Urto efficace

Scusate la distrazione e la pigrizia, ma solo ora mi rendo conto di aver fotografato l’immagine speculare della tazza nella quale stamane ho versato la mia consueta razione di latte … Non poteva essere altrimenti, dato che ho usato il Face time del mio Mac! E se le molecole enantiomere dell’acido lattico non sono visibili nella foto, lo sono sicuramente le scritte a rovescio. Vabbè, nella prima foto si riesce a leggere: sono gli auguri del mio secondo anniversario, sullo sfondo palloncini che si presume gonfiati con elio. L’autrice degli auguri è l’ACS, American Chemical Society, come si legge sul retro della tazza, dove si descrivono le caratteristiche dell’elio con qualche ripetizione di troppo:

Helium is one of the so-called noble gases. Helium gas is unreactive, colorless and odorless. Helium is available in pressurized tanks. Elemental helium is a colorless, odorless monoatomic gas. It is the second most abundant element in the universe after hydrogen. Alpha particles are doubly ionized helium atoms, He²⁺.

Davvero abili nella campagna acquisti, questi dell’ACS: un bel giorno di due anni fa mi sono vista recapitare una lettera nella quale mi offrivano l’opportunità di iscrivermi senza alcuno che mi presentasse (di norma occorrono i nomi di due membri per accedere), semplicemente perché secondo loro ne avevo i requisiti. Uno capisce che giocano astutamente sull’amor proprio, però alla fine capitola, esattamente come ho fatto io. Dopotutto, il Journal of Chemical Education che mi inviano per posta è la più ricca e avanzata rivista di didattica della chimica esistente. Eppure, nonostante l’ACS sia la più numerosa associazione scientifica a livello mondiale, si trova a corto di insegnanti che svolgano parte attiva nella rivista di didattica, come si può desumere da questo recente appello:

Seeking your involvement: getting your colleagues to read,  write, and review for the Journal

Un altro periodico dell’ACS che leggo volentieri è il Bulletin for the History of Chemistry (questi i contenuti dell’ultimo numero), la rivista della History of Chemistry Division, l’analogo del nostro Gruppo Nazionale di Fondamenti e Storia della Chimica; sebbene quest’ultimo sia per ovvie ragioni meno numeroso, la qualità degli interventi riportati negli Atti dei Convegni che il gruppo ha organizzato sinora non ha nulla da invidiare. Eppure gli iscritti sono pochi, pochissimi, nonostante l’esiguità della quota di adesione. L’attuale presidente del Gruppo è il prof. Luigi Cerruti, tra i massimi esperti italiani di storia della chimica. Il professore è preoccupato per la carenza di risorse e la conseguente difficoltà nella crescita di una nuova generazione di storici ed epistemologi della chimica. Ci fa notare che in Italia la Storia della scienza di impianto disciplinare sta passando un brutto momento. Per motivi accademici, personali e generazionali sono in gravi difficoltà gli storici della fisica, che finora avevano costituito l’ala più avanzata della storia della scienza di provenienza ’scientifica’. Gli storici della matematica e della medicina fanno da sempre parte a sé, e gli storici della biologia sono pochi e dispersi. Segnali non buoni sono venuti anche da colleghi di grande rilievo che hanno cambiato il nome delle loro cattedre disciplinari in cattedre ‘generali’ di Storia della scienza. Secondo il professore il gruppo che gode di maggiore salute è quello della chimica, ma c’è poco da essere ottimisti vista la situazione generale. Nonostante le difficoltà occorre fare di tutto perché l’anno prossimo sia organizzato un convegno di alta qualità, data l’importanza della ricorrenza: i 50 anni del premio Nobel a Giulio Natta. L’evento celebrativo si svolgerà probabilmente in Liguria, terra natìa di Natta. Intanto si spera in un aumento degli iscritti (qui la procedura), soprattutto fra i docenti di scuola secondaria, quelli a mio parere maggiormente interessati alla coltivare la storia e i fondamenti della chimica.

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Sarà che al mio micio non importa niente del mistero della silice blu, come ha scritto l’amico di blog PaoloAlberto. Lui mangia, beve, dorme, gioca, all’occorrenza fa i bisognini nella sua lettiera di bentonite, e forse manco s’accorge che non uso più quella di silice. Ma a me, invece, interessa e come! Vi ricordate? Pietruzze blu il cui colorante è incapsulato nella silice usata per la lettiera del gatto, che ora comprerò solo allo scopo di procurarmi i campioni per le prossime analisi. Il mistero non era stato svelato.

Ricapitolo brevisssimamente: all’inizio mi è venuto naturale supporre che si trattasse di blu dovuto a un composto del cobalto, ma il saggio alla perla di borace non ha permesso di rilevare alcun metallo (ovviamente il saggio alla fiamma è stato escluso a causa della presenza della struttura vetrosa, motivo dell’assenza di solubilità del materiale, che non si scioglie neanche in acido cloridrico concentrato a caldo). La casa produttrice mi aveva scritto che si trattava di “succo di cavolo rosso”, nello specifico di antocianine. Riesce difficile credere alla spremitura di cavoli cinesi, dato che la lettiera è made in China ….; ve le immaginate le piantagioni di cavolo cappuccio per ricavare il colorante necessario alla produzione di lettiere eco in Cina? Un paese il cui vertiginoso sviluppo mal si accorda con una certa idea di sensibilità ambientale. Colorante estratto in Europa e poi inviato in Cina? Mah….

Però il killer capace di far fuori la silice derubandola del suo metallo segreto esiste. Semplicemente è uno che non lavora per le scuole. Lui è uno che sta alla larga dai minori. L’acido fluoridrico: il terribile acido fluoridrico che solo certa plastica può fronteggiare. Il prof. White l’aveva detto al suo ex scolaro perennemente impreparato: se vuoi liberarti del cadavere dello spacciatore devi comprare quella vasca di plastica; quando sei al supermercato chiamami e dimmi cosa è scritto sull’etichetta. L’incosciente non l’ha ascoltato, e ha messo il cadavere in una vasca da bagno generosamente irrorata di HF. Risultato: grosso buco e caduta di vasca e contenuto al piano di sotto. Scena macabra che più macabra non si può, ma ve lo assicuro: dopo averla vista vi ricorderete per sempre di arginare la furia corrosiva dell’acido con il buon teflon. Esattamente quello che ha fatto PaoloAlberto nell’analizzare il blu della lettiera. PaoloAlberto è l’intermediario che ho contattato per arrivare all’HF-killer. Senza dubbio è stata una buona mossa, perché mi ha riferito nei minimi particolari come sono andate le cose: l’attacco dell’acido killer a Mr. SiO2 e la ricerca del metallo nelle sue tasche una volta che la vittima ha abbandonato le sue spoglie terrene per diffondersi nell’aere.

Non occorre che vi descriva le reazioni: nel suo blog PaoloAlberto la fa con molta chiarezza. In un secondo post il bravo chimico documenta con tanto di foto l’esecuzione dell’analisi vera e propria. Un paio di test gli confermano che il metallo è il ferro. Delusione: non è un metallo prezioso! Un killer assoldato per del vile ferro tanto abbondante in natura!!! In compenso, si tratta di metallo dal potenziale inquinante molto basso (ne occorrono quantità molto elevate perché sia considerato nocivo), ma … come è legato per dare luogo al composto colorato? PaoloAlberto ha subito pensato al blu di Prussia, colorante da cui si svolge acido cianidrico (HCN) se decomposto. Per avere un primo indizio della presenza di HCN basterebbe verificare con una semplice cartina al tornasole l’acidità dei vapori, ma la cosa è impossibile a causa della massiccia presenza dell’ingombrante HF, che una volta fatto il suo dovere mica esce di scena così facilmente …. Si potrebbe intercettare la probabile presenza dello ione cianuro, ma come? E, ad ogni modo, la presenza del blu di Prussia KFe(III)[Fe(II)(CN)6] è solo una supposizione. Ho cercato improbabili accostamenti tra il ferro e gli antociani (potrebbero legarsi in qualche modo?), ma non ho trovato niente, come del resto era prevedibile. Però, dopo le mie inconcludenti ricerche, ho letto una interessante supposizione di Marco Capponi (questo il suo blog), che ricorda l’esistenza, per l’ossido di ferro Fe2O3 di più forme polimorfe di cui: alfa (di colore rosso, con cella elementare romboedrica) e gamma, la cui cella elementare è cubica; la forma gamma, dice Marco, è commerciata dai cinesi come ossido di ferro blu (date un’occhiata qui). La forma gamma – scrive ancora Marco – è un composto metastabile che ad elevate temperature dà origine alla forma alfa. Era prodotta un tempo per i nastri magnetici, dato il suo ferromagnetismo.

(Ho trovato anche un interessante abstract di un articolo, guarda caso scritto da chimici cinesi, in cui si mostrano gli effetti dell’ossido di ferro gamma se aggiunto come nanoparticelle al blu di Prussia, dotandolo di proprietà magnetiche. Inoltre, se a un sottilissimo strato di quest’ultimo – ottenuto tramite coating su disco ad alta velocità – si aggiungono le nanoparticelle di ossido, si ottiene un materiale che imita il comportamento dell’enzima perossidasi, e che presenta applicazioni in test immunochimici interessanti principalmente per l’efficienza e il basso costo. Potenza della rete! In pochi minuti sono passata dalla ruggine alla sua forma blu, per poi finire a leggere un articolo di scienza dei materiali che mi parla di enzimi e immunoglobuline.)

Ma ritorniamo a noi: il ferro dovrebbe dare colorazione della perla di borace, ma noi in laboratorio non abbiamo osservato niente. Forse il materiale non era suddiviso abbastanza finemente? Forse questo tipo di saggio non è particolarmente sensibile per metalli intrappolati nella struttura vetrosa? Resta il fatto che la supposizione di Marco è fondata, anche alla luce del fatto che ci sono lettiere per gatti con granelli di colore rosa, arancio e giallo oltre che blu: il colore giallo, ad esempio, potrebbe derivare da un ulteriore composto del ferro usato come pigmento, di formula FeO(OH) · xH2O (ossido di ferro giallo). Per il resto, leggete in questa presentazione la varietà di pigmenti degli ossidi di ferro! A seconda della struttura cristallina e del grado di idratazione, questi composti possono esibire una ampia gamma di colorazioni (qui una sintetica scheda della FAO). Per concludere, grazie a Marco per questo ulteriore passo avanti, ma soprattutto grazie a PaoloAlberto per aver eseguito e documentato in modo così chiaro la sua caccia al metallo!

AGGIORNAMENTO AL 15/07/2012

In questa calda domenica di metà luglio mi decido ad aggiornare lo stato dell’arte sull’analisi del misterioso colorante blu per merito del chimico Paoloalberto, il quale ha scoperto che:

- il ferro non può essere il responsabile della colorazione, in quanto esso si ritrova anche nell’analisi condotta sul “bianco”, ovvero sul campione di granelli incolori, quindi non contenenti la sostanza in esame (potete seguire l’esecuzione dell’analisi in questo post illustrato);

- effettuando un’estrazione con esano ed eseguendo alcuni saggi sul colorante finalmente isolato, risulta che questo NON contiene metalli (in questo ulteriore post l’abile chimico riassume le sue prove).

Si tratta dunque di sostanza organica. Quindi la casa produttrice ha ragione nel sostenere che si tratti di antocianine estratte dal cavolo rosso? E allora perché non si osserva viraggio al rosso durante il trattamento con acidi? E ancora: cosa ci sta a fare il ferro nel gel di silice colorato e non?

Sebbene possano essere effettuati molti altri saggi di riconoscimento di elementi non metallici o di intercettazione di particolari gruppi funzionali, l’unica via che permetterebbe di svelare il mistero nel modo più sicuro è veloce è quella di ricorrere all’analisi strumentale sul campione isolato: spettrometria di massa, spettroscopia IR ed NMR. L’amico di blog Paoloalberto non dispone delle macchine opportune, avendo effettuato gli esperimenti in situazione di home-lab; ma proprio per questo è stato abilissimo, proprio come lo erano i chimici prima dell’avvento delle tecniche strumentali che tanto hanno facilitato il lavoro di analisi qualitativa e quantizzava. Il suo è stato un lavoro preparatorio di indubbia importanza. Un grazie anche al Chimico impertinente Paolo Gifh per i suoi preziosi suggerimenti.

Al prossimo aggiornamento!

P.S.: ne approfitto per riportare in ordine cronologico gli articoli sul mistero “silice blu”

1. Le sentinelle olfattive (e non) del micio – In questo post davo per scontato che i granelli blu delle lettiere per gatti in gel di silice fossero costituiti di cloruro di cobalto usato come indicatore di umidità

2. Dal blu cobalto … – Il campione non scioglie neanche in acido concentrato a caldo, quindi deduco che non si tratta di cloruro di cobalto; se quest’ultimo è presente è intrappolato nella struttura vetrosa del gel di silice. Ma potrebbe trattarsi di una qualsiasi sostanza di colore blu.

3.  … al blu delle antocianine – Telefono e scrivo alla casa produttrice, la quale mi assicura che si tratta di antocianine estratte dal cavolo rosso. Ho qualche perplessità: accolgo i consigli degli amici blogger ed esprimo le mie considerazioni sulla mancata trasparenza sulla composizione chimica del prodotto e sulle informazioni inesatte fornite nei messaggi pubblicitari.

4. Mistero svelato? Tocchiamo ferro – Eseguo il saggio alla perla di borace senza rilevare la presenza di alcun metallo, stranamente neanche del ferro, che invece Paoloalberto ha intercettato sia nel gel incolore che in quello colorato (dunque il colorante non contiene ferro come inizialmente si pensava). Ingegnandosi con la costruzione di un evaporatore in teflon (resistente all’acido fluoridrico, l’unico in grado di sciogliere la silice) Paoloalberto ha eseguito dei test che a scuola non potevo effettuare data la mancanza di HF. Alla fine Paoloalberto è riuscito a estrarre il colorante tramite l’esano. I metalli risultano assenti dalla composizione del colorante, ma ci sono ancora interrogativi aperti a cui solo le indagini spettroscopiche possono rispondere compiutamente.

Il mistero continua ma siamo vicini alla soluzione!

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Quando ho telefonato alla casa produttrice di lettiere per gatti mi ha risposto una voce un pò stranita.

- Ma perché lo vuole sapere?

- Beh, perché …mi trovo bene con il prodotto e vorrei sapere qualcosa in più …

- Gliel’ho detto, si tratta di silice blu.

- Ma la silice non è blu!!!

- Ehmm … si … appunto … c’è un colorante.

- E come si chiama questo colorante? Che funzione ha?

- Beh, non le posso spiegare, è complicato … è una “faccenda di chimica”.

- Stia tranquilla, dica pure che cerco di seguirla; la chimica un pò la mastico …

- Ah … Allora la faccio richiamare dal nostro chimico. Mi dà un recapito?

Blogger chimici all’opera

Avevo letto delle proprietà battericide dei composti di cobalto, ma era da escludere questa funzione per il semplice fatto che quei granuli mal si prestano per una azione ad ampio raggio possibile invece per le soluzioni. E poi avevo già constatato che non si trattava di cobalto. O meglio, poteva essere cobalto, ma intrappolato nella struttura vetrosa della silice, quindi inattaccabile dall’acido; a meno di non usare le maniere forti, come suggerito da Paoloalbert del blog Chimica sperimentale:

“Il blu del gel di silice dovrebbe essere sicuramente Co++ (cloruro allo 0,5% circa oppure (NH4)2CoCl4). Mi spiace non averne sottomano un campioncino altrimenti farei qualche prova. Sicuramente il catione è fortemente intrappolato nella struttura vetrosa, ma attaccandolo convenientemente si dovrebbe riuscire a tirarlo fuori. Io proverei a disgregarlo brute-force con HF (vediamo chi la vince!) e sulla soluzione farei poi i saggi per il cobalto, per esempio il Vogel con tiocianato.”

Ne parlo con il mio collega di laboratorio, che mi guarda rassegnato: “e tu credi che il reagentario della scuola comprenda l’acido fluoridrico? Si vede che sei qui da poco!”. Eh già. Purtroppo nei laboratori scolastici non ci si può sbizzarrire; un pò per questioni di sicurezza, un pò per questioni blandamente economiche (motivo solitamente più ricorrente del primo) i laboratori didattici diventano ogni giorno più scarni. A malapena si ordina la merce in via di esaurimento; figurarsi acquistare nuovi prodotti, per di più il “brutale” HF.

Penso ad alta voce: e un saggio alla fiamma? Ma istantaneamente mi sovviene che il cobalto non dà particolari colorazioni della fiamma: il suo uso in questo particolare saggio si limita a mascherare l’invadente sodio quando questo cerca di prevalere sul timido potassio. I vetrini blu cobalto servono infatti per mascherare la tipica luce gialla del sodio ed evidenziare quella violetta originata dal potassio. Tuttavia l’ipotesi scartata del saggio alla fiamma dà i suoi frutti; lo pensiamo quasi istantaneamente, ma il collega mi precede: “con la fiamma no, ma un saggio alla perla al borace si può fare!”. Lo stesso suggerimento viene da Gifh, Il Chimico impertinente:

“Ripensandoci, mi è venuto in mente un altro sistema che potrebbe tagliare la testa al toro. I composti del cobalto sono rilevabili per via secca tramite il classico saggio della perla di borace o al sal di fosforo, con cui si ottengono delle splendide perle di un caratteristico azzurro intenso, sia in fiamma ossidante che riducente. Con questo metodo si dovrebbe riuscire nell’attacco di eventuali ioni di Co++ inclusi in una massa silicea vetrosa. Nel caso si tratti di un pigmento organico invece non ho idea di cosa possa succedere, anche se presumo avvenga una rapida decomposizione e nessuna colorazione alla perla.”

Mistero svelato … o quasi

Il saggio alla perla al borace è prossimo. Intanto vi dico cosa mi hanno risposto dalla casa produttrice quando, il giorno dopo il primo contatto, mi hanno finalmente richiamata. Mi parla la stessa voce, non il chimico con il quale avrei dovuto interagire:

- Signora, la richiamiamo per la questione della “silice blu”. Ebbene, si tratta di succo – di – cavolo – rosso. La funzione è esclusivamente estetica.

L’espressione succo – di – cavolo – rosso è stata pronunciata in modo ben scandito, come a ripetere esattamente ciò che le era stato detto di riferire, senza alcuna titubanza. Anche la pronuncia di esclusivamente è particolarmente marcata: quindi nessuna funzione di indicatore di un qualche tipo, nessuna reazione con le “produzioni” del micio, tantomeno nessuna azione battericida. Penso istantaneamente all’estratto del cavolo cappuccio viola usato a scuola qualche anno fa per ricavare un indicatore acido-base naturale. Quindi si tratterebbe di innocue antocianine. Ma queste non sono idrosolubili? Ah, già, sono intrappolate nel vetro pure queste …Si è mai visto un vetro colorato che rilascia il colorante se immerso in acqua? Certo che no!

Sarebbe così grave se fosse cobalto?

La presenza delle antocianine spiega la biodegradabilità della lettiera e il suo possibile uso nel compost. Il problema dell’eventuale cobalto non è infatti la sua presenza allo stato cristallino: il micio non rischia niente se fa i suoi bisogni circondato da pietre blu, come giustamente fa notare anche il collega Sergio Palazzi che ha scritto un bell’articolo sull’utilità della chimica tintoria nel destreggiarsi nelle più svariate questioni di laboratorio:

“Anche i miei bicchieri da tavola sono stracarichi di cobalto, e allora? E l’ipotetico rilascio del piombo o pure dell’uranio dai vetri boemi è tale da creare una catastrofe ambientale? allora le modelle che si incollano gli “svaroschi” sulla pelle (cfr. anche certe pubblicità TV) a che rischi dovrebbero andare incontro? A parte le battute ed i paradossi, temo che si sia persa la percezione, anche in ambito tecnico, della distinzione tra rischio e pericolo, che dovrebbe essere alla base di ogni serio limite all’uso. Ma è chiaro che qui la discussione non può stare in un commento ad un post… e sulle possibilità di intossicazione per le bestiole, la mia non eccessiva simpatia per i felini potrebbe dare luogo a sospetti!”

A parte l’antipatia per i felini – che scava tra me e Sergio un solco moooolto profondo – sono d’accordo. Però il discorso cambia nel momento in cui si scrive che la lettiera può essere smaltita nei rifiuti generici o utilizzata per il compost. E poi, ammesso che il colorante sia del tutto innocuo, perchè non riportarne chiaramente la composizione chimica?

Cosa sono le antocianine?

Senza nominare le antocianine, chiedo se posso sapere maggiori particolari a livello di composizione chimica: “succo di cavolo rosso” è un pò troppo generico. La mia interlocutrice mi riferisce di non saper rispondere, quindi le comunico il mio indirizzo di posta elettronica al quale, dopo una mezz’oretta, arriva la conferma:

“Gentile Sig.ra Teresa,

dando seguito alla Sua richiesta in merito alla colorazione blu delle particelle presenti nella nostra lettiera in silice, La informiamo che da una piccola ricerca effettuata il colore blu è ottenuto utilizzando l’estratto del cavolo rosso/viola facente parte della “famiglia” degli ANTOCIANI.

Sperando di averLe fornito una informazione quanto più esaustiva possibile, ci è gradita l’occasione per porgerLe i nostri più cordiali saluti.”

Insomma, tante supposizioni per arrivare a capire che si tratta di cavolo …Le lettere maiuscole degli antociani mi comunicano sottilmente una lieve insofferenza: ti scrivo a chiare lettere di cosa si tratta, la finiamo qui? Le antocianine sono una classe di pigmenti idrosolubili all’origine della tipica colorazione viola-blu di molte specie vegetali, dai fiordalisi alle melanzane. Grazie a questi pigmenti l’estratto del cavolo rosso vira dal rosso al violetto o blu con l’aumentare dell’alcalinità dell’ambiente con il quale è posto in contatto. Numerose sostanze organiche naturali fungono da indicatori acido-base. Il succo della spremitura della rapa rossa, per esempio, si colora di rosso porpora in presenza di acido acetico, mantenendo tale colore fino a pH 7; addizionando ammoniaca passa a blu violaceo, mentre a pH 12 diventa marrone e floccula.

Ulteriori perplessità …

Se è vero che di antocianine si tratta, resta sempre qualcosa che non mi convince nella presentazione del prodotto da parte dell’azienda:

1 - Non è riportata la composizione chimica, che si limita a “lettiera in gel di silice”. Ma anche all’acquirente più sprovveduto viene il dubbio che quel blu sia originato da un qualcosa che silice non è.

2 – Sulla confezione è riportato testualmente: “i cristalli blu impediscono qualsiasi formazione di batteri e agenti patogeni per il gatto e per l’uomo”, però mi è stato più volte ribadito che la funzione del colorante è esclusivamente estetica. Dunque – e questo è grave – si racconta all’acquirente qualcosa che non corrisponde a verità.

3 – Nonostante questa lacuna si evidenzia che il prodotto è al “100% naturale e anallergico: è puro gel di silice, prodotto completamente inattivo e a Ph neutro a cui non viene aggiunto nessun elemento chimico”. Ah, si? E le antocianine cosa sono? Non sono composti chimici? Il fatto che siano di origine naturale significa forse che si tratti si enti immateriali? Inoltre, intendiamoci sul termine “naturale”: questo non significa innocuo, e lo dimostrano i tanti veleni prodotti dalle piante; il gel di silice è innocuo ma NON è naturale, al contrario di quanto scrivono i produttori di lettiere. La silice è una cosa, il corrispondente gel è un’altra: questo è un polimero sintetizzato in laboratorio a partire dal diossido di silicio (questo si, di origine naturale; basti pensare alla sabbia che ne contiene in abbondanza!). No comment sul “Ph”: si scrive pH! Non è un’inezia come può sembrare, anche se l’informazione fornita presenta inesattezze ben più gravi. Il fatto è che qualunque tipo di etichettatura di un prodotto commerciale viene passata al vaglio da vari addetti: come è possibile una imprecisione così grossolana? Tanto più che il pH è ormai onnipresente nelle pubblicità dei detergenti.

4 – Questa considerazione riguarda invece le tecniche di marketing. Se il blu è dovuto a dell’innocuo succo di cavolo, perché non scriverlo per rendere il prodotto più convincente dal punto di vista della sostenibilità ambientale? Perchè lasciare il consumatore nel dubbio? A mio parere una informazione esaustiva fugherebbe molti dubbi e porterebbe un ritorno di immagine probabilmente utile al profitto economico. Alcuni miei conoscenti mi hanno detto di non acquistare la lettiera in gel di siliice perchè, oltre ad essere più costosa, desta sospetto per quel blu così “artificiale”. Se dovessi occuparmi della pubblicità del prodotto metterei bene in evidenza la provenienza del colorante, magari disegnando un bel cavolo blu a lato del riquadro che riporta la composizione chimica.

5 – Sulla confezione del prodotto si accenna a un processo chimico per spiegare la biodegradabilità della lettiera: è possibile infatti smaltire i cristalli nel “compost perchè con l’azione della luce e dell’acqua in circa 4-6 mesi ritornano sabbia”. Mi viene il dubbio che il tempo richiesto sia ben più lungo; provare, anche in questo caso, non costa nulla.

Insomma, a questo punto è perfettamente plausibile che si tratti di antocianine, anche se eseguirò comunque il saggio alla perla per due motivi: il primo riguarda l’informazione altamente difettosa che viene fornita del prodotto; il secondo è quel “Made in China” che, non lo nascondo, mi inquieta parecchio ….Se poi l’industria cinese ha sviluppato una tale sensibilità ambientale da sfruttare l’estratto di cavolo come colorante …onore al progresso cinese!

P.S.: sarà diffuso in Cina il cavolo rosso o lo importeranno allo scopo??

Richiami di chimica analitica

Nell’articolo si citano alcune classiche procedure di analisi riportate su qualunque testo di analisi chimica: il saggio di Vogel citato da Paoloalbert non è solitamente trattato, a meno che non si tratti di istituti a indirizzo chimico, mentre i saggi alla fiamma e i saggi alla perla sono comunemente eseguiti. Il sito dell’Istituto Tecnico di Chiavari ospita una pagina – a cura del prof. Roberto Bisceglia – nella quale sono elencate numerose esperienze didattiche; tra queste, i saggi alla perla citati da Gifh, sia quello al borace sia quello al sale di fosforo. Un possibile quesito dopo aver analizzato le esperienze proposte potrebbe essere: come mai il cobalto non si rivela alla fiamma ma con il saggio alla perla? Perchè quest’ultimo è efficace anche nei confronti di specie chimiche incapsulate in una maglia vetrosa? Altro richiamo utile è la teoria degli indicatori acido-base: da cosa è originato il viraggio? Qual è l’origine del colore dei composti organici contenuti negli indicatori sia naturali sia di sintesi? L’articolo può essere utile per sollecitare gli studenti a investigare chimicamente utilizzando conoscenze tutto sommato non troppo complicate; ma anche per indurli a vedere con occhio critico la fallace comunicazione pubblicitaria, gravemente inesatta dal punto di vista chimico e come tale ingannevole per il consumatore.

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Ormai lo sanno anche i miei studenti: ho preso una fissa per la “silice blu” usata per le lettiere dei mici. Il motivo è semplice: la silice non è blu, ma l’origine di questo colore non è specificata sulla confezione, la quale riporta però una precisazione importante, cioè il prodotto è al 100% naturale e come tale può essere usato per il compost. Scrivendo il precedente post ho dato per scontato che i cristalli blu fossero di cobalto, dato che i composti di questo metallo sono usati come indicatori di umidità: l’inconfondibile “blu cobalto” è quello caratteristico della forma anidra, mentre la forma idrata è di un bel rosa. Poi ho riflettuto: cobalto?? Compost?? Qualcosa non torna. Il cobalto è infatti un metallo tossico con effetto cancerogeno. Sperando di sbagliarmi ho portato i cristalli nel laboratorio della scuola per sottoporli a un saggio di prova. Non mi sono venuti in mente altri composti con i quali si può ottenere la transizione blu-rosa a seconda dell’assenza o presenza del legame metallo-acqua; dunque – ho pensato – se è possibile osservare questa transizione si tratta di un sale di cobalto.

Una prova di equilibrio

Ho pensato che potevo usare il saggio di prova per proporre agli studenti un’esperienza di laboratorio sull’equilibrio chimico, in particolare per verificare l’influenza su di esso della variazione di concentrazione o temperatura. L’esperimento deve essere eseguito alla luce del principio dell’equilibrio mobile di Le Chatelier, il quale afferma che “quando un sistema all’equilibrio viene perturbato, esso raggiungerà un nuovo equilibrio spostandosi nella direzione che tende ad annullare gli effetti della perturbazione”. Cominciamo con il dire che il cobalto è un elemento di transizione, quindi la sua configurazione elettronica è caratterizzata da orbitali d incompleti. Lo ione Co(II) ha sette elettroni nell’orbitale 3d, la cui mobilità è favorita dall’assorbimento di radiazione elettromagnetica nella regione del visibile. Per questo motivo i composti dello ione Co(II) sono colorati. L’energia assorbita, e quindi la frequenza della radiazione e il colore, dipendono dalla natura e dalla geometria dei composti che lo ione cobalto forma. Per questa ragione il cloruro di cobalto(II) assume due diverse colorazioni: è blu quando è legato a ioni cloruro in una geometria tetraedrica, mentre è rosa quando è legato anche a molecole di acqua in una geometria ottaedrica. Le due forme sono coinvolte nella seguente reazione di equilibrio:

Supponiamo di sciogliere in acqua CoCl2· 6H2O (cloruro di cobalto esaidrato, rosa) e aggiungiamo una soluzione concentrata di HCl. Si osserva l’immediata variazione di colore da rosa a blu, perché l’aggiunta di acido cloridrico, e quindi di ioni Cl-, ha spostato l’equilibrio verso destra. Per spostare nuovamente l’equilibrio verso i reagenti ripristinando la colorazione rosa, è necessario sottrarre ioni cloruro. Si aggiunge quindi alla miscela di reazione del nitrato di argento AgNO3:

Gli ioni argento reagiscono istantaneamente con gli ioni cloruro, dando luogo ad un precipitato insolubile di cloruro di argento AgCl:

Sottraendo ioni cloruro la soluzione torna rosa. Si può intervenire anche alterando la temperatura: siccome la reazione di equilibrio è esotermica, per effetto di un riscaldamento l’equilibrio si sposta verso destra (colorazione blu), nella direzione che, secondo il principio di Le Chatelier, sottrae calore al sistema. Viceversa, raffreddando in un bagno di ghiaccio si ottiene l’effetto opposto e la soluzione assume nuovamente il colore rosa tipico della specie esaidrata.

Nessuna soluzione!

Nessuna soluzione, sia in senso figurato si in senso letterale: non sono riuscita a sciogliere i cristalli, neanche in  acido concentrato a caldo e dopo aver ottenuto granelli finissimi con mortaio e pestello. Se il composto non passa in soluzione non si possono eseguire le prove descritte. Ma quindi non si tratta di cobalto? E allora cos’è? Il collega di laboratorio ha usato anche l’ammoniaca nel caso si tratti di una specie chimica in grado di reagire con le molecole azotate come l’urea, ma …. niente. I cristalli conservano imperturbabili la loro bella colorazione che mi ostino a chiamare “blu cobalto” … A questo punto ho scritto alla casa produttrice in cerca di lumi. Nel prossimo post vi dico cosa mi hanno risposto.

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Ecco un sito utile per docenti CLIL che usano la lingua veicolare inglese: Reach Every Child. In particolare, esplorate le risorse nella pagina dedicata agli insegnanti di scienze. Inoltre a questo link potete partecipare a un gruppo di discussione sul CLIL per scambiare idee con altri docenti sulle metodologie didattiche più appropriate per un buon insegnamento integrato di lingua straniera e contenuto.

Infine vi comunico che nel sito della BBC sono disponibili dei programmi radiofonici in podcast di chimica (prodotti in occasione dell’Anno Internazionale della Chimica) che potrebbero essere utili per un percorso CLIL di scienze. Interessanti sono le due puntate che ruotano attorno all’interrogativo: Can Chemistry Save The World? Nella prima si parla di “Green Chemistry”, nella seconda - dal titolo “Fixing the Nitrogen Fix” – il tema è rappresentato dall’azoto, uno dei più importanti elementi per la vita. L’atmosfera è ricchissima di azoto in forma gassosa; purtroppo la molecola di azoto, N2, è quasi completamente inerte, cosa che rende il suo impiego industriale praticamente impossibile allo stato attuale. Eppure l’impiego dell’azoto atmosferico, ad esempio per la produzione di fertilizzanti, consentirebbe di realizzare processi chimici efficienti e rispettosi dell’ambiente. In natura l’azoto è utilizzato al meglio per garantire processi vitali fondamentali, ad esempio nei processi di fissazione, durante i quali l’azoto passa dall’atmosfera al terreno trasformandosi in forme immediatamente assimilabili dalla maggior parte dei viventi; tali processi fanno parte del ciclo dell’azoto, che prevede la trasformazione di N2 in vari composti fra cui l’ammoniaca, NH3, sintetizzata in grandi quantità a livello industriale soprattutto per la preparazione dei fertilizzanti agricoli. Nell’intervista della BBC si spiega come i chimici stiano cercando di carpire i segreti della natura per intrappolare le sfuggenti molecole di N2 nelle quali siamo immersi.

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