Acqua contaminata da cromo

24 04 2014

     In provincia di Alessandria, a Spinetta Marengo, è successo ciò che non dovrebbe mai accadere: le falde acquifere sotto al polo chimico sono state contaminate per anni da sostanze tossiche. Nella zona si sono avvicendate nel tempo due società, i cui dirigenti risultano imputati nel processo iniziato poche settimane fa. Molti dei cittadini, che erano orgogliosi della loro fabbrica ma che cucinavano e bevevano l’acqua del paese, si sono ammalati o sono deceduti per varie patologie.

     Le analisi del sangue di alcuni ammalati hanno evidenziato valori oltre la norma per: cromo, arsenico, nichel, piombo, antimonio. Il problema emerse con alcune analisi effettuate nel 2008 i cui risultati furono riportati dagli  organi di stampa, ma già negli anni precedenti altre analisi collegate a ispezioni dell’ASL e dell’ARPA avevano messo in allarme i cittadini meglio informati. Le sostanze chimiche citate sono solo una parte di quelle riscontrate e possono provocare danni acuti o cronici alla salute umana. Sono elementi chimici che fanno parte di quella “regione” della tavola periodica che in altre occasioni ho definito “molto pericolosa”. I loro danni possono derivare innanzitutto dall’accumulo nell’organismo, per via digestiva o epidermica come nel caso dell’acqua inquinata (cromo, arsenico, piombo, antimonio), ma anche da una esposizione prolungata, se si tratta di sostanze anche  inalabili come cromo esavalente, tricloroetilene, tetracloroetilene.

     In qualche pozzo interno alla fabbrica, a fronte di un limite di legge di 5 microgrammi/litro (consigliato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità nel lontano 1958) di cromo esavalente (nello stato di ossidazione +6), sono stati registrati valori di 8203 microgrammi/litro, 1640 volte superiore. Eppure alcuni lavoratori sopravvissuti hanno dichiarato che bevevano normalmente l’acqua di quei pozzi.

     Ricordo che il cromo è uno dei metalli di transizione nella tavola periodica, numero atomico 24, scoperto da Nicolas-Louis Vauquelin nel 1798 (l’anno precedente aveva scoperto anche il berillio) da un minerale da cui ricavò il triossido di cromo (CrO3). In natura esistono diversi isotopi del cromo, i più stabili sono  52Cr, 53Cr e 54Cr; il cromo-52 è il più abbondante raggiungendo l’83,8% del totale. In ambito industriale il cromo si usa come costituente di molte leghe per conferirgli resistenza al calore, ad esempio nell’acciaio inox, oppure nella cromatura di manufatti (si pensi alle rubinetterie, agli utensili meccanici, alle componenti cromate di moto e auto) o nella produzione di alluminio anodizzato. In passato quest’elemento è stato utilizzato molto nella concia e nelle lavorazioni delle pelli. Un altro utilizzo abbastanza diffuso del cromo si ha nella produzione di smalti e vernici. Dal 2006, la Direttiva 2002/95/CE della Comunità Europea vieta l’utilizzo di cromo esavalente come componente dei rivestimenti anticorrosione delle apparecchiature elettriche ed elettroniche.

     Nel suo “Sistema Periodico”, Primo Levi dedica al cromo uno dei capitoli centrali del libro, di cui riporto un breve brano: “… Raccontò dunque che, quando era laggiù responsabile del reparto Vernici Sintetiche, gli era capitata per mano una formulazione di un’antiruggine ai cromati che conteneva un componente assurdo: nulla meno del cloruro d’ammonio, il vecchio ed alchimistico Sale Ammoniaco del tempio di Ammone, assai propenso a corrodere il ferro piuttosto che a preservarlo dalla ruggine. …” . 

Video sul triossido di cromo (in inglese).

 




Conferenza “Dall’infinitamente piccolo all’infinitamente grande”

16 04 2014

     Si tratta della conferenza conclusiva, per quest’anno scolastico, del ciclo “Seralmente” presso l’Istituto Tecnico Industriale “E. Majorana” di Grugliasco. Data e ora si ricavano dalla locandina a fianco, le prenotazioni (sempre gradite) possono essere effettuate all’indirizzo: seralmente@gmail.com .  

     Il relatore, Prof. Lerda, è ordinario di Fisica Teorica con un curriculum e un prestigio di rilievo internazionale, è docente di Meccanica Statistica e Teoria delle Stringhe al Dipartimento di fisica a Torino. Cos’è la Teoria delle Stringhe? Un modo, una teoria non ancora consolidata ma in fase di sviluppo, che cerca di descrivere tutte le forze e la materia nel suo complesso, dall’infinitamente grande all’infinitamente piccolo, appunto. Emblematico è anche il sottotitolo della conferenza: un viaggio all’interno della materia per scoprire i segreti dell’Universo. Una teoria che si fa risalire al 1968, ad un articolo di Gabriele Veneziano, basata su un principio unificatore di energia, materia, spazio e tempo. Ogni cosa sarebbe composta da una sorta di anelli infinitamente piccoli di “energia vibrante” detti stringhe.

Un paio di video semplici, possono costituire un’introduzione a quest’affascinante teoria:

http://www.youtube.com/watch?v=hREKry7e2Q0

http://www.youtube.com/watch?v=Js8KkrSO6I0

    La conferenza del Prof. Alberto Lerda, moderata dal Dr. Caponigro, è un’occasione imperdibile per gli appassionati di scienze, materia e fisica e può costituire uno spunto anche per quei giovani che stanno progettando una tesina di carattere “scientifico” per l’esame di stato.

 




L’Italia ultima nella classifica europea dei laureati

13 04 2014

     I dati pubblicati da Eurostat l’altro ieri e relativi al 2013 sono impietosi: la percentuale dei laureati tra la popolazione italiana compresa tra i 30 e i 34 anni è solo del 22,4%, la più bassa d’Europa. Non li riporto per farci del male, ma perché non si possono ignorare per la loro gravità.

     La percentuale più elevata di laureati si riscontra in Irlanda (52,6%), Lussemburgo (52,5%), Lituania (51,3%), e poi Svezia, Cipro, Regno Unito, Finlandia e Francia.

     In fondo, ma davanti all’Italia, ci sono: Romania, Croazia, Malta, Repubblica Ceca, Slovacchia, Austria e Portogallo.

     Una situazione deprimente per l’Italia e i tanti italiani che vorrebbero un’istruzione pubblica di elevata qualità e un sistema universitario in grado di stimolare e offrire una formazione adeguata ai rapidi cambiamenti sociali, tecnologici ed economici che stiamo vivendo. La media dei laureati UE in quella fascia d’età è del 37%.

     La Scuola Secondaria non si trova in una condizione migliore, almeno per quanto riguarda la percentuale di abbandono degli studenti: l’Italia è 23ma su 28 Stati, quintultima. La ricerca ha analizzato il numero di giovani tra i 18 e i 24 anni che dopo la scuola secondaria di I grado hanno abbandonato gli studi: il 17% nel nostro Paese, a fronte di una media UE dell11,9%. I Paesi invece in cui i tassi di abbandono sono più bassi sono Croazia (3,7%), Slovenia (3,9%), Repubblica Ceca (5,4%). Peggio di noi, in termini di abbandoni scolastici, fanno solo Romania, Portogallo, Malta e Spagna.

     Sono i risultati anche di una politica e di una campagna di stampa a volte dissennate che hanno screditato sempre di più la Scuola, l’Università statale italiana e chi vi lavora, rendendola sempre meno “appetibile” per i giovani. Non poco hanno contribuito anche “gli accessi a numero programmato” (vedi le polemiche suscitate anche dal recente test di ammissione alle facoltà di medicina e odontoiatria e allo “scandaloso” episodio capitato a Bari) che hanno scoraggiato e lasciato fuori molti giovani. Per la scuola secondaria e gli abbandoni invece, la progressiva riduzione del “fondo d’istituto” ha dato il colpo di  grazia anche alle tante iniziative mirate alla riduzione degli abbandoni. Un altro aspetto negativo che ha influito sul numero di abbandoni scolastici è stata la “riforma” di alcuni anni fa che ha svuotato molti istituti tecnici e professionali di ore, strutture e risorse umane competenti in attività tecnico-pratiche laboratoriali e di “officina”. 

Chi vuole saperne di più sulla ricerca: Eurosta home.

Il rapporto in francese e in inglese.

 




OrvietoScienza propone un Manifesto e chiede un’Autority

10 04 2014

      Si è tenuto anche quest’anno, tra fine febbraio e l’inizio di marzo, il convegno “OrvietoScienza”, un incontro di studiosi in cui si affrontano i principali nodi della scienza in relazione alla società e alla scuola. Il tema del convegno del 2014 è stato “Scienza e diritto” ed ha affrontato argomenti di scienze della vita e di biotecnologie, intrecciati con la legislazione italiana.

      Ma il fatto più rilevante dell’incontro di quest’anno è stata la proposta del “Manifesto di Orvieto”, un documento che vuole promuovere sinergie tra la comunità scientifica, la politica, la scuola e il territorio.

      Il comitato organizzatore di “OrvietoScienza” è formato da: Bruno Bertolini, Giuseppe De Ninno, Pietro Greco, Alessandra Magistrelli e Adele Riccetti.

      Poiché condivido i contenuti del documento, lo propongo per intero. Rimando i lettori al sito di OrvietoScienza per eventuali approfondimenti sul convegno di quest’anno e su quelli degli anni scorsi. Sono interessanti anche i loghi del concorso “loghiamo OrvietoScienza”. Tra le proposte contenute nel manifesto c’è l’istituzione di un’Autority per la Scienza, sul modello della Royal Society e della National Science Foundation, in grado anche di evitare fenomeni mediatici, populistici e ben poco scientifici, come il “caso Di Bella” di molti anni fa, oppure quello più recente di “Stamina”.

Manifesto di OrvietoScienza

“Premessa
Il mondo, negli ultimi secoli, è cambiato, con il contributo fondamentale della scienza che ne ha completamente trasformata l’immagine, facendo sì che in seguito i rapporti tra scienza e società si rinnovassero profondamente.

Oggi i cittadini chiedono di partecipare sempre di più a scelte che hanno a che fare con la scienza. Dopo il riconoscimento dei diritti di cittadinanza sociale e politica, nasce quindi la domanda di diritti di cittadinanza scientifica che consistono nel diritto di accesso alla conoscenza scientifica e nel diritto di socializzazione della scienza, intendendo con questo il miglioramento del controllo sulle molteplici dinamiche sociali, comunicative, decisionali e conoscitive, a vantaggio di tutti.

La democrazia si basa sulla conoscenza. Se non abbiamo gli strumenti per capire la scienza e le sue applicazioni, cioè la tecnica, se non discutiamo di ciò che è legittimo o no applicare, saremo costretti a delegare totalmente processi decisionali importanti per l’intera umanità.

Purtroppo, in Italia, la scienza è stata negata, anche a scuola, almeno per due motivi. Il primo dipende storicamente dal valore preponderante attribuito alla cultura strettamente umanistica e, di conseguenza, alla minore importanza data all’educazione scientifica: tanto imparare e poco capire, tante conoscenze e quasi nessuna competenza, tanto dogmatismo e nessun entusiasmo e creatività.

Il secondo motivo sta in un modello di sviluppo economico senza ricerca, risalente alla seconda metà del dopoguerra, un modello che non chiede cultura scientifica e che, a questo punto, vede l’influenza crociana più come un effetto che come una causa.

Quindi noi non abbiamo una cultura scientifica perché il nostro sistema produttivo non la domanda e il nostro sistema produttivo non la domanda perché non abbiamo sufficiente cultura scientifica. O riusciamo a spezzare questo cerchio disastroso, oppure difficilmente usciremo dalla nostra crisi, che non è solo economica, ma anche, appunto, culturale.

Se ci sono nuovi diritti di cittadinanza, abbiamo urgente bisogno di nuove agorà, di nuove piazze, dove possano essere discussi, dove i problemi possano essere conosciuti e analizzati, prima di prendere qualsiasi decisione.

Tra le tante agorà, la principale è la scuola, quale primo luogo di formazione.

La scuola deve recuperare in sé questo messaggio di diffusione della cultura in generale e della cultura scientifica come inseminatrice della nostra vita ad ogni livello, economico, sociale, politico, culturale.

1. La scuola è la nuova agorà.

2. A scuola si deve insegnare a capire, per stimolare immaginazione e intuito, per sviluppare fertilità mentale, per ripulire la mente da dottrine e pregiudizi, utilizzando gli strumenti della scienza e tenendo aperto lo spiraglio del dubbio su quello che ci viene detto e quindi che cosa e come domani verrà modificato.

3. La libertà d’insegnamento non può far da schermo alla diffusione della cultura antiscientifica o pseudoscientifica.

4. La scuola deve dare gli strumenti per accedere alla cittadinanza scientifica.

5. Si richiede l’istituzione di una Authority indipendente, sul modello delle Royal Society o delle National Science Foundation, che, con la necessaria autorevolezza, abbia il compito di illustrare ai media, ai politici e agli interlocutori delle agorà pubbliche, come la scuola, lo stato dell’arte su determinate questioni scientifiche. E’ molto pericoloso lasciare il vuoto attuale.

6. La scuola deve promuovere la sinergia tra i ricercatori, i divulgatori, la comunità scientifica e il territorio di riferimento e disseminare iniziative a tal fine, così da favorire una diffusa alfabetizzazione scientifica.”

Nell’immagine: particolare del duomo di Orvieto.

 




Introduzione alle reazioni redox e al loro bilanciamento

3 04 2014

     Le reazioni redox o reazioni di ossido-riduzione sono trasformazioni chimiche nelle quali varia il numero di ossidazione di alcuni elementi. Questa variazione può avvenire mediante il trasferimento di uno  o più elettroni da un elemento ad un altro, con la conseguente formazione di un legame ionico, oppure attraverso un trasferimento “parziale” che porta alla formazione di legami covalenti.

     Ricordo che il numero di ossidazione di un atomo è dato dal numero di elettroni che lo stesso atomo perde o acquista, o condivide, in modo asimmetrico però, con un altro atomo. Questo numero può essere zero oppure positivo o negativo. Un esempio semplicissimo: nel cloruro di sodio (NaCl), il composto ionico più comune, responsabile del sapore salato dell’acqua marina, lo ione sodio è Na+ perché ha ceduto un elettrone, perciò il suo numero di ossidazione è +1; invece lo ione cloro è Cl- perché l’atomo di cloro ha acquistato l’elettrone perso dal sodio. In questo caso il numero di ossidazione (n.o.) del cloro è -1. Un altro composto abbondante nell’acqua marina è il cloruro di magnesio (MgCl2), responsabile del sapore amaro. In questo secondo composto lo ione magnesio è Mg2+ perché ha ceduto due elettroni, uno a ciascuno dei due atomi di cloro che sono diventati Cl-, perciò il numero di ossidazione del magnesio è +2 mentre quello di ogni atomo di cloro è -1.

Per attribuire i numeri di ossidazione ai vari elementi di un composto o a singoli atomi o ioni, si seguono alcune regole fondamentali descritte in un altro post: numero di ossidazione.

     Ritornando alle reazioni di ossido-riduzione, quando durante una trasformazione chimica il numero di ossidazione di un elemento aumenta, a causa di una perdita di elettroni, come nel caso di Na in NaCl che passa da 0 a +1, si dice che l’elemento si è ossidato. Viceversa, quando il n.o. di un elemento diminuisce, in conseguenza di un acquisto di elettroni, come capita a Cl nel cloruro di sodio dove passa da 0 a -1, si dice che l’elemento si è ridotto.

     Da questi semplici esempi si capisce che ossidazione e riduzione avvengono contemporaneamente, non può avvenire l’una senza l’altra, sono reazioni accoppiate. Del resto se un atomo cede elettroni diventando un catione, deve esserci almeno un altro atomo che li acquista diventando un anione. Una caratteristica comune a tutte le reazioni di ossido-riduzione è quella di avere contemporaneamente un aumento ed una diminuzione del numero di ossidazione.

     Altri termini utilizzati per le specie chimiche coinvolte nelle reazioni di redox sono  riducente e ossidante. La specie che cede elettroni e si ossida, è detta agente riducente (perché fa ridurre il n.o. di un’altra); viceversa, la specie che acquista elettroni e si riduce è detta agente ossidante (perché fa aumentare il n.o. di un’altra).

Considero l’equazione che rappresenta la reazione dell’alluminio con un acido, l’acido solforico: 

                            Al + H2SO4 –> Al2(SO4)3 + H2

Analizzo le variazioni dei n.o. degli elementi nel passaggio dai reagenti ai prodotti: Al da 0 è passato a +3, perciò si è ossidato (lo ione solfato, SO4 -, ha n.o. -1);

H da +1 è passato a 0, perciò si è ridotto.

Per bilanciare l’equazione, bisogna realizzare l’uguaglianza, in valore assoluto, delle due variazioni di n.o. Quest’uguaglianza si ottiene moltiplicando per 1 la variazione dell’alluminio e per 3 la variazione dell’idrogeno. Quindi per ogni atomo di Al che passa dal n.o. 0 a +3, necessariamente tre atomi di H passano dal n.o. +1 a 0. L’equazione bilanciata diventa:  

                                                                  2Al + 3H2SO4 –> Al2(SO4)3 + 3H2

     Generalmente una reazione redox può essere divisa in due parti, due semireazioni: una semireazione di ossidazione e una semireazione di riduzione. Considero un altro esempio e, per il bilanciamento, applico il metodo delle semireazioni:  

                           KMnO4    +    HCl    +    H2S  –>    KCl   +    MnCl2  +   S   +   H2O .

Assegno i n.o.:      +1+7-2     +1-1       +1-2       +1-1     +2-1            0      +1-2 

Osservazioni: il Mn si è ridotto passando da +7 a +2, acquistando 5 elettroni; lo zolfo si è ossidato passando da -2 a 0, cedendo 2 elettroni.

a) Scrivo le due semireazioni corrispondenti alle variazioni:

Mn7+ + 5e- –> Mn2+

S2- –> S0 + 2e-

b) Per bilanciare il numero di elettroni ceduti e acquistati nelle due semireazioni, considero il mcm tra 2 e 5, perciò moltiplico per 2 i termini della prima semireazione e per 5 i termini della seconda:

2Mn7+ + 10e- –> 2Mn2+

5S2- –> 5S0 + 10e-

In tal modo ho bilanciato elettroni e atomi.

c) Trasferisco i coefficienti delle due semireazioni nell’equazione principale:

2 KMnO4 + HCl + 5H2S –> KCl + 2MnCl2 + 5S + H2O

L’equazione non è ancora bilanciata.

d) Bilancio gli elementi che non si sono ossidati né ridotti, per ottenere il bilanciamento completo:

2 KMnO4 + 6HCl + 5H2S –> 2KCl + 2MnCl2 + 5S + 8H2O.

     La respirazione cellulare e la fotosintesi, le reazioni più “importanti” per la vita sul nostro pianeta, sono esempi di reazioni redox. Molte altre reazioni metaboliche delle cellule sono di questo tipo perché sono caratterizzate da spostamento di elettroni.

Credit immagine in alto: chubbyrevision.weebly.com