente ai ricercatori di modificare chimicamente le molecole nelle cellule viventi senza interferire con i naturali processi biochimici.

Sul Ripassone di Scienze di ENI.

12 June, 2020 - 19:02

Vincenzo Balzani, Margherita Venturi e Claudio Della Volpe

ENI ha pubblicato un documento web, chiamato il Ripassone di Scienze, che ha lo scopo di aiutare gli studenti a superare l’esame di maturità. Anche se siamo in netto contrasto con le politiche energetiche di ENI e con il suo modo ingannevole di fare pubblicità, un documento del tipo il Ripassone di Scienze potrebbe essere utile per gli studenti e quindi l’abbiamo accolto con favore. In fin dei conti, ENI è la nostra maggiore industria chimica e quindi è giusto che fornisca agli studenti un mezzo che, nel contempo, possa aiutarli a superare l’esame di stato e, soprattutto, indurli a scegliere corsi universitari nell’ambito scientifico. Per far questo, ad esempio, nel caso della Chimica sarebbe stato utile ricordare che solo per mezzo della Chimica si potranno risolvere i 4 problemi più importanti per l’umanità: salute, cibo, energia, e materiali.

Ma il Ripassone non parla di argomenti importanti. Presenta semplicemente una serie di 200 domande, con risposte a quiz, su 68 argomenti di 4 materie: Biologia, Chimica, Fisica e Scienze della Terra.

Inoltre, abbiamo constatato che il Ripassone non solo non è scientificamente educativo, ma ha anche gravi lacune come strumento puramente mnemonico e in alcuni casi introduce addirittura concetti sbagliati.

(Nota 1)1˜

Per ragioni di spazio ricordiamo solo alcuni esempi.

Chimica; argomento: il pH; domanda n.ro 2:

La domanda è assurda in sé perché diluendo (con acqua) una soluzione acida non si può mai arrivare a pH 9. Ma andiamo ad esaminare la risposta corretta, che è detta essere la C:

Intanto questa non è la risposta al quesito. In secondo luogo, la risposta è in sé assurda perché diluendo un acido con acqua, come caso estremo di diluizione all’infinito, si resta con acqua pura, che ha pH = 7 in quanto dissociandosi l’acqua produce lo stesso numero di ioni H+ e OH–, con una costante di equilibrio [H+ ] ´ [OH–] = 10-14, e quindi con [H+ ] = 10-7, cioè pH = 7; mentre la risposta “corretta” secondo ENI è pH = 9.

Quindi è sbagliata la domanda perché non è possibile in alcun modo per semplice diluizione trasformare una soluzione acida in una basica, e, fatalmente è sbagliata la risposta perché non ci sono risposte corrette a domande senza senso. Per di più la non risposta confonde le idee con un esempio non pertinente . (Nota 2).2•

Passiamo a un’altra domanda che, come diremo sotto, è della massima importanza non solo in Chimica, ma anche in tutte le altre scienze:

Chimica; argomento: i legami chimici; domanda n.ro 5:

Anche in questo caso la domanda ha due gravissimi errori: anzitutto non si dice di quali molecole si tratti, ma si mostrano solo formule di struttura. Nella formula C ogni atomo di idrogeno è legato all’ossigeno con un simbolo che sembra un doppio legame: è, infatti, esattamente uguale a quello che lega i due atomi di ossigeno nella formula B e i due atomi di ossigeno al carbonio nella formula A (in questi due casi il legame è effettivamente doppio). Gli studenti e forse anche alcuni professori saranno colpiti da un dubbio: ma C di che molecola è mai la formula? Anche alle elementari si sa che l’idrogeno forma sempre solo un legame singolo. Probabilmente si tratta di una sorta di bastoncino generico per tutte e tre le fomule, ma l’ambiguità rimane. Quindi nasce l’idea che la domanda parli di C come di uno schema su cui ragionare in confronto a A e B. Ad esempio, se consideriamo semplicemente le formule A, B e C come sono mostrate, quale è polare? Oppure: se qualche pazzo teorico ultimamente, a nostra insaputa, avesse trovato evidenza per doppi legami dell’ossigeno con l’idrogeno, quale è polare? Con questi dubbi, che la formula C giustifica, si può pensare che si tratti di una domanda tranello e che quindi la risposta giusta sia “nessuna”. Naturalmente ogni persona sensata può anche pensare che C sia, anche se non le assomiglia, la normale molecola d’acqua, con legami semplici, e che è angolare e, quindi, polare.

Non era più giusto fare una domanda del tipo: quale fra queste tre molecole, CO2, O2 e H2O è polare?

Che la domanda fosse assurda probabilmente lo hanno capito gli stessi autori e questo è forse il motivo per cui nella risposta rimandano ad una lezione di Scienza in classe del sito eniscuola (http://scienzeinclasse.eniscuola.net/corsi/Corso88/story_html5.html?lms=1) dove, dopo aver mostrato la formula angolata della molecola d’acqua, in una pagina successiva introducono il legame a idrogeno così: Questo legame è causato dalla concentrazione della carica negativa del dipolo in un atomo molto piccolo, come quello dell’ossigeno dell’acqua, avente coppie di elettroniche libere. Questa maggiore densità di carica positiva (?) rende l’attrazione fra una molecola e l’idrogeno di una molecola adiacente più intensa rispetto ad altre interazioni dipolo-dipolo. Quel “positiva” dovrebbe essere negativa, ma questo è chiaramente un lapsus.( http://scienzeinclasse.eniscuola.net/corsi/Corso88/story_html5.html?lms=1)

E ora veniamo alla Fisica con qualche esempio

E questa è la risposta (la B se schiacciate, ossia 5.3), ma….:

Lasciamo stare il punto interrogativo, casomai dipende dal browser, ma anzitutto la seconda risposta è 5.3m/s non 0.58m/s; inoltre come mai la lunghezza di una singola circonferenza viene divisa per 3 e non moltiplicata per 3 dato che i giri al secondo sono 3? 2

Sperimentare è bello, ma in sicurezza

10 June, 2020 - 22:19

Margherita Venturi

Presidente della Divisione di Didattica della Società Chimica Italiana

La Chimica è una disciplina scientifica sperimentale e il suo fascino deriva proprio dal fatto che è possibile “toccare con mano” praticamente tutto ciò che si legge nei testi scolastici; la Chimica, infatti, è colore, luce, odore, effervescenza e molti altri tipi di manifestazioni stimolanti.

Quanto sia bello “sperimentare”, ma anche quanto sia importante dal punto di vista didattico, è ben sottolineato in un articolo della letteratura chimica americana[1] di cui è protagonista il giovane Ira Remsen, diventato poi un autorevole chimico ben noto per la sintesi della saccarina, e di cui una libera traduzione è qui di seguito riportata.

Leggendo un testo di Chimica arrivai alla frase “l’acido nitrico agisce sul rame”. Mi stavo stancando di leggere cose così assurde e allora decisi di vedere quale fosse il significato reale di quella frase. Il rame era per me un materiale familiare, perché a quei tempi le monete da un centesimo erano in rame. Avevo visto una bottiglia di acido nitrico sulla tavola dell’ufficio del dottore dove mi mandavano per passare il tempo. Non sapevo le proprietà dell’acido nitrico, ma ormai lo spirito di avventura era sceso su di me. Così, avendo rame e acido nitrico, potevo imparare cosa significassero le parole “agisce sul”. In questo modo, la frase “l’acido nitrico agisce sul rame” sarebbe stata qualcosa di più che un insieme di parole. Al momento, lo era ancora. Nell’interesse della scienza ero persino disposto a sacrificare uno dei pochi centesimi di rame che possedevo. Ne misi uno sul tavolo, aprii la bottiglia dell’acido, versai un po’ di liquido sulla monetina e mi preparai ad osservare quello che accadeva.

Ma cos’era quella magnifica cosa che stavo osservando? Il centesimo era già cambiato e non si poteva dire che fosse un cambiamento da poco. Un liquido verde-blu schiumava e fumava dalla moneta e l’aria tutt’intorno si colorava di rosso scuro. Si formò una gran nube disgustosa e soffocante. Come potevo fermarla? Provai a disfarmi di quel pasticcio prendendolo con le mani per buttarlo dalla finestra. Fu così che imparai un altro fatto: l’acido nitrico “agisce” non solo sul rame, ma anche sulle dita. Il dolore mi spinse ad un altro esperimento non programmato. Infilai le dita nei calzoni e scoprii un altro fatto: l’acido nitrico “agisce” anche sui calzoni. Tutto considerato, quello fu l’esperimento più impressionante e forse più costoso della mia vita. Fu una rivelazione e mi spinse a desiderare di imparare di più su quel rimarchevole “agisce sul”.Al di là del desiderio di conoscere di più che ha fatto nascere in Remsen, cosa importante e positiva, l’esperimento è stato sicuramente impressionante, per usare le parole dell’autore, e non ha avuto serie conseguenze, forse perché è stata usata solo una monetina, forse perché l’acido versato era in piccole quantità, ma anche e soprattutto perché è stato possibile aprire subito una finestra per arieggiare il luogo dell’esperimento. Insomma, Remsen è stato fortunato! Per la sua futura carriera di chimico questo esperimento gli ha di certo insegnato che non si mescolano “cose” senza prima conoscere le loro proprietà e riuscire a prevedere eventuali conseguenze.

Uno, a questo punto, potrebbe dire: una cosa del genere, però, non può succedere se si usano i prodotti comuni che si trovano in casa. Nulla di più sbagliato! I maggiori incidenti domestici, anche gravi, si devono proprio all’incauto mescolamento, ad esempio, di detersivi per la pulizia della casa. Con l’idea che se un prodotto pulisce, due fanno meglio, molte persone, soprattutto donne, finiscono al pronto soccorso per aver creato cocktail micidiali. Quello più comune, cioè il più gettonato dalle casalinghe, è ottenuto mescolando candeggina (NaClO) e acido muriatico (HCl, contenuto in molti prodotti anticalcare): oltre al calore, in questo caso, si sviluppa cloro (Cl2), un gas molto tossico che attacca soprattutto le vie respiratorie.

Quindi, prima di qualsiasi incauta operazione e per un uso corretto di questi prodotti, è importante leggere le informazioni riportate sull’etichetta della confezione. Conoscere ciò che si usa è fondamentale, lo sarebbe stato per Remsen e lo è per chi si appresta a pulire la propria casa, particolarmente nell’attuale emergenza da COVID-19, poiché fra le importanti raccomandazioni che vengono date vi è quella di mantenere igienizzati gli ambienti domestici.Sempre il solito interlocutore potrebbe chiedersi la ragione di tutto questo sproloquio. Il motivo è che, proprio considerata l’emergenza COVID-19 e la chiusura della scuola, i nostri studenti sono stati stimolati ad imparare la Chimica facendo esperimenti a casa. È una sollecitazione giusta, in linea di principio, perché stare tutto il giorno davanti al computer ascoltando i docenti può diventare noioso: come dicevo prima, “toccare con mano” i fatti della Chimica è, invece, molto più stimolante. Però, sono molte le raccomandazioni da dare e le cautele da prendere, tenuto conto che questi ragazzi non sono sotto gli occhi dei docenti.

Per esempio, è sbagliato dire agli studenti di provare a fare esperimenti a casa, giusto per fare qualcosa di manuale: gli esperimenti devono avere un fine educativo e, quindi, vanno pianificati e discussi con il docente in ogni dettaglio prima della loro esecuzione.

Visto che non si può andare in laboratorio, è corretto usare quello che si può trovare in casa, ma anche in questo caso, come dicevo prima, è fondamentale chiedere ai ragazzi di leggere prima le etichette dei prodotti eventualmente da usare e prevedere ciò che può succedere con un loro possibile mescolamento: in fin dei conti l’ipotesi è il primo passo del metodo scientifico!

In internet si trova di tutto e di più e i nostri studenti sono dei famelici consumatori della rete: uno dei compiti fondamentali dei docenti è quello di sviluppare nei ragazzi un senso critico nei confronti di quello che trovano e leggono e, quindi, a monte, bisognerebbe consigliare siti affidabili, magari mostrando quante notizie false o informazioni sbagliate e pericolose circolano in internet.

Ci tengo, comunque, a sottolineare che io ho una grande stima dei nostri docenti e sono sicura che il loro comportamento è ineccepibile e perfettamente in linea con quanto ho appena scritto.

Mi preoccupano, invece, gli studenti che potrebbero farsi prendere la mano e incorrere in gravi incidenti, come ha riportato la cronaca di questi giorni. A questo proposito consiglio di ascoltare il video del Prof. Giorgio Cevasco “Chimica al tempo del COVID-19” sul Canale YouTube della SCI (accedervi è molto facile: basta andare nella parte sinistra della home page del sito web della SCI www.soc.chim.it e cliccare il link canale YouTube. Ritengo, inoltre, importante iscriversi e anche questo è facilissimo: nella home page del canale YouTube è visibile un rettangolo rosso a destra con la scritta “Iscriviti”. Basta cliccarci sopra e si è automaticamente iscritti).

In conclusione, la raccomandazione che mi sento di fare ai docenti è: state “addosso” agli studenti; ora che siete lontano da loro è molto più necessario di quando erano a scuola sotto i vostri occhi vigili.

[1]   B.Z. Shakhashiri, Chemical Demonstrations – A handbook for the teachers of Chemistry, The University of Wisconsin Press, 1983, vol. 1, p. xiv.

Don Bosco e il colera.

8 June, 2020 - 21:27

Luigi Campanella, già Presidente SCI

Giá in un altro post ho parlato di Don Giovanni Bosco, la cui vita da me scoperta per caso mi ha affascinato per gli eventi straordinariamente precursori del nostro tempo. Avevo parlato della promozione, da parte di Don Bosco, della prima raccolta differenziata, in anticipo rispetto al presente di oltre 150 anni.

Voglio oggi parlare delle portentose precauzioni da lui suggerite contro le epidemie: anche in questo caso si è trattato di precorrere l’evento drammatico di questi giorni. Il riferimento è alle epidemie di colera degli anni dal 1860 al 1890 che  colpirono in particolare l’Italia nel triennio 1865-1867. Nel solo 1865 i decessi furono 11 mila: Don Bosco sospese le funzioni religiose e si dichiarò disponibile ad accogliere gli orfani dei genitori colpiti dalla malattia. Nel 1866 la seconda ondata di contagi trovò ancora Don Bosco vigile e disponibile, consigliando ed impegnandosi per limitazioni della libertà di movimento, una sorta di distanziamento sociale.

Terni, C., & Galli, M. (1896). Die Choleraepidemieen in der Provinz Bergamo. Zeitschrift Für Hygiene Und Infectionskrankheiten, 22(1), 209–227. doi:10.1007/bf02288377 

Ma il dramma più grande doveva ancora venire: nel 1867 con oltre 130.000 morti, con Bergamo (come oggi!) la citta più colpita Don Bosco ripeteva la sua raccomandazione :limitare gli spostamenti e mantenere l’unità delle cellule lavorative, in un certo senso finalizzando i ridotti spostamenti ad una prosecuzione ed intensificazioni dei lavori in corso con equipe confinate in se stesse. Questi suggerimenti ed intenzioni divennero nel 1884,quando ancora il colera infuriava, una direttiva di misure preventive da adottare dalla sua comunità rappresentata dalle case salesiane. Questa direttiva si basava su 4 parole: prudenza (limitare i contatti, proteggersi con sistemi schermanti), carità verso i malati (di certo praticata   oggi  da medici ed infermieri), igiene nei limiti delle possibilitá, condivisione dei mezzi, degli accorgimenti, delle conoscenze preziose per contrastare l’epidemia Sembrano parole scritte oggi, ma Don Bosco-come per la raccolta differenziata -le ha scritte oltre 150 anni fa.

 

Giornata mondiale dell’ambiente 2020

5 June, 2020 - 14:26

Claudio Della Volpe

Questo blog dalla sua fondazione persegue l’obiettivo della discussione, della presa di coscienza, dell’azione e delle proposte concrete sui temi della chimica e dell’ambiente; siamo pienamente coscienti che viviamo un’epoca, l’Antropocene, in cui l’azione umana nei confronti della Natura ha raggiunto un peso insostenibile, che rischia di danneggiare irreversibilmente la rete della natura con riflessi importanti anche su noi stessi.

La crisi è generale, fu denunciata già decenni fa da gruppi isolati di scienziati (si pensi a Limits to growth e ad Aurelio Peccei,  a Rachel Carson, a Barry Commoner e in Italia a Giorgio Nebbia, a Enzo Tiezzi, a Francesco Dondi, a Guido Barone) ed oggi è divenuta consapevolezza comune grazie alle prese di posizione di grandi istituzioni come l’ONU o la Chiesa cattolica.

Noi sappiamo oggi che una crescita economica continua (inclusa quella della popolazione) e votata al raggiungimento del massimo profitto è sbagliata e deve essere cambiata; la produzione lineare che accumula nella biosfera gas di scarico delle combustioni (ossidi di carbonio, azoto e zolfo), prodotti di sintesi non degradabili (POPs, metalli pesanti), che altera tutti i cicli degli elementi distruggendone il delicato equilibrio globale, che fa scomparire decine di specie all’anno sottraendo o inquinando territorio per i bisogni di una sola specie, la nostra, non è compatibile con la sopravvivenza della rete naturale e con la nostra stessa sopravvivenza.

Il riscaldamento globale, la pandemia del coronavirus, l’inquinamento delle acque e dell’aria sono la prova di quanti limiti naturali sono stati violati; la situazione di degrado ha superato ogni livello di guardia. Le centinaia di migliaia di morti da coronavirus non sono un fulmine a ciel sereno ma il risultato combinato di distruzione e abuso delle zone selvatiche, di consumi eccessivi di carne e di riduzione o inesistenza dell’assistenza sanitaria pubblica.

Ovviamente c’è bisogno di cambiamenti tecnici: energie rinnovabili e riciclo dei materiali sono certamente necessari e urgenti; ma c’è soprattutto bisogno di cambiare obiettivi di vita, modi di produzione e riproduzione della nostra vita materiale, organizzazione sociale ed economica; molte delle regole attuali sono incompatibili con il controllo di questi fenomeni, non solo la tecnologia dominante, la combustione dei fossili; a partire da un mercato che è libero solo per i grandi profittatori e speculatori. Il mercato moderno è sostanzialmente incompatibile con la sostenibilità.

Non basta cambiare tecnologia; un mondo sostenibile non è un mondo votato al massimo profitto, alla crescita continua ma che usa le rinnovabili, l’auto elettrica e fa il riciclo. No, non bastano.

E’ un mondo diverso, dove le diseguaglianze sono ridotte o assenti, dove si produce per i bisogni non per il profitto, dove la Scienza è uno strumento di conoscenza e di condivisione , non di potere.

Ecco perché, pur solidali con i contenuti dei documenti che sono stati prodotti dalle tante associazioni ambientaliste dobbiamo distanziarci dai titoli e da certo linguaggio usato.

Quando per esempio Legambiente titola: La chimica che inquina l’acqua https://www.legambiente.it/h%E2%82%82o-la-chimica-che-inquina-lacqua/

un rapporto certamente condivisibile e ben fatto; ma ci sono due cose da ricordare:

non è la chimica come tale che inquina l’acqua, cioè l’uso di sostanze prodotte  industrialmente e basta; ma è un uso smodato e scorretto delle medesime da parte di organizzazioni produttive che non sono sufficientemente controllate e che hanno come obiettivo non soddisfare bisogni ma fare soldi; la chimica si può usare diversamente per esempio per produrre i materiali che poi costituiscono l’ossatura delle energie rinnovabili, ma  anche i processi che servono a depurare l’acqua di scarico e ricondurre sotto controllo il ciclo principale messo fuori uso dall’uomo: il ciclo dell’acqua.

Il rapporto di Legambiente è giusto ma almeno il titolo è sbagliato insomma; e direi anche il trascurare che c’è una chimica positiva che aiuta, che pulisce, che depura, che ricicla.

Tutto è chimica, compresa l’acqua! dunque non è possibile che sia la chimica COME TALE che inquina, sono gli uomini che la usano male, sono gli speculatori, quelli che mettono avanti a tutto l’economia e il profitto, che inquinano, quelli che si nascondono dietro una risciacquatura verde, ma in realtà fortemente ingannevole come l’ENI la principale industria nazionale di fossili  che invece di cambiare registro continua a sostenere che il metano ci da una mano (ma sfortunatamente è un gas serra di molto peggiore della CO2) e che si maschera dietro le finestre fotovoltaiche a bassa efficienza, dietro il ripassone di scienze  per addomesticare i futuri consumatori; ma quei consumatori sono soprattutto futuri cittadini a cui noi chimici, svincolati dal ricatto delle grandi industrie dominanti il mercato e spesso la ricerca, dobbiamo dire la verità: cambiare la tecnologia, cambiare il modo di produrre, tenere a freno la crescita della popolazione e l’occupazione di territorio, riequilibrare i cicli degli elementi a partire dal carbonio, lasciare liberi il mare ed i selvatici per un mondo effettivamente sostenibile; produrre per vivere meglio e non vivere per produrre sempre più.

Michael Faraday e la scoperta del Benzene.

3 June, 2020 - 17:12

Roberto Poeti

E’ il 1825 quando Michael Faraday (1791-1867) pubblica nella rivista Philosophical Transactions of the Royal Society l’articolo “Su nuovi composti del carbonio e idrogeno, e su certi altri prodotti ottenuti durante la decomposizione dell’olio con il calore “. Nell’articolo è contenuta la descrizione degli esperimenti condotti da Faraday nel laboratorio al seminterrato della Royal Institution nell’arco di molti mesi o forse anni che lo portano alla scoperta del Benzene e altri idrocarburi. La traduzione completa dell’articolo è disponibile in:

  https://www.robertopoetichimica.it/michael-faraday-e-la-scoperta-del-benzene/#more-11837

Ma chi era Faraday in quel momento della sua vita scientifica e in quale contesto fa queste ricerche? Michael Faraday, terzo figlio di un fabbro, nacque nel 1791 in un quartiere alla periferia di Londra. La sua prima educazione fu molto semplice basandosi su poco più che i rudimenti della scrittura, della lettura e dell’aritmetica. Una formazione equivalente pressappoco alla nostra scuola elementare. A tredici anni si impiegò come fattorino presso un rilegatore e libraio, che lo promosse poco dopo come apprendista. Negli anni che seguirono Faraday ebbe modo di leggere i libri che gli venivano affidati per la rilegatura.

Si appassionò così tanto alla scienza, chimica in particolare, che ottenne il permesso di installare in un angolo del negozio un piccolo laboratorio dove era solito passare il suo tempo libero per fare esperimenti. Nel 1812 un cliente del negozio gli dette un biglietto per andare a sentire le ultime quattro lezioni di un corso tenuto da Humphry Davy alla Royal Institution. Davy era un eminente personaggio, poeta e chimico, che presiedeva anche la Royal Institution. Quest’ultima era stata fondata dallo scienziato e statista americano Benjamin Thompson conosciuto anche come Conte Rumford. Era divenuta un centro di divulgazione delle conoscenze scientifiche, e per opera di Davy, che succedette a Rumford, il laboratorio al seminterrato della R.I. divenne tra i più belli e meglio attrezzati al mondo. Faraday rimase affascinato dalle lezioni di Davy. Prese una quantità incredibile di appunti, li riscrisse e li rilegò. Spedì gli appunti a Davy accompagnati da una lettera, nella quale chiedeva un aiuto per poter iniziare una attività al servizio della scienza. Davy colpito dal tono confidenziale e dall’ardore di Faraday, lo convocò per un colloquio agli inizi del 1813. Il colloquio ebbe esito felice. Faraday iniziò a lavorare come assistente di Davy. Dopo aver accompagnato Davy in un lungo viaggio in Europa dove conobbe eminenti scienziati del tempo come Gay – Lussac, Ampere, Arago, Volta, al rientro a Londra nel 1815 riprese a lavorare alla R.I. e poco dopo prese possesso, nello stesso edificio, dell’appartamento in cui visse per i rimanenti anni. Già nel 1819 era ritenuto il principale chimico analitico della Gran Bretagna, era richiesto come consulente tecnico in molte cause. Nel 1820 scoprì e stabilì la composizione di due nuovi composti del carbonio, tetracloroetene e esacloroetano. Nel 1821 mostrò che un filo metallico attraversato da corrente elettrica poteva essere costretto a ruotare intorno ad un magnete fisso e viceversa. Questa scoperta, antesignana del motore elettrico, gli fece guadagnare fama internazionale. I suoi interessi, la sua curiosità spaziavano dalla chimica alla fisica e Faraday si definiva un filosofo naturale. Nello stesso periodo le attenzioni di Faraday si rivolgono verso il gas di città. L’ ingegnere William Murdock, che lavorava nell’ officina di motori a vapore di James Watt a Birmingham, alla fine dell’800 compì lavori pioneristici sulla gassificazione del carbon fossile e sulle proprietà illuminanti del gas prodotto. Le sue scoperte portarono all’utilizzo del gas per l’illuminazione pubblica nelle strade londinesi a partire dal 1814. La dimensione degli impianti di produzione e distribuzione del gas crebbe rapidamente. Nel 1818 erano già installate qualche centinaio di storte (distillatori) distribuite tra tre centrali di produzione, e nel 1820 erano state poste 200 Km di tubazioni e venivano alimentate 30000 lampade nelle strade. Il problema dell’illuminazione interna delle abitazioni

venne risolto da una compagnia, la Portable Gas Company, che distribuiva il gas compresso in robusti contenitori metallici, ricaricabili una volta esauriti. L’operazione di compressione avveniva in un recipiente principale, a cui arrivava il gas da un gasometro (Il gas era ottenuto dalla piroscissione di oli di origine animale o vegetale). Il gas era compresso alla pressione di 30 atm e trasferito in bombole portatili. Faraday era stato colpito da un fenomeno che accadeva quando il gas veniva compresso. Si formava un liquido che rimaneva tale dopo che veniva prelevato dal contenitore. La domanda che si poneva era quale poteva essere la composizione del liquido. La composizione del gas era già stata indagata da tempo, si sapeva costituito tra l’altro di metano, etilene, ma nulla si sapeva sulla natura del liquido. L’articolo è un resoconto dettagliato delle sue osservazioni, degli esperimenti che compie, dei risultati che ottiene, tra cui la scoperta del benzene. E’ un lavoro certosino, dove domina la prudenza e l’accuratezza dello sperimentatore. Seguiamolo nel suo racconto.

«Il liquido viene aspirato sul fondo aprendo una valvola conica: dapprima esce generalmente una parte di acqua, quindi il liquido. Esso da effervescenza mentre esce… L’effervescenza cessa immediatamente; e il liquido può essere facilmente trattenuto in normali bottiglie sigillate o anche tappate; una fiala di vetro sottile è sufficientemente forte per confinarlo. Penso che 1000 piedi cubici [n.d.t. circa 28 m3] di buon gas producono quasi un gallone [n.d.t. circa 4,5 litri] del liquido…La sostanza appare come un fluido leggero sottile a volte trasparente e incolore, altre volte opalescente, essendo giallo o marrone per luce trasmessa, e verde per luce riflessa. Ha lo stesso odore del gas. Quando la bottiglia che lo contiene viene aperta, si svolge rapidamente vapore dalla superficie del liquido, e possono essere viste dalle striature nell’aria mentre il vapore l’attraversa. A volte in tali circostanze bolle se la temperatura della bottiglia e del suo contenuto è aumentata di alcuni gradi. Dopo poco tempo questa abbondante formazione del vapore cessa e la parte liquida rimanente è poi relativamente stabile».

 Faraday dopo aver descritto in modo meticoloso diverse proprietà chimiche e fisiche come solubilità, reattività, peso specifico ecc. compie una prima separazione.

 «Questo fluido è una miscela di vari corpi che sebbene si assomiglino l’un l’altro nell’essere altamente combustibili e nell’emettere molto fumo quando bruciati con una grande fiamma, possono ancora essere separati l’uno dall’altro per la loro differente volatilità… fu, quando portata a casa, messo in un pallone e distillato, e la sua temperatura fatta aumentare con la mano. Il vapore che si è formato, e che ha causato la comparsa di una ebollizione, fu fatto passare attraverso un tubo di vetro a C , e quindi condotto nella vasca di mercurio; ma è passato poco  vapore non condensato, non più di tre volte la massa del liquido; una parte di liquido raccolta nel tubo freddo evaporava e bolliva quando si lasciava aumentare la temperatura; e la grande massa  di liquido rimasta può ora essere portata ad un punto relativamente alto di temperatura prima che entri in ebollizione».

La separazione per distillazione semplice era condotta in storte di vetro, senza l’uso del refrigerante di Liebig che sarà introdotto nella pratica dei laboratori diversi anni dopo. La separazione di una miscela richiedeva lunghe, defaticanti e ripetute distillazioni.

Per la condensazione dei vapori si potevano usare anche miscele frigorifere, la cui temperatura scendeva sotto gli 0°C. E’ quello che impiega Faraday quando descrive la successiva operazione di distillazione.

«Con la speranza di separare alcune sostanze diverse da questa evidente miscela, ne veniva distillata una certa quantità e i vapori condensati a una temperatura di 0°F [-18°C] in porzioni separate, cambiando il recipiente di raccolta ad ogni aumento di 10°F [5,5°C] nella storta, mantenendo il liquido in uno stato di ebollizione incipiente. In questo modo si ottenne una successione di prodotti; ma non erano affatto costanti; per la porzione, ad esempio, che si otteneva quando il liquido stava bollendo da 160°F a 170 °F [71°C a 76,7°C], quando ridistillata, iniziò a bollire a 130°F [54,4°C] e una parte rimase che non superò 200 °F [93,3°C]. Rettificando ripetutamente tutte queste porzioni e mettendo insieme frazioni simili, sono stato in grado di ridurre queste differenze di temperatura, e finalmente portarle più vicino ad assomigliare a una serie di sostanze di diversa volatilità. Durante queste operazioni ho avuto occasione di notare che il punto di ebollizione era più costante a, o tra 176°F e 190°F [80°C e 87,7°C], rispetto a qualsiasi altra temperatura; si potevano distillare grandi quantità di liquido senza alcun cambiamento di temperatura; mentre in altre parti della serie la temperatura era in costante aumento.

 

 Questo mi ha indotto a cercare nei prodotti ottenuti tra questi punti [n.d.t. 80°C e 87,7°C] una qualche sostanza definita, e alla fine sono riuscito a separare un nuovo composto di carbonio e idrogeno, che posso anticipatamente distinguere come bi-carburo di idrogeno».

 L’attenzione di Faraday si rivolge quindi alle frazioni distillate tra 80 – 87,7°C. Per ottenere una separazione ulteriore ricorre alla cristallizzazione frazionata. Raffreddando le provette fino a 0°F (-17,7°C) ottiene una parte solida e una liquida. La parte solida è maggiore in quelle contenenti le frazioni che ha raccolto a 85 e 87°C. Procede poi alla separazione della parte solida.

 «Una bacchetta di vetro freddo veniva introdotta in una di queste provette, la massa all’interno resisteva a una notevole pressione; ma rompendola, la parte solida fu spinta sul fondo della provetta, mentre il fluido rimase sopra: il fluido fu versato via, e in questo modo la parte solida parzialmente purificata. Il contenuto della provetta è stato quindi lasciato fondere, fu introdotto in una provetta più grande e più forte, fornito di un’altra provetta che entrava liberamente al suo interno, essendo entrambi naturalmente chiusi all’estremità inferiore; quindi abbassando di nuovo la temperatura del tutto a 0 °F[-17,78°C], fu introdotta la carta assorbente, e pressata sulla superficie della sostanza solida della provetta grande fino all’ estremità inferiore di quella più piccola. In questo modo molto fluido fu rimosso da successive porzioni di carta e rimase una sostanza solida, che non divenne fluido fino a quando la temperatura non fu elevata a 28 ° F o 29 ° F [-2,2 o -1,7 °C]. Per completare la separazione della parte permanentemente fluida, la sostanza è stata lasciata sciogliere, quindi fatta cadere in uno stampo di stagnola, e pressata tra molti fogli di carta assorbente in una pressa idraulica Bramah, avendo cura di raffreddare la carta, foglio di stagnola, flanella, pannelli e altre cose usate, il più vicino possibile a 0 ° F [-17,78°C], per impedire la fusione della sostanza solida nella parte fluida [n.d.t. permanente, da separare]. Alla fine fu distillata su calce caustica, per separare l’acqua che poteva contenere».

 Una separazione e una purificazione come si vede lunga e laboriosa.

«Il bicarburo di idrogeno appare comunemente come un liquido trasparente incolore che ha un odore simile a quello del gas e prende anche quello di mandorle amare…Quando viene raffreddato a circa 32° F [0°C] si cristallizza, diventando solido; e le porzioni che si trovano alle pareti del vetro presentano forme dendritiche. Usando provette contenenti sottili strati solidi della sostanza in acqua ghiacciata e permettendo alla temperatura di aumentare lentamente, il suo punto di fusione è risultato essere molto vicino a 42 ° F [5,5°C]».

 Faraday fa un lungo elenco delle proprietà del liquido e rammenta anche questa:

«Il cloro a contatto della sostanza in una storta esercita una scarsa azione fino a quando non è posto alla luce del sole, si formano allora fumi densi, senza lo sviluppo di molto calore; e alla fine fu prodotto molto acido muriatico e altre due sostanze, una un corpo cristallino solido, l’altra un fluido denso.»

Abbiamo un esempio qui dell’impiego della luce solare come mezzo per far avvenire le reazioni chimiche. Sono i primi esempi di fotochimica preparativa che Faraday poco tempo prima aveva impiegato anche per la sintesi del tetracloroetene e dell’esacloroetano. Passa poi alla determinazione della composizione della sostanza.

 «Per quanto riguarda la composizione di questa sostanza, i miei esperimenti tendono a dimostrare che è un composto binario di carbonio e idrogeno, due proporzioni del primo elemento essendo uniti al secondo. L’assenza di ossigeno è dimostrata dall’inerzia del potassio e dai risultati ottenuti quando è fatto passare attraverso un tubo rovente. Quanto segue è un risultato ottenuto quando è fatto passare come vapore su ossido di rame riscaldato. 0,776 grani [0,0503 g] della sostanza producevano 5,6 pollici cubici [92cm3] di gas di acido carbonico, a una temperatura di 60°F [15,5°C] e una pressione di 29,98 pollici [761mmmHg]; e furono raccolti 0,58 grani d’acqua [0,037g]. 5,6 pollici cubi di gas equivalgono a 0, 711704 grani di carbonio e i 0,58 grani di acqua a 0,064444 di idrogeno».

 Carbonio          0,711704   or 11.44

 Idrogeno          0,064444   or 1.

Faraday utilizza per il carbonio il peso atomico sei. Il risultato sperimentale è approssimato in modo da ottenere numeri interi.

 « Considerando ora che la sostanza deve, secondo il modo in cui è stata preparata, conservare ancora una porzione del corpo che bolle a 186°F [85,5°C], ma rimanendo fluido ad 0°F [-17,7°C], e la quale sostanza ho trovato, come si vedrà in seguito, contenere meno carbonio rispetto al composto cristallino, (solo circa 8,25 rispetto a 1 di idrogeno) si può ammettere, penso, che il costante ma piccolo deficit di carbonio riscontrato negli esperimenti sia dovuto alla porzione così trattenuta; e che il composto cristallino produrrebbe, se puro, 12 di carbonio per ogni 1 di idrogeno; o due proporzionali del primo elemento e uno del secondo.

Dietro questa scelta c’è la convinzione che in un composto le” proporzioni “con cui si legano tra loro gli elementi sia espresso da numeri interi (Anche Gay-Lussac ottiene la sua legge sulla combinazione tra volumi arrotondando i dati sperimentali a numeri interi). Faraday chiama il benzene che ha isolato bicarburo di idrogeno perché usando il peso atomico o il proporzionale del carbonio uguale a sei, la formula diventa C2H.

Tuttavia Faraday non si esprime con le formule, ma solo che “due proporzioni di C si combinano con una proporzione di H “.

Faraday non usa mai la parola atomo. Al momento della sua comparsa la teoria atomica di Dalton aveva guadagnato grande popolarità tra molti chimici ma assai meno tra filosofi sperimentali con inclinazione fisica. E Faraday non era per niente convinto e in nessuno dei suoi scritti egli trovò la necessità di invocare l’esistenza degli atomi. A questa sua impostazione di scienziato sperimentale si deve anche il fatto, che a differenza dei suoi contemporanei, non ricorse mai al concetto di “forze vitali”, le quali si riteneva a quel tempo (soprattutto influenzati dalle idee del grande scienziato svedese Berzelius) governassero il comportamento dei composti organici.

L’articolo prosegue con la descrizione di un secondo procedimento di analisi per la conferma dei risultati raggiunti con la prova precedente. Faraday prepara una miscela del vapore della sostanza con aria nel rapporto 1/20,6. La miscela viene fatta esplodere in un eudiometro.

 «7 volumi di questa miscela sono stati fatti esplodere in un tubo eudiometrico da una scintilla elettrica e sono diminuiti di conseguenza quasi a 6,1: questi, trattati con potassa, sono stati ulteriormente ridotti a 4, che erano ossigeno puro. Risulta quindi che sono 3 i volumi di miscela che sono realmente esplosi, di cui quasi 0,34 erano vapore della sostanza e 2,65 ossigeno».

7 volumi passano a 6,1 perché nel complesso l’acqua formatisi condensa, e contribuisce a causare la diminuzione di volume. Il volume che rimane è il gas CO2 formatosi, che viene assorbito dalla potassa. Alla fine ciò che resta è l’ossigeno in eccesso che non ha reagito. Se nella miscela di partenza 1/20,6 sono di vapore della sostanza, nei 3 volumi che sono esplosi risulteranno 7 volumi x 1/20,6 = 0,34 volumi della sostanza mentre l’ossigeno che ha partecipato sarà dato da 3 volumi – 0,34 volumi = 2,65 volumi.

«L’acido carbonico che ammontava a 2,1 volumi [N. d.t. 6,1 volumi – 4 volumi] deve aver consumato una uguale quantità di ossigeno gassoso [N.d.t. per 1V di O2 si forma 1V di CO2]; in modo che 0,55 rimangano come la quantità di ossigeno che si è combinata con l’idrogeno per formare l’acqua e che con lo 0,34 di vapore fa quasi diminuire di 0,9 il volume  [N.d.t .per passare inizialmente da 7 volumi a 6,1 volumi, abbiamo avuto una contrazione di 0,9 volumi che è dovuta alla formazione di 0,55 volumi di vapore acqueo che si condensa e al consumo di 0,34 volumi di vapore della sostanza dovuto alla combustione] . Si vedrà subito che l’ossigeno richiesto per il carbonio è quattro volte quello dell’idrogeno [N.d.t. 2,1 ≈ 0,55×4]; e che il risultato è poco diverso da quella teorico, dedotto in parte dagli esperimenti precedenti, secondo i quali 1 volume di vapore della sostanza richiede 7,5 volumi di ossigeno per la sua combustione [N.d.t. 0,34 : 2,65 = 1 : x , con x = 7,7 otteniamo il volume di ossigeno per un volume di sostanza. L’approssimazione a 7,5 porta a rapporti tra le proporzioni di C e H espressi da numeri semplici e interi]; 6 volumi di ossigeno si combinano con il carbonio per formare 6 volumi di acido carbonico e gli altri 1,5 volumi si combinano con l’idrogeno per formare l’acqua [N.d.t. 1,5 è un quarto di 6]. L’idrogeno presente quindi in questo composto equivale a 3 volumi, [N.d.t. 2V di H2 si combinano con 1V di O2] sebbene condensato in un volume in unione con il carbonio; e di questo ultimo elemento sono presenti sei proporzionali, o 36 in peso. Un volume del vapore della sostanza contiene»

Carbonio                        6 x 6 =     36

Idrogeno                        1 x 3  =      3

                                                     ―

                                                     39

e il suo peso o la densità sarà 39, l’idrogeno essendo 1. Altri esperimenti dello stesso tipo hanno dato risultati in accordo con questi».

Il risultato a cui giunge Faraday è notevole. Se scriviamo l’equazione della reazione di combustione del benzene abbiamo

                                                         C6H6 + 7,5O2 → 6CO2 + 3H2O

                                                          1V      7,5V         6V         3V

La reazione si svolge tra componenti aeriformi, quindi Faraday utilizza le relazioni tra volumi per arrivare a stabilire una relazione tra gli atomi o tra proporzionali come lui dice. Assegnando all’idrogeno il valore uno e al carbonio il valore sei (come era ritenuto da Dumas e Gay-Lussac) determina la composizione in peso del composto o meglio le quantità in un volume. Il peso ottenuto risulta la metà del peso della molecola del benzene. Se l’idrogeno fosse stato considerato biatomico e al carbonio fosse stato assegnato il peso atomico 12 (ma ci vollero altri trentacinque anni) si sarebbe ottenuto come peso 78 che è il peso della molecola del benzene.

Carbonio         12x 6 =72

Idrogeno          2 x 3 =   6

                                    ―

                                     78

E se trasformiamo le proporzioni di Faraday in atomi abbiamo la formula del benzene C6H6!

Ci fermiamo qui ma l’articolo di Faraday prosegue. Viene riportata la scoperta di altri due idrocarburi, tra cui il cicloesene e il butene.

La grande abilità con cui Faraday aveva condotto la caratterizzazione del Benzene provocò l’ammirazione di Jacob Berzelius a Stoccolma, considerato la massima autorità della chimica in Europa. Nel suo Trattato di Chimica Tomo III 1833 riporta in modo dettagliato le esperienze descritte nel suo articolo da Faraday, si permetterà soltanto di correggere la formula minima C2H di Faraday del Benzene con CH, avendo scelto per il carbonio peso atomico 12.

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Bibliografia

 “Michael Faraday – La storia romantica di un genio” John Meurig Thomas, Firenze University Press

“On new compounds of carbon and hydrogen and on certain other products obtained during the decomposition of oil by heat” M.Farady, Philosophical Transactions of the Royal society of London 1825

“Oli pirogenati volatili condensati da una forte pressione”, Trattato di Chimica di J.J. Berzelius Tomo III, P.II, Chimica Organica, pag. 650

https://www.robertopoetichimica.it/faraday-e-la-royal-institution/

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