LA SODA DI GIROLAMO FORNI

Presentando esempi di reazioni chimiche per far esercitare i miei alunni nella nomenclatura e nel bilanciamento, ho colto l'occasione per accennare in classe anche ai più importanti processi dell'industria chimica inorganica: produzione di acido solforico, di ammoniaca, di acido nitrico e di carbonato di sodio.

Ho presentato entrambi i metodi di preparazione di quest'ultimo composto: sia quello di Nicolas Leblanc, risalente al 1789, che quello attualmente in uso, brevettato di Ernest Solvay - metodo che ha guadagnato al carbonato di sodio il nome commerciale di soda solvay. 

Eccone una schematizzazione:

Le frecce che si inseguono da una formula all'altra evidenziano come le uniche due materie prime siano carbonato di calcio e cloruro di sodio, mentre tra i prodotti compaiono carbonato di sodio e cloruro di calcio.

Certamente il processo Solvay è, almeno sulla carta (o sullo schermo), meno impattante del processo Leblanc, che presentava come sottoprodotti solfuro di calcio e acido cloridrico (composti che poi furono utilizzati per produrre polvere da sbianca, ma fu necessario attendere i lavori di Deacon e di Weldon, verso la metà dell'Ottocento).

Cercando una trattazione breve e semplice, adatta ai miei alunni, ho sfogliato un vecchio testo di Chimica e mineralogia di Raffaele D'Alessandro, edito da Mondadori nel 1954: in una nota riportava che prima di Solvay un farmacista milanese, Girolamo Forni, aveva ideato un processo discontinuo all'ammoniaca per la sintesi della soda fin dal 1836. Ne fa cenno Ottavio Ferrario, naturalista e religioso dell'Ordine di San Giovanni di Dio, nel quinto volume del suo Corso di Chimica Generale (Milano, 1840), a pag. 440:

Le conclusioni di Ferrario nel commentare l'idea di Forni sono le stesse che saranno formulate vent'anni più tardi da Solvay brevettando il suo processo per la sintesi del carbonato di sodio il 15 aprile 1861. 

Il 26 dicembre 1863 nacque l'azienda che realizzò il tutto su scala industriale - cosa che invece Forni a suo tempo non poté fare per mancanza di sovvenzioni, negategli dal governo del Lombardo-Veneto.

Cinquant'anni dopo la fondazione della Solvay in Belgio, nacque a Rosignano (Livorno) il primo stabilimento italiano per la sintesi della soda, tuttora esistente.

BRENT DE L'ART

La settimana appena trascorsa non è stata delle più felici per molti motivi. Sabato, la visita di Nicola, un mio compagno di studi a Venezia, ha donato un raggio di sole al grigiore dei giorni precedenti. 

Il meteo ha continuato ad esser grigio, come attesta la fotografia soprastante, ma una bella camminata distensiva ai Brent de l'Art (tra i comuni di Mel e Trichiana, in provincia di Belluno) è stata rasserenante per lo spirito.

Sulla particolarità di questo luogo trovate nel web tante informazioni: si notano gli strati di rocce sedimentarie (prevalentemente carbonatiche, alcune con un certo tenore di ossido ferrico, come attesta il colore rosso della scaglia) erosi da un corso d'acqua limpida e fresca.

Negli anfratti dove la luce e il calore del sole non arrivano, penzolano file di ghiaccioli (non chiamatele "stalattiti": quelle si trovano nelle grotte carsiche e sono fatte di depositi carbonatici).

Proseguendo nel sottobosco, ecco i primi bucaneve che spuntano tra le foglie secche...

Sul ciglio della valle, cominciano a fiorire le primule, segno che la primavera è in arrivo.

Il luogo si presta a farsi fotografare: la forra con i suoi strati, i giochi d'acqua, il sottobosco, la vegetazione costituiscono appetibili soggetti per gli amanti dell'obiettivo.

Il sentiero è tranquillo, ben segnalato e messo in sicurezza. Il giro si è concluso poi all'osteria "medievale" del Castello di Zumelle con un brindisi caratteristico e la degustazione di dolci realizzati secondo ricette medievali. Si: ogni tanto ci vuole (... ci vorrebbe ogni weekend, ma è sfidare la provvidenza).

Buona settimana!

Che la mia sia migliore 

di quella appena trascorsa.

mc

Dove siamo...

Cari discepoli, questo post è rivolto a voi ed è un invito a fare il punto della situazione in merito al percorso fatto nello studio della chimica generale (tralasciamo il modulo di genetica proposto a inizio anno). 

In questi mesi abbiamo imparato che:

- tutta la materia è composta di atomi (ci era noto fin dalla prima classe, ma abbiamo ripreso ed approfondito...); 

- il numero atomico è il numero di protoni nel nucleo dell'atomo, è caratteristico di ogni elemento e ci permette quindi di distinguere un elemento da un altro;

- le proprietà chimiche di ogni elemento dipendono dalla distribuzione degli elettroni attorno al nucleo dell'atomo e in particolare dagli elettroni di valenza (quelli del guscio esterno). Tale distribuzione determina la capacità di formare legami chimici, la cui natura si ripercuote sulle proprietà macroscopiche (stato fisico, punto di fusione, punto di ebollizione, conducibilità termica ed elettrica, etc.).

Ora, consideriamo i composti (inorganici) che gli elementi formano combinandosi tra loro a due (composti binari) o a tre (composti ternari) e impariamo a classificarli (ossidi, idrossidi, ossiacidi, idracidi, sali), a scriverne la formula e a dare loro il nome.

I composti non sono eterni ed immutabili, ma reagiscono tra loro per formare altri composti diversi da quelli di partenza: i reagenti si trasformano in prodotti attraverso una reazione chimica. 

Una reazione si indica mediante un'equazione chimica, nella quale reagenti e prodotti sono rappresentati mediante le rispettive formule: i reagenti a sinistra della freccia, i prodotti a destra. Lo schema sotto è preso dal web e da me rielaborato.

Vale la legge di conservazione della massa (Lavoisier): la massa dei reagenti è uguale alla massa dei prodotti. Poiché in una reazione chimica gli atomi sono immutabili, dobbiamo trovare lo stesso numero di atomi tra prodotti e reagenti. Cambiano i legami tra gli atomi, non la loro natura. Per evidenziare ciò, davanti alle formule di reagenti e prodotti, quando è necessario, si pongono dei numeri detti coefficienti stechiometrici che fanno "tornare i conti" degli atomi da una parte e dall'altra della freccia. Si parla di bilanciamento di una reazione. 

Le reazioni sono classificate in reazioni di sintesi, decomposizione, scambio e metatesi (doppio scambio).

In classe ho fatto esempi descrivendo qualche processo industriale di importanza notevole: sintesi dell'acido solforico, sintesi dell'ammoniaca, sintesi dell'acido nitrico.

Dall'equazione scritta è possibile passare al bancone del laboratorio considerando che i coefficienti stechiometrici indicano i rapporti delle moli in cui i reagenti reagiscono e in cui i prodotti si formano.

Una mole di qualsiasi sostanza pura contiene un numero di Avogadro (6.022 * 10^23) di particelle (atomi o molecole, a seconda che si tratti di elementi o di composti) di quella sostanza pura e corrisponde alla massa in grammi numericamente uguale al peso atomico (elemento) o al peso formula (composto) della sostanza considerata. Attraverso il concetto di mole, introdotto da Ostwald, si passa dall'equazione scritta su carta alla bilancia in laboratorio. Questo finché i reagenti sono sostanze solide (o liquide), facili da pesare. 

Le reazioni avvengono spesso in soluzione acquosa, specie se formano prodotti volatili (gas, come idrogeno, anidride carbonica, ammoniaca) oppure precipitati (solidi insolubili). 

Bisogna imparare a calcolare la concentrazione delle soluzioni e a capire come la presenza di un soluto (qualunque esso sia) modifichi le proprietà del solvente (tensione di vapore, temperatura di ebollizione, temperatura di fusione, pressione osmotica).

Per le reazioni in fase gas scopriremo che "uguali volumi di gas diversi alle stesse condizioni di temperatura e pressione contengono lo stesso numero di moli" (principio di Avogadro-Ampere): si tengono conto dei volumi di combinazione (Legge di Gay-Lussac).

Pressione (p), volume (V), numero di moli (n) e temperatura (T) di un gas sono legati dalla relazione: 

pV = nRT 

valida in certe condizioni dette di "gas ideale". Per quel che interessa a noi, basta e avanza questo.

Per concludere l'anno scolastico, parleremo dei minerali (solidi, cristallini, inorganici, di origine naturale: ) e dei composti organici più rappresentativi e importanti (spero di fare un approfondimento sulle materie plastiche utilizzate nei vari aspetti dello sport).

Buono studio!

mc

HUMOR... CATABOLICO!

Giusto per restare in tema di metabolismo energetico, propongo questa parafrasi del "Padre nostro" in chiave catabolica...

... e aggiungiamoci pure un adeguato commento musicale, simpatica opera del prof. Gianluca Grossi presentata nell'autunno 2017 al Collegio Bianconi di Monza.

Krebs, Krebs, Krebs

Con solamente otto steps, steps, steps

La fosforilazione è next, next, next

E la biochimica chissà perché, chissà cos'è, chissà...

Dopo poesia e musica, manca la pittura... chissà che qualcuno non provveda per integrare la mancanza!