Divagazioni sull’argilla

Che cosa unisce letteratura, cristallografia, architettura e latte? A ben guardare io stessa direi: “niente” Voi, comunque, provate a seguire, se vi riesce, queste mie assurde divagazioni sull’ argilla e forse, dico forse, lo scoprirete.
“Il sesto giorno” è il titolo di un racconto tratto da “ Storie naturali”in cui Primo Levi narra la creazione dell’uomo con quell’ironia, un po’ amara, che caratterizza certi suoi scritti.
In un’ampia stanza, dominata da un orologio lento e rumoroso il cui quadrante porta, invece delle ore, geroglifici, segni algebrici, segni dello zodiaco, 10 esperti discutono di quale aspetto fisico dare all’uomo visto che il Consiglio direttoriale esecutivo ha già tracciato i requisiti di quella che dovrà essere una nuova specie animale :
• Particolare attitudine a creare e utilizzare strumenti
• Capacità di esprimersi articolatamente, ad esempio mediante segni , suoni, o qualsiasi altro mezzo che i singoli signori tecnici riterranno atto allo scopo
• Idoneità alla vita sotto condizioni di servizio estreme
• Un certo grado, da stabilirsi sperimentalmente al suo valore ottimale, di tendenza alla vita associata
La discussione è animatissima: difficile trovare un accordo tra esperti di discipline così diverse!
Consigliere anatomista, Economo, ministro delle acque , consigliere psicologo, consigliere termodinamico,consigliere chimico, consigliere meccanico si confrontano e si scontrano; hanno però quasi raggiunto un accordo, quando un messaggero giunge portando una notizia. Arimane, il presidente della Commissione la legge, tace a lungo poi …

Andiamocene a casa o signori. E’ tutto finito, tutto risolto. A casa, a casa. Cosa stiamo a fare qui?
Non ci hanno aspettati: non avevo ragione di aver fretta? Ancora una volta, hanno voluto farci vedere che noi non siamo necessari, che sanno fare da soli, che non hanno bisogno di anatomisti, né di psicologi,né di economi. Possono ciò che vogliono.
… no signori, non so molti particolari. Non so se si siano consultati con qualcuno, o se abbiano seguito un ragionamento, o un piano lungamente meditato o l’intuizione di un attimo. So che hanno preso sette misure di argilla, e l’hanno impastata con acqua di fiume e di mare; so che hanno modellato il fango nella forma che a loro è parsa migliore. Pare si tratti di una bestia verticale, quasi senza pelo, inerme, che al qui presente messaggero, è sembrata non troppo lontana dalla scimmia e dall’orso: una bestia priva di ali e di penne, e quindi da ritenersi sostanzialmente mammifera. Pare inoltre che la femmina dell’uomo sia stata creata da una costola …( voci, interrogazioni) … da una sua costola, sì, con un procedimento che non mi è chiaro, che non esiterei a definire eterodosso, e che non so se s’intenda conservare nelle generazioni a venire. In questa creatura hanno infuso non so che alito, ed essa si è mossa. Così è nato l’Uomo, o signori, lontano dal nostro consesso: semplice non è vero? Se e quanto esso corrisponda ai requisiti che ci erano stati proposti o se non si tratti invece di un uomo per pura definizione e convenzione , non ho elementi per stabilire.
Altro non ci resta dunque che augurare a questa creatura anomala una lunga e prospera carriera. Il collega segretario vorrà incaricarsi della stesura del messaggio augurale, della scheda di omologazione, dell’iscrizione sui ruolini, del calcolo dei costi eccetera; tutti gli altri sono sciolti da ogni impegno. State di buon animo, signori, la seduta è tolta.

Volevo parlare di ceramica: era inevitabile partire da Adamo ed Eva, i primi pezzi d’argilla lavorata ( anche se la costola … mah!) che, pur senza aver avuto un’adeguata cottura, hanno dato il via a una progenie con quasi tutti i requisiti previsti per la specie.
Dotata di una forte attitudine a creare e utilizzare strumenti, riesce a esprimersi in modi diversi anche se non tutti sensati e stupisce per la sua capacità di vivere in condizioni estreme spesso da lei stessa prodotte. Oddio, sulla tendenza alla vita associata si poteva fare di meglio ma forse la sperimentazione è tuttora in atto.
E forse proprio perché inconsciamente memore di essere il prodotto di improbabili amplessi fra impasti argillosi, la nuova specie animale ha cominciato prestissimo a pastrocchiare con la terra.
La  recente scoperta in un sito cinese, di alcuni reperti fittili  databili ( datazione al radiocarbonio ) intorno al 20.000 a.C., sposta l’invenzione della ceramica in piena preistoria, ben prima dell’ invenzione dell’agricoltura collocata invece nel neolitico (8000 a.C.). Questo sorprendente ritrovamento, ha naturalmente riacceso il dibattito fra gli archeologi sul rapporto ceramica/agricoltura e sul diverso andamento dello sviluppo socio-economico tra Asia e Vicino Oriente.

In attesa che gli studiosi raggiungano un accordo e qualunque sia la loro conclusione, rimane un fatto: innumerevoli contenitori d’argilla di ogni forma e colori sono arrivati a noi dal passato e, a questi, innumerevoli altri manufatti quali piatti, tazze, vasi, mattoni ,tegole, bagni si sono aggiunti nel lento scorrere del tempo e altri se ne aggiungeranno. Ancor oggi, infatti, abitiamo, cuciniamo mangiamo e … altro utilizzando quell’antica materia prima.

La cosa che più mi affascina delle argille è la loro struttura o meglio quella della loro famiglia . Ehi! Aspettate un attimo prima di oscurarmi per sempre! Non sto per lanciarmi in un’ incomprensibile conversazione su cristalli e cristallografia, voglio solo dirvi che cosa c’è alla base della struttura delle argille. Perché devo proprio dirvelo ? Perché ancora, quando ci penso, provo meraviglia e … nostalgia.
Lo so, è una questione di legami chimici, di minima energia, alla fine direi di … comodità ma se andiamo a indagare i silicati, ovvero il quasi 90% dei minerali terrestri, con gli occhiali ai raggi X ( o meglio con un diffrattometro a raggi X), ci accorgiamo che alla base della loro struttura c’è un modulo comune a tutti, uno dei 5 solidi platonici ossia un tetraedrotetraedrotetraedro formulae i risultati  delle sue combinazioni sono questi:

struttura dei silicati

struttura dei silicati

struttura-silicati

struttura-silicati

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(dite quel che vi pare ma questo suscita in me stupore e meraviglia).
Questa scoperta che risale agli anni 30 ( Machtschki 1928; Bragg,1930) ha permesso di abbandonare le classificazioni precedenti basate su proprietà fisiche ( sfaldatura, forma etc), prima e su proprietà chimiche ( sali di una serie di acidi silicici ) poi, per passare a una classificazione di tipo strutturale basata su queste tre regole:

• i silicati sono costituiti da unità base [SiO4]-4;
• i tetraedri [SiO4]-4 possono presentarsi isolati o riuniti in gruppi: l’unione avviene tramite i vertici;
• ogni atomo di ossigeno non può coordinare più di due vertici tetraedrici (regola di Pauling).

Negli anni poi la teoria è stata ampliata e si sono aggiunte altre regole che permettono di clasificare anche silicati molto  complessi.

Argille, fillosilicati … No, non ve ne parlerò e alla fine del post ne scoprirete la ragione.  Lascio invece che  la struttura “modulare dei silicati”, con le sue regole, faccia riaffiorare in me il concetto di modulo usato in architettura e, in particolare, il modulor di Le Corbusier.

modulor

modulor

“Il termine Modulor deriva dalle parole francesi module (modulo) e or (section d’or). Si tratta di una “griglia proporzionale” basata su due scelte fondamentali, una di tipo matematico, una di tipo antropomorfo. Quest’ultima porta Le Corbusier ad associare alcune delle misure della griglia a misure del corpo umano, e ad assumere come valore di riferimento 1.83 m., altezza di un uomo ideale.
La scelta di tipo matematico consiste nel considerare lunghezze tali che il rapporto tra due consecutive sia il numero d’oro: indicando con a, b, c, d,……. grandezze successive si ha: a/b=b/c=c/d=…..= t, e anche c=a+b, d=b+c,…….. . Sappiamo che queste seconde uguaglianze non sono esatte, ma operativamente, nella pratica della costruzione architettonica, possono essere accettate come vere. La successione dei numeri è quindi considerata da Le Corbusier anche una successione che segue la legge dei numeri di Fibonacci.” Qui potrete approfondire.

Eccovi alcuni filmati sull’argomento. Guardateli se volete, come me, divagare saltando di palo in frasca!
La matematica

A misura di un uomo

E gli altri?

Tornando al tetraedro, forse un po’ si capisce  la meraviglia, ma cosa c’entra alla nostalgia?
Ho fatto un giro per supermercati alla ricerca di “quel contenitore” che mi avrebbe permesso di mostrare le strutture dei silicati senza troppa fatica e ho scoperto che sono ancora più vecchia di quel che mi sento. Non ci sono più!!! Non c’è più ombra di un tetrapak originale, quello a forma di tetraedro.
Eppure ricordo come fosse ieri ( non era ieri!!!) quando il latte passò dalla bottiglie in vetro al tetrapak. Ricordo proprio tutto di quel contenitore che mi rese così famigliare una forma geometrica, così frequente quando si indagano i segreti di cristalli e molecole, ma così difficile da ritrovare nel quotidiano.
A scuola mi fecero vedere un filmato che tesseva le lodi del tetraedro (e della Tetra PaK). Allora abitavo a Cremona e la centrale di quella città produceva un latte fantastico ( scomparso assieme ai tetraedri); il latte era una risorsa importante per Cremona e forse proprio per questo vidi a 10 anni, in quinta elementare, un film che sarebbe oggi improponibile ai minori di 37. Non era certo un capolavoro della Disney, eppure io non l’ho mai dimenticato e tetraedro/ latte è d’allora diventato per me un binomio inscindibile e di conseguenza anche silicati/latte, ibridazione carbonio/latte, metano/ latte …
Ho ritrovato su YouTube quel video, con sottotitoli in inglese, e così ve lo propongo, anzi ve ne propongo due . Guardate l’inizio del primo, chiarisce bene il legame con i silicati. E guardate il secondo, anche se avete meno di 37 anni!

Ah! Quasi dimenticavo: questa è solo un’introduzione o meglio una divagazione sulle argille. Se volete sapere tutto, proprio tutto sull’argomento, in marzo uscirà il lavoro della classe 2I AFM “Dall’argilla alla ceramica” (titolo non ufficiale), che presenteremo alla mostra “ Cristalli ai raggi X” in preparazione a Modena. In attesa del film … scusate, dell’ evento ( DA NON PERDERE) eccovi il trailer.

 

 

 

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Vetro

Non so se riuscirò a trovare parole adatte per descrivere il fascino del vetro .
Uno storico dell’ arte saprebbe procurarvi emozioni accompagnando con adeguate suggestioni la contemplazione di un manufatto quale il vaso Portland, la coppa di Licurgo o una meravigliosa creazione contemporanea. Io, chimico, vorrei riuscire a incantarvi raccontandovi cose altrettanto suggestive sul vetro della vostra finestra in cucina, del vostro bicchiere o della pirofila ( piena di patate) che state per infornare.
Ridicolo? Forse. Penso però che la bellezza abbia molti aspetti e saperli riconoscere e apprezzare può rendere il quotidiano meno grigio e scontato.
Perché dunque non provare a fare un brevissimo viaggio attraverso il vetro? Seguitemi, è gratis!
Cominciamo con i “si racconta” ovvero il mito
LEGGENDA FENICIA: tramandata da Plinio il Vecchio (23-79 d.C.), alcuni mercanti, tornando dall’Egitto con un grosso carico di carbonato e bicarbonato di sodio (detto anche “natrum” cioè salnitro), si fermarono una sera sulle rive del fiume Belo per riposare. Non avendo pietre a disposizione su cui collocare gli utensili per la preparazione delle vivande, presero alcuni blocchi di salnitro e vi accesero sotto il fuoco che continuò a bruciare per tutta la notte. Al mattino i mercanti videro con stupore che al posto della sabbia del fiume e del carbonato di soda vi era una nuova materia lucente e trasparente.
IL VETRO FLESSIBILE dal Satyricon di Petronio. Durante la sua famosa cena,Trimalcione raccontava, vantandosi dei materiali pregiatissimi delle sue stoviglie concludendo le sue bizzarre considerazioni con questa frase:
Lasciatemelo dire, però: io per me preferisco il vetro, almeno non puzza. Che se non fosse fragile, io per me lo preferirei all’oro. Così invece vale niente. […]Satyricon, c. 50
Nel capitolo successivo compare la novella del vetro flessibile in cui si narra di un artigiano “qui fecit phialam vitream, quae non frangebatur”. Per questa sua invenzione venne ammesso al cospetto dell’imperatore (Tiberio per la cronaca) e in sua presenza lanciò il manufatto sul pavimento e nello stupore generale la raccolse solo lievemente ammaccato come fosse stato di bronzo. Poi con un martelletto rimise apposto le ammaccature. Naturalmente dopo questa spettacolare dimostrazione, si aspettava una ricompensa, perciò, quando gli fu chiesto se qualcun altro fosse a conoscenza del metodo di fabbricazione di quel vetro, rispose di essere l’unico depositario del segreto.
Saputo ciò, Cesare lo fece decapitare: “quia enim, si scitum esset, aurum pro luto haberemus”
Perché se si fosse saputo, l’oro sarebbe stato considerato alla stregua del fango( eufemismo).
E fu così che il vetro continuò a rompersi indisturbato, mentre la lungimiranza scientifico/ tecnologica degli imperatori romani si trasmetteva, di casta in casta, agli italici gestori del potere, giungendo intatta ai giorni nostri.

Fuit tamen faber qui fecit phialam vitream, quae non frangebatur.
Admissus ergo Ceasarem est cum suo munere, deinde fecit reporrigere Caesari et illam in pavimentum proiecit. Caesar non pote valdius quam expavit. At ille sustulit phialam de terra; collisa erat tamquam vasum aeneum. Deinde martiolum de sinu protulit et phialam otio belle correxit.
Hoc facto putabat se coleum Iovis tenere, utique postquam illi dixit:”Numquid alius scit hanc condituram vitreorum?”
Vide modo. Postquam negavit, iussit illum Caesar decollari: quia enim, si scitum esset, aurum pro luto haberemus

  • -History-of-Glass-Portrait

    -History-of-Glass-Portrait

L’ infografica racconta per sommi capi la lunga storia del vetro, un’affascinante intreccio di arte e tecnologia ancor oggi accresciuto da nuove scoperte e tecnologie.

Ma che cos’è il vetro? Risposta non facile
Il vetro è tutto o quasi, e il contrario di tutto:

trasparente o opaco
colorato in tutti i colori e con tonalità inimmaginabili
solubile anche in acqua oppure resistentissimo a molti attacchi chimici
conduttore elettrico o isolante
flessibile o estremamente rigido

può essere tagliato, lavorato, prodotto in forme leggiadre, in pezzi enormi, in fibre, in lastre, in bulk, in polvere, ecc.
Tutto questo perché non esiste un solo vetro, ma innumerevoli vetri .
Parlando di vetro ci riferiamo a un vero e proprio stato della materia e precisamente
Lo stato vetroso è quello di un solido bloccato nella struttura disordinata di un liquido (fase amorfa).
cristallovsvetro
Un’ altra sua caratteristica è quella di presentare una particolare temperatura di trasformazione, chiamata temperatura di transizione vetrosa (Tg) che si evidenzia sottoponendo il vetro a riscaldamento o raffreddamento e misurando corrispondentemente la variazione di alcune proprietà termodinamiche come densità, coefficiente di dilatazione lineare, volume specifico, entalpia.

temperatura di transizione

Per chiarire un po’ meglio queste definizioni ( e non perdere viaggiatori per strada)
diamo un’ occhiata al vetro più semplice quello formato per fusione e raffreddamento della silice SiO2, vale a dire, la sabbia.
Sì, proprio la sabbia, quella delle spiagge, quella che ritroviamo ovunque dopo essere stati una giornata al mare, quella che pensiamo di poter descrivere in due parole e che invece è in grado di riempire pagine e pagine di libri con la sua storia ( es: Raymond Siever – Sabbia –Zanichelli 1997 ).

sabbia  di puro quarzo

sabbia di puro quarzo

Se potessimo entrare in uno di quei  granelli di sabbia ci troveremmo in uno strano edificio formato dalla disposizione ordinata e periodica di un modulo: una piramide tetraedrica con il silicio al centro e quattro ossigeni disposti agli angoli in modo simmetrico .  La formula chimica è SiO4 con 4-cariche negative

struttura della silice

Proviamo ora a fondere la sabbia. La silice ha una temperatura di fusione intorno ai 1700°C e il suo aspetto, a quella temperatura, assomiglia a quello del preziosissimo aceto balsamico tradizionale di Modena.
Se si raffredda velocemente la silice liquida, si forma una rete disordinata di tetraedri legati per i loro angoli che danno origine a un materiale amorfo chiamato vetro di silice.

struttura vetro1
Questa disposizione degli atomi è quella, ipotizzata nel 1932 da Zachariasen ed è parte della teoria conosciuta col nome del “random network” o reticolo casuale.
Recentemente gli scienziati sono riusciti a produrre un vetro dello spessore di soli 2 atomi.

Indagando sulla struttura di questo vetro con sofisticati sistemi di indagine, sono riusciti ad ottenere un’immagine del reticolo vetroso che assomiglia in modo straordinario al reticolo disegnato dal fisico norvegese

reticoli veri e ipotetici

reticoli veri e ipotetici

Gli stessi scienziati, per capire la fibra più profonda del vetro, cioè la sua struttura atomica, l’hanno messa in moto, come a mimare una “danza”, scoprendo così in che modo questo materiale si deformi passando dallo stato solido a quello liquido.

Qui potrete vedere il video.

Ma torniamo al nostro vetro di silice. Come abbiamo visto, la silice (sabbia) fonde a temperatura elevata (1723°C) e dà luogo, per raffreddamento rapido ad un solido amorfo (vetro silice). Il vetro di sola silice rammollisce ( raggiunge cioè quell’intervallo di temperatura in cui è più facilmente lavorabile) a temperatura molto alta e dà un liquido molto viscoso, in cui le molecole scorrono con estrema difficoltà le une sulle altre.
Per abbassare la temperatura di rammollimento e quindi la temperatura di lavorazione, si devono rompere alcuni collegamenti tra le molecole di silice. Ciò si ottiene introducendo nel reticolo atomi che lo modificano come ad esempio il sodio.

modificatori del reticolo-

Così facendo però il vetro si indebolisce diventando addirittura solubile in acqua! È necessario quindi aggiungere gli stabilizzanti, generalmente ossidi di Ca introdotti nella miscela sottoforma di carbonati .
Ricapitolando possiamo pensare al vetro come formato tra tre tipi di ossidi diversi:

Vetrificanti Rappresentano l’elemento essenziale dello stato vetroso che compone il reticolo amorfo del vetro
– SiO2 (ossido di Silicio – SIlice) Tf = 1713°C
– B2O3 (ossido di boro- Borace)

Fondenti Aiutano il processo di fusione abbassandone la
temperatura
– Na2O(Soda – tipicamente si usa Na2CO3)
• (75%SiO2 – 25% Na2O _ Tf = 793°C)
Stabilizzanti – Conferiscono maggiore stabilità e resistenza
fisica e chimica al vetro
– CaO (Marmo) – MgO (Magnesia) – Al2O3 (Allumina) – BaO – PbO

I vetri, a differenza dei cristalli, non hanno una stechiometria da rispettare e quindi è possibile “modulare” le proprietà chimico-fisiche cambiando anche di poco la composizione.
In questo modo è possibile ottenere una vastissima varietà di vetri con caratteristiche tecnologiche diversissime. Eccone alcuni:
Vetro al piombo: è caratterizzato da brillantezza, elevato indice di rifrazione per la luce e bassa temperatura di rammollimento. A questa classe appartengono i “cristalli”nome commerciale che può creare qualche confusione!
Vetri di borosilicati: sono caratterizzati da alta temperatura di rammollimento, buona resistenza agli sbalzi termici e buona lavorabilità. Questi tipi di vetro rappresentano il mezzo più sicuro di smaltimento dei rifiuti radioattivi, grazie alla capacità di resistenza alla corrosione ed al valore particolarmente basso del coefficiente di diffusione degli ioni radioattivi.
Vetro sodico calcico: la sua miscela è caratterizzata dalla presenza di ossido di calcio che diminuisce il limite di cristallizzazione del vetro, aumentandone la persistenza nel tempo. A questa classe appartengono i vetri comuni quali, ad esempio, quelli da finestre o per contenitori.
Questo tipo di vetro può essere incolore oppure colorato di verde per la presenza di piccole percentuali di sali di ferro, come nel caso dei vetri per bottiglie.
Per ottenere dei vetri perfettamente incolori occorre aggiungere decoloranti.

Si tratta di alcuni elementi che, in piccola quantità, correggono la tonalità di colore secondo un principio fisico(sovrapposizione di un colore complementare che annulla quello ad esempio del ferro) o chimico(ossidazione o riduzione dell’elemento colorante).
Il decolorante più noto, che agisce in tutti e due i modi, è il biossido di manganese che, per questa sua proprietà, era chiamato il sapone dei vetrai. Tuttavia il manganese, fissato nel vetro, ha ancora la capacità di catturare l’energia della luce solare e quindi di ossidarsi, dando al vetro una colorazione giallo-viola.
Ne sono un esempio i lampioni che illuminano piazza San Marco a Venezia. Inizialmente incolori, a causa del manganese sono diventati viola, liberando così una luce soffusa che è divenuta una caratteristica della piazza di sera.

Per questa sua instabilità oggi il manganese è sostituito da una miscela di elementi come il selenio, il cobalto e terre rare che, dosate singolarmente, danno un risultato più completo e stabile

Siamo quasi al termine del viaggio. Per concludere questo mini tour, un pizzico di tecnologia. Sapete come si ottiene una grande lastra di vetro con superfici perfettamente lisce? Con una tecnica, a mio parere spettacolare, inventata nel 1958 da Pilkington:

“Nel processo denominato float glass, la pasta vitrea, proveniente dal crogiolo alla temperatura di 1100 °C, assume forma perfettamente piana in un forno a tunnel la cui base è formata da un letto di 7cm di stagno fuso. Questo è posto in atmosfera condizionata debolmente riducente, contenente azoto e idrogeno, in modo da non essere ossidato. Lo stagno leviga la superficie inferiore del vetro per diretto contatto, mentre la parte superiore si appiattisce per gravità essendo ancora allo stato semifuso. Lo spessore del nastro di vetro float è dato dalla velocità di rotazione dei rulli situati ai bordi della vasca. Un rallentamento dei rulli determina una stesura del vetro liquido a minore velocità e la formazione di un nastro di vetro di maggiore consistenza. Alla fine di quest’ultima fase, il vetro ha raggiunto la temperatura di 600 °C ed è ormai allo stato solido: viene quindi sollevato e posto in un tunnel di raffreddamento. “
Ecco il video che mostra l’intero processo.

Dite quel che vi pare, ma a me fa una certa impressione pensare che il vetro della mia finestra è nato galleggiando su una lucente piscina di stagno fuso!

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Dell’urina

Qualche notizia e curiosità sull’ urina,  sostanza  disprezzata della quale   si preferisce tacere  ma, forse, la più utile fra quelle  che  fino ad oggi siamo riusciti a produrre

Ho deciso di far tesoro delle direttive degli esperti in didattica della chimica  che raccomandano di non perdere mai di vista il vissuto dell studente, e così, parlando di soluzioni, mi è sembrata una buona idea fare un esempio  decisamente concreto e spendere due parole  sulla pipì.

E’ ora di saperne di più su  questa sostanza che costringe discenti di scuole di   ogni ordine e grado  a rinunciare a momenti topici della lezione di chimica (e non solo di quella)!

E’ anche ora  di svelare la  relazione fra la sua produzione e i litri di acqua, the, bibite che vengono meticolosamente sorseggiati nel corso delle cinque ore mattutine dedicate all’ apprendimento.

Inoltre,  da un attento esame  alla storia della  scienza, emerge innegabile il debito che la chimica ha  verso l’ urina e i suoi componenti.  A questo punto mi sembra proprio inevitabile  parlarne, almeno  un po’.

composizione urina

composizione dell’ urina

Dunque: l’ urina è una soluzione acquosa a composizione variabile, risultato della fitrazione del sangue operata dai reni. (Mentre scrivo,  l’insegnante che è in me mi fa notare quanto potrebbe essere interessante un approfondimento su filtrazione e filtri: zittisco per ora  il pedante inquilino e procedo).

E’ composta per il 95% di H2O  e per il restante 5% di sostanze di rifiuto filtrate dai reni. Quel 5% è quanto di più vario e complesso ci possa essere e solo recentemente i ricercatori, dopo sette anni di ricerche, sembrano essere arrivati a capo dell’intricato e variabile insieme di sostanze, registrando la presenza di ben 3000  composti diversi. Per questa ricerca sono state utilizzate svariate tecniche d’indagine quali la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare, la gascromatografia, la spettrometria di massa  e la cromatografia liquida.  Un’ enorme dispiego di forze, ma d’altra parte l’analisi delle urine  è una spia fomidabile, in grado di fornire  informazioni di ogni tipo  sull’ individuo che vi si sottopone: il tipo di alimentazione, le bevande, i farmaci e gli inquinanti a cui è stato esposto.

Ne è passato di tempo da quando  colore, odore e … sapore delle urine  erano  gli unici indicatori dello stato di salute dell’individuo. Queste immagini  danno qualche suggerimento sulla relazione colore delle urine/stato d’idratazione.

Vorrei per un attimo concentrarmi sul fatto che  l’urina  è formata per il 95% di acqua e mostrare questa interessante infografica con un titolo  piuttosto significativo e un tantino inquietante: dal tuo water al tuo lavandino

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L’infografica ricorda che  il 70% del nostro pianeta è formato d’acqua e che  un volume in litri d’acqua pari a   numero viene  continuamente coinvolto nel ciclo dell’acqua.  Dal momento che noi siamo per il 65% composti d’acqua, che ingeriamo ed espelliamo,  l’acqua che proviene dalla nostra pipì assume un peso molto significativo all’interno del ciclo. Pare che alcuni matematici abbiano stimato che in un bicchiere d’acqua  che beviamo, ci siano 2100 molecole di pipì di Cesare o secondo altre  stime  40000 molecole di pipì di Mosè. Suppongo che questi dati siano il risultato di procedimenti  tipo” problemi di Fermi” e  potremmo quindi  provare a  stimare, allo stesso modo, le molecole di pipì del nostro scienziato, musicista o scrittore preferito che ci beviamo  ogni giorno!

Molto filosofico il finale del’infografica, da leggere assolutamente  in lingua originale  per gustarne appieno il significato e dare tutt’altra dignità alle  nostre minzioni giornaliere!

E ora un po’ di poesia. Solo alcuni versi tratti dalle Nugae di Catullo precisamente il carme 39

………

Se tu fossi un romano, un sabino o un tiburtino,

un umbro parco o un obeso etrusco,

un lanuvino bruno e di dentatura robusta

un traspadano, tanto per citare anche i miei,

e insomma un qualsivoglia che i denti se li cura,

pure non vorrei che tu ridessi dappertutto, a tutto

spiano: non c’è nulla di più insulso del tuo ridere.

Ma tu vieni dall’Iberia; e tra i tuoi iberici va

di moda, alla mattina, denti e gengive

sfregarseli a sangue con l’orina:

così il grado di bianchezza del tuoi denti è

dovuto, in proporzione, a quanta orina tu hai bevuto.

Probabilmente questi versi non trasudano poesia, almeno non quella che intendiamo di solito, ma ci danno un’ idea delle proprietà sbiancanti dell’urina, dovute ai sali d’ammonio che contiene. E se Catullo disprezza l’iberico Egnazio per il suo disgustoso dentifricio ( in realtà pare  che la sua  amata Lesbia non disdegnasse affatto il candido sorriso dello spagnolo) per alcuni romani l’urina era oro puro! Veniva infatti utilizzata  dai fullonici  per la pulizia dei tessuti e nella lavorazione della lana.Nelle città romane, Pompei compresa,  c’erano luoghi in cui si raccoglieva la preziosa sostanza e  fino all’arrivo dell’   imperatore Vespasiano, intorno al 69 d.C.,  i tintori potevano disporre gratuitamente di tutto quel ben di dio. Poi l’imperatore impose una tassa sulla raccolta delle urine che, da quel momento, poteva essere praticata solo in zone ben precise (vespasiani). E al figlio, perplesso sulla provenienza di quel  denaro, pare che Vespasiano abbia detto “Pecunia non olet” ovvero il denaro non puzza  dando un fulgido esempio ai politici futuri e legando indissolubilmente il suo nome a quello dei gabinetti.

E gli impieghi di questa strabilante sostanza non finiscono qui:  oltre che per lavaggi, tinture e concia di pelli,  L’urina divenne fondamentale nella preparazione del salnitro, nitrato di potassio, componente  cruciale della polvere da sparo. Nel sec. XVI, G. Agricola ne descrisse la preparazione usata nelle nitriere o salpetriere artificiali, fosse o bacini dove si ponevano ammassi di terriccio, rottami, torba e ceneri di piante, mescolati a residui organici umettati con letame, colaticcio di stalla, urina, ecc., abbandonando il tutto per molti mesi all’azione della flora batterica nitrificante. In tal modo si aveva la formazione di nitrato di potassio misto a nitrati di calcio e di magnesio che per ulteriore trattamento con ceneri di piante venivano trasformati in nitrato potassico.

Accanto a questo uso bellico c’è anche quello agricolo dell’urina impiegata come fertilizzante.

Per completare questa breve carrellata fra gli  usi dell’urina legati al pasato,  voglio ricordare che fino a non molto tempo fa, l’harris tweed prezioso tessuto dai caldi colori autunnali, prodotto nelle isole Hebridi, veniva tinto con licheni trattati con urina umana o di pecora.

In tempi più recenti,  la pipì è diventata una fonte d’acqua e  in futuro lo sarà di elettricità, nella Stazione spaziale internazionale,  come ci dice questo articolo pubblicato dalla rivista scientifica Galilleo

Veniamo ora al debito che ha la chimica nei confronti dell’ urina. Intorno al 1670 il chimico tedesco Henning Brand, definito  l’ultimo degli alchimisti, mentre ricercava la pietra filosofale … nell’urina, vi trovò invece il fosforo. Divenne così il primo uomo a scoprire un elemento che non si conoscesse, in una forma o nell’altra, prima dello sviluppo della scienza moderna. Nel 1680 Boyle riuscì nuovamente a ricavare il fosforo dall’ urina.

E non è tutto! Fino al 1828 si affermava che le sostanze organiche avessero bisogno della forza vitale e si potessero incontrare solo dove ci fosse la vita. In quella data, un chimico tedesco Friedrik Woller, riscaldando del cianato di ammonio, considerato all’epoca sostanza inorganica, scoprì che si stavano formando cristalli simili a quelli dell’urea, un prodotto di rifiuto che viene eliminato in notevole quantità con l’urina. Un esame approfondito rivelò che si trattava proprio di cristalli di urea, un composto sicuramente organico. Questo esperimento fu l’inizio  della demolizione della teoria del ” vitalismo” e diede l’imput ai chimici per la ricerca di nuove sostanze organiche.

Voglio concludere con un video decisamente bizzarro che simula il percorso di uno schizzo di pipì dalla … fonte al W.C. Le ragioni di questo prezioso esperimento potrete leggerle qui

 

 

 

 

 

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Dell’esistenza dell’atomo

L’atomo esiste!

Cancellate subito quel sorrisino sarcastico che sta affiorando sui vostri volti: non voleva essere uno scoop, so benissimo che è cosa nota  da circa un centinaio d’anni! Eppure, nonostante il mondo in cui io sono nata fosse già atomico, (indizio sulla mia età: ho meno di cento anni )  e allora si parlasse addirittura  di Era Atomica, poche sono  le cose  capaci di affascinarmi e di obbligarmi a pensare come invece  è in grado di fare  l’atomo. Potrei quasi dire che mi fa piacere che esista. Quando guardo il gatto Astro o il cactus fiorito, quando respiro o mi accorgo di vivere, ecco,  immediatamente,  mi viene in mente lui, l’atomo, la materia prima  di  tutto l’universo.  Se poi, da chimico, sostituisco “atomo” con “elemento”,  mi appaiono tutti lì,  strategicamente disposti sulla tavola  periodica  e non posso che stupirmi che la straordinaria varietà del mondo sia il risultato di  combinazioni, incontri e scontri di   pochi, pochissimi individui ( 118 sulla tavola, ma molto meno quelli attivi).

Stupore: questo mi scatena l’atomo, da sempre, ancor prima di incontrare Schrödinger e la meccanica quantistitica all’Università e di scoprire che non solo era impossibile da vedere, ma anche da immaginare! Anche se un modo per vederli oggi c’è.

E’ vero che gli atomi  non potranno mai essere visti con gli occhi o utilizzando un normale microscopio. Sono troppo piccoli per la luce visibile la cui lunghezza d’onda è migliaia di volte più grande di un atomo.

Oggi però, si può però ottenere un’immagine indiretta dell’atomo usando altri tipi di microscopi che non usano la luce visibile, come ad esempio un microscopio elettronico o uno scanning tunneling microscope STM. Le immagini  che mostrano sono false: forme e colori sono aggiunti dai computer. Tuttavia si può ottenere una mappa che dà informazioni sulle dimensioni e la la loro  disposizione.

STMLo scanning tunnelling microscope (STM) è uno strumento fantastico che  ci ha permesso negli ultimi 20 anni di vedere gli atomi uno a uno.
Questo microscopio consiste di una punta che puo’ essere fatta scorrere (scanning) sulla superficie del materiale metallico del quale si vogliono “fotografare” gli atomi. E’ possibile posizionare la punta con grandissima precisione a una distanza fissa dalla superficie. Il microscopio funziona registrando la posizione della punta in ogni momento. Queste misure ci danno una rappresentazione in rilievo della superficie dove le “montagne” sono i singoli atomi. Il posizionamento è  fatto mantenendo costante la corrente che si stabilisce tra la punta e il campione: corrente dovuta all’effetto tunnel ( tunnelling).

Se cliccate qui, potrete vedere delle immagini fantastiche!

Immaginare un atomo con tanto di  nucleo ed elettroni  invece,  diventa davvero arduo visto che i modelli ancora  presenti sui libri scolastici non sono soddisfacenti e l’unico modo per descriverlo correttamente è quello di utilizzare  funzioni d’onda,  funzioni matematiche  di soluzione non proprio intuitiva! Non voglio  ancora affrontare l’argomento ma posso consigliare due libri  che ho trovato molto interessanti e piacevoli

Jim Al-Khalili- La fisica dei perplessi- Bollati Boringhieri

Marco Delmastro – Particelle familiari- Editori  Laterza (ottimo per gli studenti delle superiori!)

Ma ritorniamo allo scoop iniziale: L’atomo esiste ! E’ questo il titolo che ho dato alla traduzione in filmato di alcune slide di un lavoro in  power point fatto qualche tempo fa.  Non è stupendo ma può essere  didatticamente utile perchè  racconta brevemente il percorso  fatto dall’uomo  per arrivare ad affermare l’esistenza degli atomi.

 

 

 

Vi lascio con due visioni poetiche dell’argomento distanti più di 2000 anni fra loro:  alcuni frammenti  di tratti da un meraviglioso poema latino De rerum natura di Lucrezio  (98-54 a.C.) e il video “il bambino e il suo atomo ” IBM (2o13 d.C)

 

E affinché tuttavia dei miei detti non dubiti

per il fatto che gli atomi sfuggono agli occhi,

apprendi che esistono corpi oltre gli atomi

che nemmeno si possono vedere e dei quali

devi tu stesso ammettere l’essere.

……

inoltre sentiamo dei corpi gli odori diversi

e niente vediamo venire alle nari;

nè i flussi vediamo del caldo e del freddo

nè dato è di scorgere il suon della voce;

eppure son cose di vita corporea,

perchè muovono i sensi: infatti

toccar ed esser toccato a nulla è possibile

che non sia di natura corporea.

Lucrezio  De rerum natura, I , 263-270, 297-304

 

 

 

 

 

 

 

 

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Ancora miscugli

“Ancora miscugli?! Uffa!! In classe, in laboratorio, sul blog basta!”

la scienza della pasticceriaNoto però che nell’elenco di ambienti reali e virtuali  che avete menzionato nella vostra lamentazione iniziale , non è citata la cucina e quindi, oggi andremo proprio là. Nelle slide  si  parlerà, infatti,  della preparazione  di un miscuglio commestibile molto, molto semplice ma ho cattive notizie per voi! Ho comprato un libro fantastico ( che consiglio  caldamente a tutti!)

Dario Bressanini – La scienza della pasticceria – la chimica dei bignè –  Gribaudo

Ne sono certa: questo  migliorerà di molto la qualità dei miscugli culinari  che vi proporrò durante l’anno, aggiungendo anche  quel pizzico di complessità sufficiente a renderli  ancora  più interessanti.

 

 

 

 

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Magia

cappello mago“Come fa ad esistere la magia? E come ha fatto la gente a scoprirla per poi applicarla?”
La consegna era: scrivere una domanda, una curiosità, preferibilmente inerente alla chimica o comunque tale da richiedere risposte di carattere scientifico, alla quale fosse possibile dare risposta nel corso dell’anno, .
Le ragioni di questa richiesta erano molteplici: trovare centri d’interesse sui quali puntare nel corso dell’anno per coinvolgerli il più possibile, capire se fosse chiaro il concetto di scienza, capire se avessero recepito, a grandi linee, i campi d’intervento della chimica.
Non è stato facile tirar fuori qualcosa: d’acchito sembrava che nulla li incuriosisse o li interessasse. Poi qualcosa è saltato fuori, rivelando come il concetto di scienza non sia per nulla chiaro e quello di chimica men che meno.
Riproporrò la consegna fra tre mesi per vedere se c’è stato qualche cambiamento e intanto lavorerò sulle risposte alle domande possibili.
La domanda che ho scritto lassù in alto però , mi ha dato una violenta fitta al cuore. Badate bene non era
“esiste la magia ?’” e l’avrei considerato un modo provocatorio per dare il via a una discussione, un desiderio di approfondire il concetto di scienza.
Mi trovavo di fronte a un’affermazione. “La magia esiste” seguita dalla serie di domande incredibili “come è stata scoperta” e “quali ne sono le regole”.
Praticamente il programma della prima lezione nella scuola di magia di Harry Potter!
Ora, può essere che con gli anni la mia somiglianza con maga Magò si sia accentuata e questo abbia fatto scattare una serie di associazioni concretizzatesi in quella domanda. Certo, uscire dal mondo dell’infanzia è complesso, pensavo però che intorno a 16 anni il più fosse fatto e maghi e fattucchiere avessero trovato la loro giusta collocazione!
Guardando però la nostra Italia così culturalmente arretrata, soprattutto in campo scientifico, il dubbio è che non sia un difficile ingresso nel mondo degli adulti ad aver ispirato quella improponibile questione! Temo invece che sempre più si stia scivolando verso l’oscurantismo e la superstizione e la naturalezza mostrata nel porre la domanda ne è un’ implicita conferma.
Erano gli anni 70 quando, in televisione, Piero Angela faceva quel suo viaggio nel paranormale in cui con l’aiuto di un bravissimo prestigiatore svelava truffe di ogni genere. Ora siamo in controtendenza, ora in tv c’è Voyager e … non dico altro.
Eppure a me sembra che la scienza e la tecnologia ci abbiano regalato conoscenze, scoperte e invenzioni affascinanti e davvero magiche: perché non appassionarsi e ricercare l’origine e le regole di quelle discipline?
Voglio concludere questo post riportando una parte della prefazione al libro “La fisica dei perplessi” di Jim Al-khalili, Il testo si occupa di meccanica quantistica, quanto di più strano esista nel mondo della scienza e l’autore, per presentare l’argomento al lettori, sceglie alcune frasi, che mi sembrano in perfetta sintonia con il tema di queste righe.

prefazioneFeyman
Ho cambiato idea: lascio a questo video la conclusione.

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In laboratorio; bilance e cilindri graduati

Bilance e cilindri

Qualche slide atipica per ricordarvi cosa avete visto, udito e fatto in laboratorio.

 

 

 

Per saperne di più sugli strumenti di laboratorio leggete i due articoli di Sergio Palazzi pubblicati sul sito di Chimicare. In particolare  cercate gli strumenti e la vetreria che avete usato e leggetevi quello che dice sul picnometro,  lo strumento utilizzato per le misure di densità.

Nelle slide cito due libri:

il “Trattato elementare di chimica ” che , a dispetto del titolo, è un pò troppo impegnativo per il momento!

Primo Levi -L’altrui mestiere- Einaudi. Un libro splendido.  E di questo leggeremo e discuteremo  diversi capitoli.

A chi fosse interessato alla lettura degli scritti originali di Lavoisier (qualche visitatore del sito!) consiglio un libro  a cura di Marco Taddia docente di Chimica Analitica all’Università di Bologna e da Marco Ciardi docente di Storia della Scienza al Dipartimento di Filosofia dello stesso Ateneo  :

Antoine – Laurent Lavoisier -” Opuscoli fisici e chimici” – Bononia University Press 2005

Ancora un consiglio per visitatori interessati:

eccovi un libro ( datato e forse difficile da trovare) che trovo molto utile in quanto è un’antologia di testi originali, scritti da famosissimi scienziati,   su argomenti quali materia e energia:

A.Baracca, A.Rossi-Materia e Energia- Milano 1978

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