Ricordi dell’analisi semimicroqualitativa

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Per generazioni di studenti degli istituti tecnici, dei licei e delle Università in passato il primo approccio pratico con il laboratorio di chimica consisteva nell’esercitarsi ad eseguire l’analisi semimicroqualitativa

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Ognuno aveva il suo banco di lavoro il proprio reagentario personale e la vetreria assegnata dall’istituto scolastico. Il filo di platino che veniva usato per i saggi alla fiamma o alla perla di borace doveva invece essere acquistato dallo studente, restando di sua proprietà. Sono passati trentacinque anni da quando lo acquistai a Torino in un negozio storico di forniture scientifiche, ormai non più esistente.

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I reattivi di uso meno comune o di più difficile conservazione erano invece custoditi in armadi e venivano forniti, quando necessari, per le esercitazioni di laboratorio.

L’analisi consisteva nel riconoscere in un miscuglio di sali inorganici i componenti principali, cioè cationi (quasi totalmente dei metalli pesanti), anioni e residuo insolubile, cioè l’analisi per via umida. Prima però si effettuavano i saggi preliminari per via secca che consistevano principalmente nel riconoscere la colorazione dei componenti tramite saggio alla fiamma o perla di borace. Ma appartenevano alla categoria dei saggi preliminari anche il riscaldamento in tubicino aperto o chiuso, ed il comportamento della sostanza su carbone al cannello ferruminatorio.

Il termine semimicro si riferiva alla quantità di sostanza analizzata che era di circa 0,3 grammi. La prima operazione che si imparava ad eseguire era la perfetta pulizia del filo di platino che non doveva colorare la fiamma. Per la pulizia si poteva utilizzare il borace che veniva fatto fondere sul filo, o la pulizia con acido cloridrico. Con lo stesso acido cloridrico si bagnava la punta del filo pulito e si faceva aderire il sale per verificare la colorazione alla fiamma. I sali trasformati in cloruri assumevano colorazioni caratteristiche che permettevano per lo più di riconoscerli. Ma si doveva allenare l’occhio. Basti pensare che le differenze tra il rosso carminio del litio e quello scarlatto dello stronzio non erano evidentissime. Molto più caratteristici il colore rosso arancio del calcio e il giallo intenso del sodio. Molto bello il verde smeraldo del rame e molto persistente quello del bario. Le colorazioni dei sali allo stato puro erano nette. Nel miscuglio le cose si complicavano per formazione di colori reciproci o mascheramenti. Si potevano sfruttare le diverse persistenze della fiamma (come nel caso della presenza contemporanea di litio e bario) , oppure osservando la fiamma tramite vetrini colorati. Per esempio se presenti sodio e potassio, il primo si osservava ad occhio nudo, il secondo tramite vetrino di cobalto.

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Museo Didattico Ettore Molinari

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I saggi in tubicino erano interessanti quando mostravano il fenomeno della carbonizzazione di sostanze organiche, o i vapori rossastri di ipoazotide riscaldando nitriti e nitrati.

La ricerca sistematica dei cationi per via umida era la fase successiva. I cationi erano ripartiti in sei gruppi analitici. Per ogni gruppo analitico venivano studiate le reazioni principali. Poi iniziava l’analisi sistematica che prevedeva l’attacco solfonitrico. Il miscuglio di sali veniva solubilizzato con acido solforico ed acido nitrico concentrati, si riscaldava in crogiolo di porcellana sotto cappa fino a quando si sviluppavano fumi bianchi di anidride solforica. Si raffreddava e successivamente si aggiungeva una seconda aliquota di acido nitrico, si riscaldava ancora prima blandamente e poi fortemente per l’ultima volta. Alla fine del trattamento sul fondo del crogiolo rimaneva una morchia costituita dalla sostanza e dall’acido solforico residuo. Una volta raffreddata la morchia, veniva ripresa con acido solforico 2 N e rimossa dal fondo del crogiolo. La sospensione veniva pipettata, posta in una provetta da centrifuga e poi in bagnomaria. La sospensione separava così le due fasi. Il liquido surnatante veniva pipettato per sciacquare il crogiolo, rimesso nella provetta da centrifuga dove veniva agitato e, dopo raffreddamento centrifugato. Al termine di tutte queste operazioni si otteneva un residuo insolubile ed il precipitato del primo gruppo. La soluzione surnatante conteneva i cationi dei gruppi successivi che venivano poi separati e determinati successivamente.

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Museo Didattico Ettore Molinari

Il precipitato del primo gruppo veniva lavato con acqua calda e si potevano così effettuare la ricerca del piombo che si effettuava sulla soluzione ottenuta dal lavaggio. Il Piombo poteva essere fatto precipitare con aggiunta di acido solforico diluito ottenendo il precipitato bianco di PbSO4, oppure con dicromato di potassio e in questo caso si otteneva il precipitato giallo di PbCrO4.

Il residuo rimanente veniva trattato ancora con acqua calda fino a quando non dava le reazioni tipiche del piombo, poi con una soluzione di ammoniaca diluita. Il cloruro d’argento passava in soluzione e veniva riconosciuto riprecipitandolo con una soluzione di acido nitrico. Il precipitato di colore bianco anneriva poi alla luce.

E così via, per i sei gruppi analitici dei cationi, i cinque degli anioni. Solubilizzazioni, precipitazioni, lavaggio dei precipitati, filtrazioni. Indubbiamente una procedura certosina e laboriosa. Ma che dava a mio parere una preparazione di base importante.

Oggi il lavoro in laboratorio di analisi consiste principalmente nell’utilizzo di metodi strumentali.

L’analisi chimica strumentale persegue gli stessi obiettivi ma utilizza delle tecniche strumentali, cioè degli apparecchi opportunamente progettati che, sfruttando fenomeni ottici, elettrochimici e cromatografici consentono di realizzare in modo di solito rapido e riproducibile moltissimi tipi di analisi sia qualitativa che quantitativa.

Tuttavia l’uso corretto uno strumento (di solito la parte finale dell’analisi!) richiede tutte quelle conoscenze di base relative alla chimica analitica classica (pesata, stechiometria, diluizioni, titolazione, preparazione e standardizzazione di una soluzione, ecc.). Infatti nella maggior parte dei casi le difficoltà che insorgono in una analisi non sono di natura strumentale ma nascono dalle operazioni più opportune necessarie per mettere il campione nelle condizioni adatte per la misura strumentale.

E’ per questa ragione che ho voluto scrivere questi ricordi dell’analisi semimicroqualitativa, perché non ero a conoscenza del fatto che non viene più insegnata negli istituti tecnici ad indirizzo chimico. E quando ho scoperto questa cosa ho provato un senso di delusione che fatico a spiegare. Non si tratta di rifugiarmi nel passato. La sensazione che provo è quella che agli studenti di oggi venga negata una preparazione che ritengo necessaria ed indispensabile. E che alla fine si istruiscano degli operatori di laboratorio, più che dei chimici. E rivolgo un invito agli studenti di chimica, o agli appassionati.

qualitativaProvate a reperire qualche testo magari ormai fuori catalogo, magari reperibile sulle bancarelle di libri usati che parli di questa tecnica di analisi. Se avrete tempo e pazienza di leggervelo ritroverete il senso autentico del lavoro di laboratorio. La preparazione di base del laboratorio di un tempo è a mio parere un valore aggiunto per il chimico analista di oggi, che può disporre giustamente di sofisticate tecniche analitiche.

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9 thoughts on “Ricordi dell’analisi semimicroqualitativa

  1. Sono completamente d’accordo con le considerazioni finali. La didattica della chimica analitica qualitativa tradizionale, anche a livello universitario, non è affatto una semplice operazione nostalgica, ma fornisce al neochimico quella “sensibilità” di laboratorio che difficilmente può acquisire con altri insegnamenti.
    Sempre più frequentemente incontriamo giovani laureati, anche della specialistica, che, con una domanda a bruciapelo, non sanno dire di che colore sia il nitrato di nichel. Inutile quindi consigliare loro di fare un saggio con la dimetilgliossima….

  2. Condivido interamente quanto scritto, e vorrei aggiungere qualcosa.
    Innanzitutto che l’analisi sisematica dei cationi, formalizzata soprattutto nell’ambito di Bunsen e Fresenius, ha costituito un protocollo sviluppato de facto, con varie aggiunte di sperimentatori, un po’ come si fa oggi con il software open-source. Del resto la chimica allora era davvero l’ultimo grido, cool, per quelli che oggi chiameremmo nerd. E qui si possono fare interessanti considerazioni sociologiche, penso sempre utli per aprire la mente di chi sente parlare di queste cose nella scuola attuale. Magari mettendole in parallelo con i testi di Poe e, poi, di Conan Doyle, che proprio dall’analista chimico derivavano la logica dell’investigatore.

    Un secondo punto, che avevo cercato di enfatizzare in un mio libro di analisi chimica che ormai è maggiorenne, è che l’idea stessa della conoscibilità del mondo attraverso un ciclo ordinato e chiusto di analisi sistematiche implica l’assunzione, radicale e definitiva, che l’oggetto dello studio sia intermente ed esattamente conoscibile. Se è vero che nessun protocollo della sistematica riusciva mai perfettamente nello scopo (l’idea delle “terre rare” nasce proprio da qui), il fatto che sembrasse in linea di principio possibile ed attuabile implicava che il numero degli elementi fosse un insieme chiuso e finito, un’idea rivoluzionaria come poche. Non dimentichiamo che la classificazione nei “gruppi analitici” era parallela e concorrenziale con altre classificazioni, tra le quali ovviamente ha prevalso quella periodica, ed ha contribuito molto alla formazione dell’orizzonte chimico della seconda metà dell’800, che ancora oggi è fondamentale per noi.
    In questo senso, la possibilità teorica e la realizzabilità pratica di “analizzare sistematicamente” la materia dell’universo, almeno per l’identificazione degli elementi, credo sia una delle scoperte fondamentali dell’umanità.

    Su perchè non si faccia più, molte ragioni. Primo, una malintesa interpretazione delle norme di sicurezza, su cui potremmo parlare a lungo. Secondo, la mancanza di TEMPO – l’ultima volta che ho fatto una sistematica completa è stato all’esame di abilitazione, e pur essendo “decisamente bravo” e piuttosto svelto ricordo di aver usato fino all’ultimo secondo delle 8 ore consecutive a disposizione, modificando una ipotesi dubbia proprio al momento della consegna; nei tempi minimalisti degli orari attuali, con studenti terribilmente imbranati per qualsiasi attività pratica (dove sono finite le “applicazioni tecniche” delle medie?) è semplicemente impensabile.
    Terzo, e forse più importante, il fatto che si sia perso completamente il senso storico, filosofico, metodologico di questo lavoro, che serviva tra l’altro a far scoprire il rigore matematico (almeno apparente) della chimica fisica delle soluzioni. Con tutto il rispetto, fare questa cosa meravigliosa “perchè bisogna farla”, affidandola ad insegnanti ed ITP che non hanno formazione teorica, preparazione pratica e soprattutto senso estetico di quel che si fa, è davvero triste. Meglio magari proporre dei moduli di approfondimento volontari, extracurricolari, da “Dead Chemists Society” curiosi di andare oltre…

  3. bell’articolo … peccato mi abbia fatto salire un nodo di nostalgia… ho conseguito la laurea in ctf 15 anni fa a Roma ed allora si facevano tantissime ore di laboratorio … gli esami di qualitativa (erano diversi) erano soprattutto pratici con la cosiddetta “determinazione della sostanza incognita” … che poi ritroviamo tra le prove dell’esame di stato … questa formazione mi ha permesso di creare un laboratorio di prova completamente da sola e la messa a punto di metodi di analisi che hanno raggiunto ottimi risultatati …anche io sono convinta del fatto che la didattica “classica” sia imprescindibile per la formazione di un chimico … un conto è saper usare uno strumento – pur complicato che sia – un conto essere in grado di preparare il campione ed “indirizzare” l’analisi …..

  4. Gentilissimi colleghi, concordo non solamente con le rimembranze, ma anche con alcune delle considerazioni da voi condivise (bello, ovvero intellettualmente centrato, il paragone tra open source e analisi chimica “dei gruppi”). Preziosa è soprattutto quella relativa alla contrazione dei tempi dell’apprendimento, cui consegue lo scadimento della qualità dell’apprendimento medesimo, che spesso noi tutti riscontriamo nella qualità dei professionisti più giovani. Vado oltre: la frequenza delle attività di laboratorio era lo strumento con il quale, nell’Università, si provava a trasformare i “liceali” in candidati alla professione, insegnando loro a usare le dita per qualcosa di più che sfogliare il dizionario. Per quanto la vita al bancone avesse aspetti ludici, essa comportava un certo grado, a noi inconsueto , di disciplina: se non ci si “comporta a modo”, ci si scotta, ci si urtica con gli acidi, si piange di ammoniaca o di acido, si inalano fetenzie, si può far male a sè e soprattutto ad altri (lo schizzo parabolico che esce dalla TUA provetta verso il collega di fronte, o VICEVERSA!). L’attenzione alla sicurezza è divenuta “vigliaccheria” (legittima) da parte di docenti che non possono più imporre disciplina a studenti, i quali spesso non sanno neppure entrare e uscire in ordine da un locale attraverso una porta, mantenere il silenzio durante una spiegazione, ricordare una prescrizione a distanza di dieci minuti. Chi ricorda (verosimilmente in qualità di genitore) il quinto episodio di Harry Potter, certamente avrà riconosciuto nel personaggio della malvagia professoressa Humbridge, nuova docente di “difesa dalle arti oscure”, il dibattito anglosassone sulla sicurezza della didattica di laboratorio chimico, che ha portato alla sostanziale abolizione di molte esercitazioni, solo perchè esse coinvolgono reagenti chimici tossici, e i problemi di uso responsabile, e di eliminazione dei rifiuti, hanno fatto aggio sul valore didattico delle esperienze. Come afferma la Humbridge, tutto sommato la scuola deve preparare a passare gli esami, non ad altro … Da specialista di sicurezza (nato con la 626/94), concordo con la considerazione sull’erronea e (volutamente?) malintesa interpretazione delle norme di sicurezaa, che ha di fatto giustificato l’abolizione di ogni attività minimamente manuale in tutte le scuole di ogni ordine e grado (leggendaria la prescrizione, nel laboratorio di un liceo scientifico ad indirizzo chimico-biologico, di spessi guanti anti-acidi per maneggiare provette e beker, un invito a creare, non a prevenire incidenti …).
    In quanto al senso storico, quale complemento culturale dell’apprendimento della realtà professionale contemporanea, proprio nella chimica, che ha storia (apparentemente) più recente, e quindi più “compatta”, questo approfondimento manca del tutto. Medici, fisici e matematici possiedono (o hanno posseduto …) una tradizione di studi universitari di storia delle rispettive discipline quali corsi complementari, ma pur sempre formalizzati, forse figli di una stagione intellettuale di riflessione critica sul sapere di ieri orientato alle domande dell’oggi, quella -tanto per uscir di perifrasi- ora detta “dei cattivi maestri”. Ai chimici, questa stagione mancò del tutto, rendendoci incapaci di interloquire con i nostri pari delle altre discipline, e facendo ci relegare progressivamente ai margini dei processi contemporanei di valutazione e gestione del rischio delle attività produttive.
    Come vedete, quel semplice ricordo porta lontano, l’odore del laboratorio è, teste Primo Levi, altrettanto mnemagogo della proustiana (l’altro, lo scrittore) madeleine …
    Cordialmente,
    FMRubino

  5. Scrivo anche io cose di nostalgia e pessimismo, che però vorrei argomentare, dopo aver passato mezzora per rintracciare il testo del “Prof.Dott. Eugenio Bertorelle: Guida pratica di ANALISI CHIMICA QUALITATIVA (VIA SECCA – VIA UMIDA)”, ora davanti a me con le sue pagine marroni, a chiazze marrone scuro semicarbonizzato, dopo aver sopportato vapori nitrici e solforici vari. Il testo della Hoepli classe 1946, mi fu donato da un analista del laboratorio multizonale che frequentavo spesso, dovendo racimolare vetrerie e acidi per allestire il mio laboratorio in cantina. Fu grazie a quello che potei praticare in cantina saggi sul carbone, perle al borace e altre vie secche. In particolare si descrive il saggio alla fiamma col tubo ad U raffreddato da acqua corrente. Umettando il gomito di vetro con la polvere ed HCl e ponendolo nei vari punti della fiamma ossidante e riducente si ottengono per diversi metalli non tradizionalmente rilevabili alla fiamma indicazioni basate sulle caratteristiche dell’alone più o meno a specchio. Quando poi mi iscrissi all’ITIS conoscevo già i saggi per via secca, anche se poi, saggio alla fiamma a parte, in laboratorio si facevano solo “i gruppi” semimicro. La chimica, intendo l’anima e il cuore della chimica, compreso il colore del cromato e del bicromato, si imparavano così, lavorando gruppo per gruppo, tra i miasmi di H2S prodotti dalla pericolosissima tioacetammide e le provette coniche che ti si spaccavano in centrifuga, per ben NOVE ORE LA SETTIMANA + 3 teoriche in cui si imparavano i perché e i percome delle reazioni sfruttate nella qualitativa. Vorrei vedere quanti oggi conoscono il “reattivo di Montequi”, con cui al Mattei di Recanati si scherzava. Questa base era solida e profondamente legata alle percezioni. Quello che poi ripetei all’università fu per me come un rimettermi a “giocare” da adulto.
    Si dovrebbe semplicemente ammettere che nelle varie evoluzioni (fino alla devoluzione nelle tre articolazioni) e infarcimenti dell’indirizzo chimico non siamo stati in grado di cambiare la formazione dell’analisi qualitativa con qualcosa di altrettanto “radicante” e caratterizzante.
    Ho tentato più volte di sopperire alla riduzione del tempo con metodiche semplificate, cercando anche di potenziare la logica chimica e costruzione di percorsi, con diagrammi di flusso, ecc. invertendo il percorso: dalla conoscenza sperimentale dei comportamenti mettere in atto procedure di separazione semi-sistematica e di identificazione. Quello che ho trovato è che nulla può sostituire la ripetitività, la “familiarità percettiva” con la materia e dunque il tempo “perso” nelle procedure, nel supportare la costruzione del senso logico, dei principi chimici, della visione d’insieme, e nel raggiungere tutti, ma proprio tutti gli studenti. Nel dare loro un senso della competenza “chimica” su cui innestare tutto il resto. Questa modalità aveva dei “difetti”: non essendo guidata dalla teoria ma piuttosto da una sorta di tramandazione pratico-orale, nei casi di “incertezza decisionale” quasi mai si aveva la capacità di interpretare le situazioni impreviste se non basandosi sulla pura esperienza dell’ITP. Dunque, un’ottima padronanza esecutiva per il set di elementi assegnati, ma praticamente nessuna padronanza nel progettare una separazione o identificazione coinvolgente elementi fuori dal set.
    Ma a tutto questo, al problema del tempo c’era rimedio, ci sarebbero stati margini di flessibilità. Quello che è successo poi, che mi ha indotto ad abbandonare le mie “velleità restaurative” è stato il constatare che all’improvviso, e senza alcuna statistica infortunistica a supporto, tutti gli studenti sono diventati suscettibili di gravi avvelenamenti e incidenti, l’ambiente esterno al laboratorio seriamente compromesso, le sostanze, i loro comportamenti e percezioni associate sono divenute pericolosissime, delle leggi sono state adottate come scudo dalla quasi totalità dei colleghi e dalla totalità dei dirigenti, e l’impatto iniziale pieno di gioia e curiosità della semimicro è stato rimpiazzato dal dovere di fornire elenchi di precauzioni e temibilità sul laboratorio e le sue sostanze, aventi l’unico effetto di rendere eccessivamente diffidenti a priori tutti verso la chimica e incapaci di utilizzare la conoscenza della realtà e il buon senso. Ora il laboratorio è diventato realmente pericoloso, affettivamente quasi inutile e didatticamente inservibile. A questo non c’è rimedio. Mi cullo nel ricordo del prof. Francalancia che al primo giorno dell’anno in laboratorio sotto la cappa – rigorosamente spenta per vedere l’effetto vulcano – incendiò un mucchio di bicromato d’ammonio (pericolosissimo cromo esavalente) che eruttando formò un volume spropositato di foglioline verdi svolazzanti che potemmo sbriciolare e prendere tra le mani (senza minimamente pensare a rischi per la nostra incolumità) consapevoli che si trattava dell’innocuo ossido di cromo, un pigmento usato nei colori per pittura.

  6. Sono d’accordo con gli interventi che mi hanno preceduto, vorrei sottolineare che l’analisi qualitativa sistematica dei cationi e degli anioni era anche l’occasione (forse l’unica) per comprendere e sperimentare le proprietà fisiche e chimiche dei principali elementi e dei loro composti, cioè parte della chimica inorganica che nei curricola universitari di oggi è praticamente ignorata. Così che il laureato di oggi non sa più, in generale, che cosa sono il bronzo e l’ottone…
    Studiai la pratica e la teoria dell’analisi qualitativa nel libro di Alan F. Clifford. “Inorganic Chemistry of Qualitative Analysis”, Prentice-Hall, N.J. 1961, utilissimo per comprendere la razionalizzazione della sistematica in termini fisico-chimici. Pochi sanno comunque che questa razionalizzazione fu introdotta dal chimico William C. Bray (di cui ho già avuto modo di parlare come precursore delle reazioni chimiche oscillanti), in quattro lungi articoli comparsi sul J. Am. Chem.Soc, (Parts I and II with A.M. Noyes, 29, 137, 1907; Part III, with A.M. Noyes & E.B. Spear, 30, 408, 1908; Part IV, 31, 611, 1909). In questi articoli la chimica dell’analisi qualitativa viene per la prima volta interpretata in base alla legge di azione di massa e alla teoria della dissociazione elettrolitica.
    Non v’è alcun dubbio che l’analisi chimica qualitativa oltre che a formare quella “sensibilità chimica” (che oggi in larga misura si è persa), serviva a una prima razionalizzazione delle reazioni chimiche in termini fisico-chimici.

  7. un tuffo nel passato ma anche un’ occasione per riflettere sulla didattica. Teoria e pratica dell’analisi chimica semimicroqualitativa era il titolo del libro di analitica scritto dalla professoressa Silvia Restaino dell’Università di Napoli, adottato nel nostro Istituto Tecnico per Chimici e successivamente ritrovato alla facoltà di chimica. Il laboratorio, il banco di lavoro, la vetreria , le reazioni che si manifestavano con vistosi cambiamenti di colore, ci facevano ‘sentire ‘ chimici. Non solo contenuti ma anche emozioni.

  8. Che ricordi ! Io ero, appunto, uno di quei liceali che stufatosi di filosofia e declinazioni latine, si iscrissero (era il ’75/’76, se ben ricordo) a Chimica Industriale per voglia di concretezza, voglia di toccare le cose con mano, e sporcarsele, di conoscere i fatti prima di discettare di teorie etc.
    Sarebbe utile ritornare a quelle esperienze, così utili per far digerire e memorizzare la chimica inorganica in soluzione acquosa?
    Discussione inutile: siamo forse il Corso di Laurea più devastato dalla riforma del 3 + 2, nella mia università poi l’essere l’unico corso di scienze sperimentali rende ancor più amara la vita…preferisco tacere !
    Suggerisco, come argomento di un prossimo post, la questione della tossicità della fenolftaleina: l’ho dovuta approfondire perchè, trovandosi nella lista dei cancerogeni, in teoria avremmo dovuta bandirla da tutti i laboratori didattici. Dopo averne, da bambino e ragazzo, metabolizzata alquanta nei + noti lassativi pubblicizzati in TV. E’ una storia istruttiva di cosa succede quando dei dati di “pericolosità” vengono dedotti da studi “epidemiologici” (per modo di dire), passano come assodati, e le prescrizioni di legge vengono imposte da burocrati privi di competenze.
    Saluti (nostalgici) a tutti i chimici coi capelli bianchi !

    Stefano Antoniutti

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