Vita, morte e miracoli del carburo di calcio

2011 Anno Internazionale della Chimica

La Gazzetta del Mezzogiorno, sabato 4 giugno 2011

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

Pochi dei lettori forse ricordano quei carri da lavoro al di sotto dei quali penzolava, dondolandosi, una lampada ad acetilene, spesso chiamata “a carburo”. Erano quelle che oggi chiamiamo luci di posizione obbligatorie per qualsiasi veicolo. Chi ha avuto la fortuna di vederne qualcuna, ha (avrebbe) avuto modo di scoprire l’ingegnosità di tali lampade che erano usate anche nelle miniere. Si trattava di recipiente cilindrico, di una ventina di centimetri di altezza, dotati di un serbatoio contenente l’acqua, di una regolatore di flusso e di un beccuccio. La lampada era caricata con pezzi di carburo di calcio, una pietra grigiastra che, reagendo con acqua si trasforma in acetilene e idrato di calcio. L’acetilene usciva dal beccuccio ed era acceso fornendo una bella fiamma luminosa. La furbizia consisteva nel regolare le gocce di acqua in entrata in modo da avere una fiamma continua, senza sprechi.

La chimica come economia della natura

2011 Anno Internazionale della Chimica

CnS La chimica nella Scuola, 33, (3), 185-188 (giugno-agosto 2011)

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it 

Parlare di chimica è spesso come presentare nella buona società una sorella dai trascorsi burrascosi. "Chimica" è parola sgradevole per molti orecchi, soprattutto poco informati, per vari motivi apparentemente contrastanti.

Il primo è rappresentato dal modo in cui i grandi mezzi di informazione parlano di cose nelle quali la chimica è coinvolta; non ci mancavano altro che gli attentati con "armi chimiche", in aggiunta agli incidenti "chimici", all'uso sconsiderato della "chimica" in agricoltura, eccetera, per enfatizzare qualsiasi cosa sgradevole associandola all'aggettivo "chimico". Non c'è dubbio che incidenti industriali, intossicazione di lavoratori nella fabbriche, inquinamenti dell'ambiente hanno luogo spesso in fabbriche chimiche o che trattano prodotti chimici e ad opera di sostanze chimiche. Non c'è dubbio che molte fabbriche producono sostanze chimiche pericolose, talvolta inutili, talvolta oscene come gli agenti di guerra, dai gas asfissianti a quelli lacrimogeni e paralizzanti.

Elementi: Calcio

http://www.ilb2b.it/node/28366

“Et in pulverem reverteris” (Genesi 3,19). Dio però avrebbe dovuto precisare che “la polvere” in cui si trasformano, alla fine, i re come i mendicanti, i ministri come gli extracomunitari, è costituita da un paio di chili di fosfato di calcio, con un equivalente di un chilo di calcio. Questo elemento con simbolo Ca, peso atomico 40 (20 protoni e 20 neutroni), è molto diffuso in natura e importante, ma qualche volta anche fastidioso. Doveva essercene tanto nelle rocce primitive della Terra; l’acqua delle piogge, all’inizio ricca di anidride carbonica, ne ha trasformato una parte in bicarbonato di calcio solubile; quando i laghi e i mari si sono riempiti di bicarbonato, una parte si è trasformata in carbonato di calcio insolubile che poi ogni tanto è riemerso dal fondo dei mari sotto forma di grandi banchi di marmi e calcari, così belli nelle Dolomiti, così utili come materiali da costruzione. Poi ad un certo punto dell’evoluzione alcuni animali hanno imparato a costruire al proprio interno una struttura solida, uno scheletro, sotto forma di sali di calcio insolubili, in parte carbonato nei coralli, in parte fosfato nei vertebrati.

Un fosfato che si consuma col procedere della vita e deve essere rimpiazzato con un apporto di calcio attraverso l’alimentazione. Gli umani hanno bisogno ogni giorno di circa un grammo di calcio che deve essere preso da alcuni alimenti, come il latte e i latticini, certe verdure, ma anche l’acqua. Non quella “leggera”, oligominerale, così tanto pubblicizzata, che di calcio contiene pochi milligrammi per litro; un litro della volgare acqua del rubinetto contiene invece circa 100 milligrammi di calcio e, già bevendone un solo litro al giorno, si apporta al corpo il 10 percento del fabbisogno. 

Nel suo duplice stato di sali solubili e di sali insolubili, come nel ciclo bicarbonato—carbonato, il calcio è utile perché certi processi industriali hanno bisogno di anidride carbonica o di sali di calcio. Quando esistevano gli zuccherifici di barbabietola, una parte dello zucchero del melasso era recuperato provocando la formazione di saccarato di calcio che precipitava dalle soluzioni zuccherine ed era poi decomposto per trattamento con anidride carbonica. Il carbonato di sodio si fabbrica ancora oggi scomponendo il calcare proprio per ricavarne l’anidride carbonica da far combinare con il cloruro di sodio, un’invenzione che si deve a Ernest Solvay (1838-1922); resta poi un fango di cloruro di calcio che finisce nel mare o nelle strade per far fondere il ghiaccio d’inverno.

Gli ingegneri dei Faraoni avevano scoperto che la polvere di certe rocce contenenti il calcio (loro però non lo sapevano) poteva essere usata per tenere uniti i massi di pietra con cui costruite templi, piramidi, edifici, una esperienza passata poi a tutte le società umane da un millennio all’altro. Fino a quando un certo Joseph Aspdin (1779-1855) ha capito che le rocce contenenti carbonato di calcio potevano essere fuse insieme ad altri minerali per ottenere un legante ancora migliore, il cemento. Molto utile, nel mondo se ne fabbricano circa 2 miliardi di tonnellate all’anno, anche se durante la sua fabbricazione si formano grandi quantità di anidride carbonica che va a finire nell’aria e altera il clima. Un altro inconveniente si è osservato quando si è scoperto che, durante il lavaggio dei corpi e dei tessuti con sapone, nelle acque comuni, si formava un nuovo “sporco” costituito da saponi di calcio insolubili che si appiccicavano sulle fibre.

Nel corso del Novecento, quando si è visto che era impossibile lavare con acqua di mare, contenente “troppi” sali di calcio che impedivano al sapone di sciogliersi, sono stati inventati i detersivi “sintetici” i cui sali di calcio sono solubili anche nelle acque con molti sali di calcio, “dure” come di dice, ma che restano solubili quando le fogne vanno a finire nei fiumi e nel mare e i detersivi sintetici li coprono di sgradevoli schiume.

Seveso 35 anni dopo

2011 Anno Internazionale della Chimica
La Gazzetta del Mezzogiorno, martedì 12 luglio 2011

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

Seveso, chi ? Alla maggior parte degli Italiani questa parola dice ben poco; eppure è il nome di una cittadina della Brianza, a nord di Milano, assurta a dolorosa celebrità dopo il 10 luglio 1976 --- sono passati 35 anni --- quando in una fabbrica, la Icmesa, della vicina cittadina di Meda si verificò un incidente industriale destinato a modificare la cultura ecologica e industriale dell’intero paese, anzi dell’intera Europa. Lo stabilimento fabbricava cosmetici e insetticidi partendo dal triclorofenolo, una sostanza chimica ottenuta a sua volta scaldando il tetraclorobenzolo con una soluzione di idrato di sodio.

Berillio

2011 Anno Internazionale della Chimica

La Gazzetta del Mezzogiorno, martedì 31 maggio 2011

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

La natura ci ha offerto un numero incredibile di sostanze utili per la vita, ma ha anche nascosto varie nocività ambientali fra le sostanze, anche meno note, che entrano nei prodotti di uso comune. Una di queste è il berillio, un metallo relativamente raro, importante industrialmente perché è l'unico metallo leggero (il suo peso specifico è 1,85 volte quello dell’acqua), dotato di un'elevata temperatura di fusione (oltre 1250 gradi Celsius) e perché non è attaccato né dall'aria né dall'acqua, neanche ad alte temperature. Per produrlo si parte da alcuni minerali, fra cui il berillo, un silicato di berillio e alluminio, che è anche usato come pietra preziosa e ornamentale. La varietà colorata di verde per la presenza di tracce di cromo prende il nome di smeraldo; la varietà dotata di un colore blu pallido si chiama acquamarina.

I principali paesi produttori di minerali di berillio, con un contenuto di metallo di 200 tonnellate all’anno, sono gli Stati Uniti e la Cina. Nonostante la sua modesta produzione, il berillio ha molte applicazioni industriali. Viene usato, in generale in lega con altri metalli, specialmente nelle leghe "leggere" con alluminio e magnesio, nell'industria aeronautica e spaziale per la sua elevata resistenza all'usura e per le sue doti di conducibilità termica. La sua lega col rame presenta elevata conducibilità elettrica ed è largamente usata nell'industria petrolifera per strumenti nei cui contatti non si devono formare scintille, che potrebbero infiammare i gas combustibili. Oltre che come metallo, il berillio trova impiego come ossido nell’industria elettrica e nell'industria ceramica; per molti anni l’ossido di berillio è stato impiegato nei rivestimenti interni dei tubi fluorescenti.

L’unico inconveniente è che il berillio e i suoi composti sono cancerogeni e tossici e sono stati responsabili di molti casi di avvelenamento, per berilliosi, dei lavoratori di alcuni settori industriali che impiegano il metallo, le sue leghe e i suoi ossidi, al punto che le autorità ne hanno dovuto vietare alcuni usi. La berilliosi si manifesta con l'infiammazione dei polmoni, che riduce o impedisce la respirazione ed è difficile da curare anche se, fortunatamente, è abbastanza rara.

La berilliosi ispirò ad Isaac Asimov (1920-1992) un racconto di fantascienza nel quale un equipaggio è inviato su un pianeta, Troade, apparentemente fertile, con condizioni simili a quelle terrestri, abbondante vita vegetale, che sembrava ideale per l'insediamento di una colonia umana, per scoprire la causa della morte misteriosa dei componenti di una spedizione precedente; tale morte risultò dovuta una malattia provocata dall'alta concentrazione di berillio su Troade.

Il berillio ha avuto un ruolo molto importante nella storia della fisica; negli anni trenta del Novecento i fisici osservarono che dei campioni di berillio, colpiti da particelle alfa (nuclei di elio) emessi dal polonio, che era stato scoperto pochi anni prima, emettevano una strana radiazione. Nel 1932 il fisico inglese James Chadwick (1891-1974) identificò tale radiazione come dovuta ad una particella sconosciuta, che chiamò neutrone, dotata di massa simile a quella del protone, ma priva di carica elettrica. Mentre i protoni positivi non provocano modificazioni dei nuclei con cui vengono a contatto, perché sono respinti dagli elettroni negativi, i neutroni, liberati dal berillio, arrivano nel profondo dei nuclei atomici provocando grandi modificazioni come misero in evidenza, a partire dal 1933, Enrico Fermi (1901-1954) e i suoi collaboratori a Roma e altri studiosi in Francia, Germania, Inghilterra.

Fino a che, nel 1939 fu scoperto che l’urto dei neutroni con i nuclei degli atomi di uranio provocava addirittura la frantumazione (fissione) di tali nuclei con liberazione di grandi quantità di energia: nasceva così l’”era atomica”. Il berillio avrebbe continuato ad avere un ruolo importante nella tecnologia nucleare; nell’ottobre 1990 in una fabbrica di armi nucleari in Russia si è verificata un'esplosione che ha gettato nell'aria una "nube" di ossido di berillio che ha contaminato la zona circostante, al confine con la Cina, e i suoi abitanti.

Utile e velenoso, per le persone e per l’ambiente, il berillio ha anche interesse come indicatore geologico; oltre al berillio ordinario, che ha peso atomico 9, esiste un isotopo radioattivo, il berillio-10, che si forma dalla collisione dei raggi cosmici con i gas dell'alta atmosfera. Nel 1990 la concentrazione di berillio-10 è stata misurata nei vari strati del ghiaccio dell'Islanda; le analisi hanno mostrato che, negli ultimi due secoli, la concentrazione di berillio-10 risulta maggiore quando aumenta la "attività" del Sole, per cui la misura della concentrazione di questo isotopo radioattivo può essere utile per avere informazioni sulla storia climatica della Terra.

La gomma dalle patate

2011 Anno internazionale della Chimica
Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it


“I sovietici fanno le gomme con le patate”, era una battuta che circolava fra gli studiosi di chimica industriale negli anni trenta del secolo scorso, ed era vero. Dopo la rivoluzione comunista l’Unione Sovietica aveva dovuto affrontare un duro periodo di isolamento economico ed era stata tagliata fuori dai rifornimenti di gomma naturale, praticamente prodotta soltanto in Brasile, nelle colonie francesi e inglesi e olandesi dell’estremo oriente, nello stato africano della Liberia e nel Congo belga; era cioè di fatto monopolio dei paesi europei non certo simpatizzanti per la nascente nuova grande potenza russa. Ebbe così grande impulso la ricerca scientifica per una gomma sintetica.

Claudio Della Volpe. Chimica e uomo

2011 Anno Internazionale della Chimica

Chimica e uomo: dove è il problema?
http://civettaeolivo.splinder.com/post/24510810/chimica-e-uomo-dove-e-il-problema


Il 2011 è l'anno internazionale della Chimica, insomma un momento di riflessione sul ruolo di questa disciplina. Come molti altri chimici sono parecchi anni che rifletto su questo ruolo e credo sia il momento di tirare qualche conclusione. A differenza di altre discipline come la fisica, la biologia o la matematica la chimica non ha una buona immagine presso l'opinione pubblica; basti pensare all'uso aggettivale di fisico, chimico, biologico o matematico; rifletteteci un momento. Di questi quattro termini aggettivali chimico è l'unico che ha un'accezione negativa, fortemente negativa. Biologico viene contrapposto addirittura a chimico; fisico tutto sommato è neutro, matematico ha comunque il senso di esatto, preciso, casomai da un'idea noiosa, ma non negativa.