Anniversari

Nel 2019 ricorre il centenario della nascita di Primo Levi, chimico e scrittore torinese. Molti sono gli eventi e le iniziative che lo ricordano. Tra le sue opere più famose Il sistema periodico, una raccolta di racconti, alcuni autobiografici, altri di fantasia, tutti ispirati ad un elemento chimico.

Primo Levi

Il 2019 è anche l'anno internazionale della Tavola periodica. L'UNESCO  ha dedicato il 2019 a questo straordinario strumento ideato da Dmitrij Mendeleev. Il sistema compie 150 anni perché la prima Tavola periodica fu presentata alla Società chimica russa il 6 marzo del 1869.

Mendeleev iniziò a lavorare alla organizzazione dei 63 elementi chimici allora noti preparando una scheda con le caratteristiche di ciascuno, e ordinandoli in base al peso atomico. Oggi l'ordine è invece per numero atomico crescente. Lo scienziato russo si accorse che proprietà chimiche simili si ripetevano a intervalli regolari (periodicità) e pertanto fu in grado di predire la proprietà degli elementi non ancora scoperti, cui spettavano i "posti vuoti" nella tavola  mendeleeviana.

https://commodity.com/precious-metals/resources/periodic-table/

Nel 2015 sono stati ufficialmente aggiunti alla Tavola periodica quattro nuovi elementi, che vanno a occupare le caselle 113, 115, 117 e 118. I nomi definitivi di tali elementi sono nihonium, moscovium, tennessine e oganesson.

Chimica e arte

Un pigmenti sono le sostanze che danno colore ai materiali.  In natura i pigmenti sono diffusi nelle rocce e nei minerali. Molte strutture biologiche come pelle, occhi e capelli contengono pigmenti, come la melanina. Nei vegetali  troviamo le clorofille (verdi), i carotenoidi e flavonoidi (giallo-arancione), i tannini presenti nella corteccia delle piante, e i pigmenti floreali, tra cui gli antociani (rosso).

Il legame fra chimica e pittura si perde nella notte dei tempi I dipinti nella grotta di Chauvet in Francia, o quelli d’Altamira in Spagna, risalgono al Paleolitico. In quell’epoca si usavano solo 3 pigmenti: nero (carbone), rosso d’ematite (ossido di ferro) e ocra (ossido idrato di ferro).

Ogni opera d’arte è determinata dai materiali a disposizione dell’artista e dalla sua abilità a manipolarli. Nel corso della storia i pigmenti si sono evoluti e diversificati arricchendo sempre più la tavolozza dei pittori.

In campo artistico si definisce pigmento una sostanza formata da particelle piccolissime dell’ordine dei micrometri (un millesimo di millimetro) che dà colore a un materiale legante in cui si disperde senza sciogliersi. I leganti più usati, storicamente sono stati: la cera, la gomma arabica, il tuorlo e l’albume d’uovo per la tempera, l’olio di lino e la resina acrilica per i colori ad olio e acrilici.

Nelle botteghe dei pittori del Rinascimento, i garzoni macinavano i minerali per ottenere polveri finissime. L’operazione era delicata, poiché la tonalità del colore dipendeva dallo spessore della polvere ottenuta, oltre che dal mezzo disperdente e dalla rugosità della superficie dipinta.

Alla fine del ’700 l’antica alchimia fu gradualmente sostituita dalla chimica.  Con la sintesi di pigmenti artificiali i pittori ebbero a disposizione colori e tonalità che prima erano sconosciuti.

Le botteghe dei pittori non furono più laboratori di preparazione dei pigmenti. I nuovi pigmenti disponibili in tubetti potevano essere utilizzati anche all’aria aperta e avevano il vantaggio di costare relativamente poco.

Ma molti pigmenti usati dai pittori dell’Ottocento erano tossici. Come per esempio i cromati gialli usati da Van Gogh nei «Girasoli»,  o il sale di cadmio, di colore arancio, usato da Matisse nella «Stanza rossa» . Solo nel Novecento questi pigmenti sono stati sostituiti con sostanze non tossiche.

Dmitrij Mendeleev

Oggi è il 182° anniversario della nascita di Dmitrij Ivanovic Mendeleev (nato l'8 febbraio 1834 a Tobol'skin in Siberia), lo scienziato russo che classificò gli elementi chimici allora noti in base in base alle caratteristiche di ciascuno, e che ne scoprì la periodicità.

Francobollo russo del 1957 dedicato a Mendeleev
 (http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=md)

Polveri sottili e smog

Con il termine polveri sottili o particolato, si intendono le particelle che restano sospese nell’atmosfera per tempi più o meno lunghi, e che sono composte da sostanze solide o liquide, in particolare carbonio e sottoprodotti delle combustioni, ma anche nitrati, solfati, metalli, composti organici. Le polveri sottili vengono generalmente indicate con la sigla PM (che sta per Particulate Matter) seguita dal numero che ne indica il diametro. Per esempio PM₁₀ indica quelle particelle di diametro non superiore a 10 µm (1 µm corrisponde a un milionesimo di metro). 

Le dimensioni delle polveri sottili (http://www.iaqs.info/?p=675)

 Le polveri sottili hanno origine sia da fonti naturali come eruzioni  vulcaniche, erosione delle rocce, pollini e sali marini trasportati dal vento, microrganismi, residui di incendi, sia da attività umane come la combustione nei motori, le emissioni da riscaldamento domestico, residui di lavorazione industriale o agricola, inceneritori. Le polveri ristagnano nell’atmosfera soprattutto in condizioni di calma di vento e assenza di pioggia, contribuendo alla formazione dello smog. Questa forma di inquinamento atmosferico è deleteria per la salute in quanto responsabile di patologie acute e croniche a carico dell’apparato respiratorio. Mentre il particolato grossolano, con diametro superiore a 10 µm non è in grado di penetrare nelle vie respiratorie, il PM₁₀ è inalabile e può arrivare alla laringe, e il PM_2,5 è in grado di raggiungere i polmoni.

I limiti stabiliti dalla legge per la concentrazione di PM₁₀ nell’aria sono:

Valore limite per la media annuale = 40 µg/m³

Valore limite giornaliero = 50 µg/m³

Numero massimo di superamenti consentiti in un anno = 35 giorni all’anno

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

Saggi alla fiamma e fuochi d'artificio

Quando una piccola quantità di sale viene portata sulla fiamma di un bunsen è possibile osservare colori diversi a seconda del catione presente nel metallo.

Il fenomeno è dovuto alle transizioni elettroniche ovvero al passaggio di uno o più elettroni del metallo dallo stato fondamentale ad uno stato eccitato. Questa condizione instabile è immediatamente seguita dal ritorno degli elettroni allo stato originario. L’energia termica che era stata assorbita per compiere il salto di energia viene restituita all’ambiente sotto forma di radiazione che viene da noi percepita come luce colorata.

Disegno di Francesco Mauro - Classe II A - a.s. 2015/16

Il fenomeno è lo stesso che si osserva nei fuochi d’artificio. La reazione che avviene all’esplosione dei fuochi è una reazione di combustione delle cosiddetta polvere nera, o polvere pirica, in presenza di un comburente, che non è l’ossigeno, ma un ossidante solido presente nella stessa miscela. La reazione molto veloce produce gas che si espandono a raggiera. La miscela iniziale comprende diversi prodotti chimici ognuno con una specifica funzione:  acidi organici sono responsabili dell’effetto sonoro, metalli allo stato elementare provocano l’incandescenza ovvero l’emissione di luce per effetto dell’alta temperatura, metalli presenti sotto forma di sali generano le diverse colorazioni dei fuochi.

Nel video che segue una panoramica delle reazioni che avvengono con emissione di radiazioni:

La relazione di laboratorio

La relazione di laboratorio è la documentazione scritta dell’attività pratica che  si è svolta o a cui si è assistito. E’ uno strumento di comunicazione che deve consentire ad altri di ripetere la stessa identica attività. Per questo deve essere chiara e ordinata, deve utilizzare la terminologia specifica in modo sintetico e completo. La relazione deve permettere di individuare senza ambiguità cosa si è fatto, perché, come, e quali conclusioni sono state tratte. Sono da evitare:

-le descrizioni generiche (per esempio “la soluzione è stata riscaldata per qualche minuto” deve essere puntualizzato che “la soluzione è stata riscaldata a 60 °C per 5 minuti”)

-dimenticanze o cambi di ordine nella sequenza di un elenco di operazioni

-valutazioni soggettive (per esempio “l’esperienza è stata interessante”)

La relazione deve essere suddivisa in sette parti:

TITOLO deve contenere l’oggetto dell’esperienza in poche precise parole

OBIETTIVO deve indicare cosa si voleva ottenere dall’esperienza, per esempio mettere in pratica una tecnica oppure dimostrare una legge

MATERIALI è l’elenco dei materiali utilizzati da suddividere in ATTREZZATURE e REAGENTI

PROCEDIMENTO è la descrizione di tutte  le operazioni utilizzate per la realizzazione dell’esperienza. Può eventualmente contenere calcoli.

DISEGNO è la rappresentazione schematica della strumentazione o dei materiali utilizzati scegliendoli tra quelli più rappresentativi dell’esperienza

RICHIAMI TEORICI è una breve sintesi della parte di programma di teoria associata all’esperienza

CONCLUSIONI devono contenere  l’analisi dei risultati ottenuti. Devono fare riferimento all’obiettivo indicando se è stato raggiunto e, in caso negativo, devono motivare il risultato ottenuto.

La sicurezza nel laboratorio chimico

Le etichette dei prodotti chimici

Le confezioni dei prodotti chimici, sia quelle del laboratorio chimico che quelle dei prodotti di uso domestico,  riportano direttamente sulle etichette simboli e sigle facilmente comprensibili in tutti i paesi.

                      

I simboli di pericolo devono comparire obbligatoriamente sulle confezioni di determinate sostanze. Essi indicano, in modo sintetico, che la sostanza chimica contenuta è potenzialmente pericolosa, e permettono di individuare a colpo d’occhio di quale tipo di pericolo si tratta.  Tali simboli, detti pittogrammi, sono neri su sfondo arancio, ma sono in fase di sostituzione con  nuovi simboli neri su sfondo bianco e cornice rossa, adottati dalla nuova normativa europea.

In aggiunta è possibile trovare sulle confezioni le cosiddette frasi di rischio che danno indicazioni più precise sul tipo di rischio. Si chiamano frasi H (dall’inglese hazard= pericolo). Sono indicate con la lettera H seguita da un codice di 3 numeri. Anche le frasi H saranno sostituite dalle frasi R che hanno lo stesso significato. Es. R35= provoca gravi ustioni.

Ancora è possibile trovare le cosiddette frasi S che spiegano come comportarsi quando si utilizza una sostanza. Le frasi S saranno sostituite dalle frasi P (consigli di prudenza) Es. P260= non respirare la polvere.

Particolare dell'etichetta di una confezione di acido solforico

I nuovi simboli di pericolo

Per saperne di più:

https://www.youtube.com/watch?v=GbuJ-hk_5D8

https://www.youtube.com/watch?v=KN2grWEPyvc

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

Le norme di comportamento

E’ OBBLIGATORIO

1.Seguire scrupolosamente le indicazioni di lavoro per essere sempre consapevoli del modo di operare e del significato  delle operazioni che ci si accinge ad eseguire

2.Indossare il camice chiuso, i guanti e gli occhiali di protezione

3.Indossare calzature chiuse

4.Tenere raccolti i capelli lunghi

5.Lavorare sotto la cappa aspirante in presenza di vapori nocivi

6. Leggere le etichette dei prodotti chimici prima dell’uso

7.Usare sempre le pinze per prelevare contenitori riscaldati

8.Tenere pulito e in ordine il banco di lavoro

9.Tenere sgombri i pavimenti per non intralciare il passaggio con zaini  o altri oggetti

10.Smaltire correttamente i rifiuti

E’ VIETATO

1.Mescolare reagenti a caso

2.Annusare o assaggiare reattivi di qualsiasi natura

3.Usare le attrezzature di laboratorio in modo improprio

4.Lasciare aperti e fuori posto i contenitori dei reattivi

5.Mangiare o bere nel laboratorio

6. Muoversi in modo brusco

7.Tenere nelle tasche forbici, provette di vetro, spatole di acciaio