CHIMICA sperimentale

Mi è stato chiesto da un lettore di questo blog dove trovo un facile reagente, l'acido fosforico.
Dico facile perchè un fornitore di sostanze per laboratorio ha sicuramente questa sostanza in soluzione all'85% e l'H3PO4 non è certo un reagente dei più difficili.
Purtroppo non è invece possibile rispondere a questa domanda in maniera specifica, efficace e con significato valido per tutti.

Il problema dei reagenti è molto sentito per chi si diletta di chimica ed ognuno cerca di risolverlo come può con le sue fonti, che non sono replicabili in generale perchè funzione di troppe variabili.
La reperibilità dipende essenzialamente da dove si abita, dalle proprie conoscenze, dalla propria intraprendenza e determinazione, dalla disponibilità finanziaria dedicata a questo fine, soprattutto da quanto tempo ci si dedica a questo hobby, eccetera, eccetera...

Un laboratorio chimico hobbistico NON si improvvisa di questi tempi e tanto meno si improvvisa in poco tempo!

Una volta era infinitamente più semplice, perchè non esisteva quella idiota e moderna "fobia della chimica", che fa considerare agli occhi del pubblico tutto ciò che riguarda questa scienza come tossico, inquinante, esplosivo, corrosivo...
...insomma N E G A T I V O.

Spesso mi chiedono, come ha fatto il lettore mp 1981: -ma dove trovi queste "sostanze"?
La risposta è semplice per me ma troppo complicata per il ricevente, perchè ogni polverina e ogni liquido ha la sua storia, che è personale e che non è replicabile in maniera generale.
Tanto per stare nell'esempio io ho l'H3PO4 da tantissimo tempo e ricordo bene da dove arriva. La sua origine non è però replicabile dovunque, e non avrebbe significato per il lettore.
Ma se proprio uno è interessato perchè ama questo hobby, cercherà nei suoi spazi (internet, negozi specializzati, conoscenti, forum, ecc.), e prima o poi troverà ciò che cerca.

Proprio l'ultimo posto dove cercare? Il più ovvio, le farmacie... e lascio alla fantasia del lettore intuire il perchè.

Nel blog dell'amico Marco Capponi si è parlato recentemente di quella storica miniera della Val Imperina nell'Agordino, dalla quale, partendo da una pirite debolmente cuprifera, veniva estratto il rame che fin dalla notte dei tempi suppliva al fabbisogno di questo fondamentale metallo la Serenissima Repubblica di Venezia.
Ciò mi fornisce l'aggancio per rinverdire vecchi concetti di mineralogia spicciola che rischio fortemente di dimenticare; addentriamoci allora un attimo con la fantasia in qualche vecchia miniera, che a dir il vero con la chimica ha molto a che fare.
No mines, no chemicals... direbbe qualcuno!

Intanto come si classifica un giacimento minerario?
Prima di tutto un giacimento può essere primario o secondario, a seconda se il minerale utile si trova "dove è nato" oppure se è stato trasportato altrove da eventi geologici o geomorfologici.
Giacimenti secondari classici sono le sabbie aurifere che si raccolgono nelle anse di certi fiumi, i quali hanno a monte il giacimento primario, magari in formazioni rocciose con il metallo utile assai disperso e non estraibile direttamente.
La selezione meccanica dell'acqua operata in tempi geologici rende fondamentali i giacimenti secondari; un solo esempio: senza le sabbie platinifere degli Urali non sarebbe possibile estrarre il platino dalla roccia madre!

Dal punto di vista genetico, vi sono:

- giacimenti di origine magmatica
- giacimenti di origine sedimentaria
- giacimenti di origine metamorfica

ed a sua volta ognuno di essi può essere ulteriormente sottoclassificato a seconda di diversi punti di vista più specifici.

I sedimentari sono i più intuitivi: traggono origine da processi meccanici (es. depositi alluvionali auriferi, ecc.), chimici (es. depositi salini, gessi, ecc.), biochimici (es. banchi silicei, limonitici, ecc.), organici (es. carboni fossili, idrocarburi, ecc.).

I giacimenti di origine metamorfica si attribuiscono ad azioni prevalentemente termiche, dinamiche e chimiche subite dalla roccia mineralizzata; esempi sono il talco, l'amianto, la grafite. Più ristretti sono gli esempi di metamorfismo "di contatto" tra due formazioni diverse e chimicamente reattive (in tempi geologici, s'intende!)

Di gran lunga più importanti dal punto di vista prettamente minerario sono i giacimenti magmatici (poi magari più o meno metamorfizzati), che in rapporto con le condizioni di consolidamento da cui sono provenute le soluzioni mineralizzatrici possono essere plutonici, sub-vulcanici, vulcanici a seconda della più o meno profonda localizzazione.

Ma, morale della favola, da dove è derivata quella "metallizzazione" utile a fini estrattivi?

Perchè là c'è una concentrazione a solfuro di molibdeno e qui no? Perchè qui si trova un bel filone di  pirrotina nichelifera e tutto attorno niente? La risposta certo non è semplice.
Prima di tutto è ovvio in partenza che l'elemento che ci interessa deve essere contenuto nel materiale litico originario; il perchè la natura abbia messo per esempio l'uranio in... Boemia piuttosto che in Madagascar... direi che sono fatti suoi che non possiamo certo sindacare, tanto meno in questa sede!
In generale una grande massa intrusiva subisce col lentissimo raffreddamento una differenziazione magmatica, che porta ad un arricchimento di certe sostanze in zone particolari ed un impoverimento in altre; questo fondamentale processo di differenziazione può essere dovuto:

- a smistamento di fasi liquide poco miscibili in seguito alla diminuzione di temperatura (es. ossidi e solfuri da masse silicatiche)
- a migrazione per differenziazione gravitativa per il diverso peso specifico (es. minerali ferriferi, ferro-titaniferi)
- a perdita più o meno veloce di elementi volatili lungo le fratture
- a iniezione nella rete di fratture di vapori, gas, soluzioni termali
- ad assorbimento e reazione di sostanze derivanti dalle rocce incassanti
- ad altri motivi (secondari rispetto al nostro semplice discorso)

Riassumendo: in ogni caso è determinante la cristallizzazione frazionata del magma in funzione del gradiente decrescente della temperatura, che suddivide il fenomeno in vari stadi, fino ad arrivare all'ultimo, quello idrotermale (al di sotto della temperatura critica dell'acqua, 374°), nel quale le soluzioni diluite di sali si concentrano in quantità e nel sito più favorevole, magari anche per "spremimento" da forze tettoniche.
Perchè nel fenomeno intervengono appunto anche le pressioni, anch'esse di livello... geologico! E non dimentichiamo mai il fattore tempo, che in questi casi non ha fretta!

Da questi elementi genetici sopra riassunti, prendono origine la maggior parte dei filoni e giaciture metallifere dei metalli più importanti, per lo più sotto forma di solfosali o ossidi, immersi nella "ganga" della roccia incassante, costituita da quarzo, silicati, alluminati... e così via. Idem per i minerali più rari e di più complessa costituzione.

Per concludere, visto che sono in argomento: mi sono ripromesso di visitare (questo al più presto, non in tempi geologici!) il famoso complesso minerario piombo-zinco-argentifero di Monteneve, in alta Val Ridanna, dove si penetra veramente nelle viscere della terra, muniti di mazzetta e scalpello...

Perchè un post dedicato espressamente al selenio?
Perchè prossimamente descriverò l'estrazione di questo elemento da un prodotto commerciale (accettabilmente reperibile) con una bella e inedita procedura nella quale vedremo bene almeno un paio di forme allotropiche di questo elemento... ma non anticipiamo!

Due parole su questo elemento le dico, contravvenendo alla mia consueta regola di omettere quello che si può trovare in un attimo in rete.

Il selenio fu scoperto nel 1817 da quel gran chimico di Berzelius ed il suo nome deriva da una singolare analogia: nel 1782 M. von Reichstein aveva scoperto il tellurio, il quale fu poi studiato da M.H.Klaproth, che nel 1798 gli diede questo nome dal latino "tellus", terra.
Considerando l'analogia fra i due elementi, ragionò Berzelius, se il tellurio era la terra, il selenio sarà la luna! E così gli diede il nome che porta tutt'ora, prendendo spunto dal greco "Σελήνη", che vuol dire come tutti sanno, "luna".

Si presenta in vari stati allotropici.
Precipitandolo dalle sue soluzioni si presenta nells forma monoclina di selenio rosso. Fuso e raffreddato rapidamente si ottiene vetroso, fragile, nero, non conduttore; scaldato di trasforma, con sviluppo di calore, in selenio grigio o metallico, romboedrico, semiconduttore, che si ottiene anche lasciando raffreddare lentamente l'elemento fuso.

Il selenio rosso è solubile in solfuro di carbonio e dalle soluzioni può cristallizzare nelle due forme, alfa e beta.

Il selenio metallico al buio conduce poco la corrente elettrica, ma se illuminato la sua conducibilità aumenta di un migliaio di volte per effetto fotoelettrico; tale effetto è stato sfruttato fin nelle prime fotocellule che hanno permesso tra l'altro l'avvento del cinema sonoro.

Gli appassionati di fotografia meno giovani (chiamiamoli così...) ricorderanno il balletto che si doveva fare prima di ogni scatto tra la macchina fotografica e quell'aggeggio chiamato esposimetro, che forniva, grazie al selenio, la giusta esposizione su cui regolare manualmente tempi e diaframmi...

Col selenio (o meglio con i raddrizzatori che vediamo in figura) ci giocavo parecchi anni fa: allora avere a disposizione un cosino così piccolo che raddrizzava la corrente alternata di rete senza dover ricorrere alle valvole, era un lusso, un oggetto di alta tecnologia!

Ora, di questi tempi, mi son messo a giocare addirittura col selenio come 34° elemento della Tavola Periodica: la prossima volta lo farò in concreto.