Eni è prima. Ma anche ultima.

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Claudio Della Volpe

Come promesso, Trump ha riaperto alle trivellazioni petrolifere i territori artici dell’Alaska. Si tratta di una tragica scelta che contribuirà alla distruzione di uno degli ambienti ancora relativamente inviolati del pianeta Terra per prolungare la vita dei colossi petroliferi di qualche anno; la cosa dovrebbe preoccuparci ed indignarci.

Ma ancor più come italiano mi fa indignare che la prima azienda che ha battuto tutte le altre sul filo dei lana nel chiedere permessi sia la nostra ENI , quella che si fa pubblicità sostenendo di essere verde e di difendere l’ambiente. Ne abbiamo parlato altrove (https://ilblogdellasci.wordpress.com/2017/06/16/la-pubblicita-di-eni-2-quanto-e-verde-la-chimica-verde/).

Allora vediamo cosa ha ottenuto e cosa reclama di poter fare il cane a 6 zampe.

La filiale americana dell’azienda (l’Eni Us Operating Co. Inc.) ha ottenuto il via libera dal Boem (Bureau of Ocean Energy Management) per la trivellazione di quattro pozzi in Alaska, nel mare di Beaufort, ma solo a scopo di esplorazione. I lavori dovrebbero iniziare a dicembre di quest’anno, per andare avanti fino al 2019, esclusivamente in inverno quando in zona ci sono meno balene e orsi polari. (La Repubblica del 17 luglio)

Bontà loro.

In effetti nel dicembre del 2016, alla fine del suo mandato Obama con un atto che aveva vigore di legge (che si rifaceva ad una legge del 1953 che consente di bloccare anche le future estrazioni, quindi più difficile da ribaltare e da sospendere) aveva bloccato le estrazioni e le esplorazioni in una parte del Mare dei Ciukci, che mette in comunicazione il mare di Bering con l’Oceano Artico, e la maggior parte del mare di Beaufort :”off limits a tempo indeterminato per future concessioni per le trivellazioni petrolifere e del gas”. “Queste azioni, e quelle parallele del Canada, vogliono proteggere un ecosistema unico e fragile“, aveva dichiarato Obama, sottolineando che anche con massimi standard di sicurezza i rischi di fuoriuscita di petrolio in un ambiente così remoto sarebbero troppo alti.

Tuttavia teniamo presente che (sempre Repubblica 21 dicembre 2016):

La mossa, comunque, non avrà effetti sulle licenze già concesse ed esclude un’area vicino alla costa del mare di Beaufort. Si ritiene che avrà un effetto minimo sull’industria petrolifera americana che ha un’attività molto limitata nella regione dove gli investimenti infrastrutturali sono molto costosi. Appena lo 0,1% della produzione offshore del greggio Usa è arrivata dalla regione lo scorso anno.

Proprio nel mare di Beaufort ENI ha dal 2007 un suo giacimento operativo: Nikaitchuq; questo non è stato toccato dall’ordine del Presidente Obama.

Il giacimento in questione posto a bassa profondità (3m) (http://www.offshore-technology.com/projects/nikaitchuqoilfieldal/) con un contenuto stimato di 220 Mboe, ha cominciato a produrre nel 2011. La spesa per farlo partire assommava già allora a oltre 1.5Geuro. Il giacimento produce circa 28000 bd e ne ha prodotti fino al 2016 22 Mboe.

Il permesso accordato ad ENI da Trump per il momento riguarda non nuovi pozzi estrattivi, ma nuovi pozzi esplorativi. Con questi nuovi pozzi ENI probabilmente pensa di estendere la portata del giacimento. Altre notizie sul giacimento e il suo futuro si trovano qui e risalgono a qualche mese fa, dove si vede che il rapporto con il nuovo governo era già attivo (http://www.petroleumnews.com/pntruncate/385547015.shtml).

Le nuove esplorazioni saranno condotte da pontoni appositamente attrezzati per questo ambiente estremo, probabilmente uno di questo tipo, Doyon rig 15.

Per capire il ruolo di questi giacimenti e valutarne la portata economica tenete presente che quando i prezzi sono scesi nel 2015 sotto i 40-45 dollari ENI ha sospeso le estrazioni volontariamente; possiamo quindi capire che quel tipo di estrazioni ha un costo più alto della media degli altri pozzi, come è logico, date le difficoltà.

ENI sostiene che ha l’esperienza per condurre in porto la ricerca dato che è sua un’altra base di estrazione posta nel mare Artico, la gigantesca Goliat; si tratta di una base estrattiva, una FPSO (Floating Production Storage and Offsloading) costruita in Corea e trasportata nel Nord della Norvegia dove è in funzione da più di un anno (sia pure con due anni di ritardo sul previsto). Il giacimento in questione in territorio norvegese non è sfruttato dalla Norvegia, ma la Norvegia lo concede ad altri controllando le modalità di estrazione attraverso un apposito ente e da questo nascono, come vedremo, parecchie polemiche.

Viene dunque naturale informarsi su cosa faccia Goliat al largo della Norvegia, nel mare di Barents 65km dalla costa; eccovi serviti.

Goliat è una nave cilindrica da 64000 ton di stazza e un diametro di oltre 100 metri, ben alta sul pelo dell’acqua; è stata trasportata dal luogo di costruzione in Sud Corea fino al mare di Barents.

Il giacimento norvegese è in produzione dal marzo 2016 ma con vari problemi, che possono darci un’idea di cosa potrebbe succedere nelle analoghe condizioni del Mare di Beaufort.

La Stampa del 6 settembre 2016 scriveva:

L’avviamento del campo Goliat nel Mare di Barents , a 65 km di distanza dalle coste settentrionali della Norvegia, è stato salutato come un grande successo tecnologico. Tuttavia, la suggestiva pagina del sito Eni che ci racconta di questo mirabile bidone in mezzo ai ghiacci omette qualche recente novità che pare interessante.

Lo scorso 1 settembre il Ministro del Lavoro e dell’Inclusione Sociale Anniken Hauglie ha infatti convocato la potentissima e indipendente Autorità norvegese per la sicurezza delle attività petrolifere, la Petroleum Safety Autority (PSA) “dopo oltre una dozzina di incidenti che hanno coinvolto quest’anno il campo Goliat”.

Eni è da tempo ai ferri corti con i sindacati norvegesi per questioni legate alla sicurezza a bordo di Goliat. Critiche che, tra l’altro, non risparmiano nemmeno SAIPEM, che opera nel campo Goliat con la piattaforma da trivellazione Scarabeo 8. L’incidente più grave di cui abbiamo notizia è accaduto lo scorso 25 giugno quando un operatore della Apply Sorco (una ditta subcontraente di Eni) è stato ferito alla testa durante la consegna di macchinari a bordo della piattaforma. Le condizioni dell’operatore sono state definite gravi, ma per fortuna non è mai stato in pericolo di vita.

Dai media norvegesi si apprende inoltre che a luglio alcuni Rappresentanti per la Sicurezza avrebbero scritto una lettera al management di Eni chiedendo di fermare l’impianto per le opportune verifiche: fino ad allora la PSA aveva già ricevuto in cinque mesi di attività dell’impianto “non meno di sei notifiche di perdite di gas o di rilevamenti di gas sulla piattaforma”. Oltre a questi: fumo in un generatore, dispersione di un fluido idraulico e altro ancora, compreso l’incidente al subcontractor di cui sopra. Le stesse fonti ci informano che sono ancora in corso indagini su emissioni di sostanze chimiche da Goliat e sulla caduta in mare di un lavoratore, lo scorso febbraio, dalla piattaforma di trivellazione Scarabeo 8.

Insomma, ai sindacati che chiedevano lo stop di una o due settimane di Goliat per le necessarie verifiche/migliorie, Eni avrebbe risposto che “Eni Norvegia ha preparato piani per aumentare l’efficienza operativa e la manutenzione senza alcun bisogno di fermare a lungo l’impianto”. Una risposta che non ha di certo soddisfatto i sindacati, che hanno lamentato la presenza di alcuni manager Eni “senza alcuna competenza della cultura e del regime lavorativo” norvegese.

Ma anche la PSA non deve aver dormito sonni tranquilli e così, dopo che lo scorso 27 agosto si è verificato un black out al sistema elettrico di Goliat, l’Autorità – il 29 agosto – ha chiesto a Eni di interrompere le operazioni fino al 5 settembre, ordinandogli nel frattempo “di identificare e applicare misure necessarie, dopo l’incidente del 27 agosto 2016, per giungere a conformità rispetto alla legislazione sulla salute, la sicurezza e l’ambiente”. Un piano che Eni è chiamata a presentare in queste ore, con le scadenze vincolanti per la sua applicazione.

Ma se il Ministro del Lavoro convoca la PSA, evidentemente ci dev’essere dell’altro. L’impressione è che ci sia una latente sfiducia (tra i sindacati e i politici) verso Eni o, per essere esatti, verso gli standard applicati nella costruzione di piattaforme petrolifere che, si sostiene per risparmiare, invece che in Norvegia sono costruite altrove. Ad esempio in Corea del Sud, dove (a Ulsan) è stata costruita Goliat.

Per avere notizie più aggiornate occorre però rivolgersi ai giornali stranieri o perfino a quelli norvegesi:

Sul The independent Barents observer del febbraio 2017 in un articolo intitolato efficacemente Goliat oil: On-off-on-off-on-off si scrive (https://thebarentsobserver.com/en/industry-and-energy/2017/02/goliat-oil):

Since production at Goliat, the world’s northernmost offshore oil platform, officially started in March last year, oil pumping has been on-off-on-off several times.

Head of Communication with ENI Norge, Andreas Wulff, says to Teknisk Ukeblad the reason is a failure in a valve. Wulff estimates production to be online again within some few days. In August last year, the Goliat platform lost all power and personnel was brought to land.

Quindi l’incidente di agosto è stato così grave da dover riportare tutto il personale a terra, cosa non menzionata da La Stampa.

After the shut-down in Christmas, Norway’s Petroleum watchdog wrote a notice of order expressing concern about the Italian oil company. «Eni has revealed a limited ability to implement existing plans,» the Petroleum Safety Authority stated.

Questa l’opinione dei norvegesi sulle capacità dell’ENI; non sappiamo se gli americani ne siano a conoscenza.

Dovremmo però noi italiani farci portavoce della situazione verso la nostra opinione pubblica; la ricerca e l’estrazione del petrolio diventano sempre più costose, ha senso spendere tanti soldi per cercare tutto sommato limitate quantità di nuovi idrocarburi in zone del pianeta così difficili da esplorare e così delicate dal punto di vista ambientale invece di investire sulle nuove energie rinnovabili? Noi non abbiamo una filiera italiana del FV, non abbiamo una filiera italiana dell’accumulo elettrochimico, l’ENI non è coinvolta seriamente in nessuno dei tentativi di costruirle come le piccole startup che si occupano di celle al litio (come la Lithops S.r.l. di Torino), di riciclo delle terre rare, di produzione di silicio per FV (ex MEMC di Merano); in compenso ammantandosi di immeritata verginità ambientale per l’uso del metano e per altre ragioni che potete trovare nella diffusa pubblicità, ENI si rifiuta di cambiare la sua politica che tanti guasti ha prodotto in Nigeria (https://ilblogdellasci.wordpress.com/2017/06/09/la-pubblicita-di-eni-il-metano-ci-da-una-mano-o-no/) e adesso nell’Artico.

ENI è prima a reclamare nuove trivellazioni nell’Artico, ma ultima sulla strada di una nuova e necessaria politica energetica. La nuova SEN in discussione adesso dovrebbe sancirlo.( https://ilblogdellasci.wordpress.com/2017/06/12/alcune-considerazioni-sulla-strategia-energetica-nazionale-2017/)

Henry A. Bent (1926-2015): un chimico poco noto− Parte II

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Rinaldo Cervellati

Henry A. Bent, “il professore che ha provato come la chimica può essere divertente” [1], nella sua lunga carriera di docente e ricercatore ha pubblicato più di 60 articoli a carattere prevalentemente didattico sul Journal of Chemical Education, dal 1960 al 2007. Gli argomenti sono fra i più disparati: dall’analisi dei concetti e alla loro proponibilità nell’insegnamento scolastico, dalla convinzione che la chimica è un linguaggio alle sue proposte di esperimenti dimostrativi per studenti e un pubblico più vasto, alle recensioni di libri di testo. Illustrare in poco spazio questa incredibile mole (è il caso di usare questo termine) di lavoro è praticamente una “mission impossible”. Ci proverò scegliendo due contributi, il primo riguardante le fiamme, il secondo sul concetto di orbitale.

Bent e le fiamme

Bent e le fiamme

Nel primo dei due, intitolato Flames: A Demonstration Lecture for Young Students and General Audiences[1], l’autore si propone di mostrare come con materiali di uso comune (zucchero, acqua, bicarbonato, aceto, candela, più una striscia di magnesio) si può capire di cosa si occupa la chimica e anche iniziare a comprenderne il linguaggio [2].

Bent dice:

Bent e le fiamme

Lasciatemi però spiegare dapprima la differenza fra fisica e chimica.

La fisica è la scienza delle proprietà generali della materia – la gravitazione universale, per esempio. Lascio cadere questo fiammifero. Questa è fisica. La distanza di caduta s è proporzionale al quadrato del tempo di caduta t. La distanza e il tempo sono concetti familiari. Ora sfrego il fiammifero. Una fiamma! Calore e luce. È illuminante! Questa è chimica. La chimica, vorrei dire, è più spettacolare della fisica. La chimica è la scienza delle proprietà particolari della materia, l’infiammabilità per esempio. C’è molto di completamente nuovo nelle trasformazioni chimiche della materia. [2, p. 151]

Bent invita quindi il pubblico a guardare la fiamma di una candela[2].

L’incandescenza della candela proviene dalla presenza nelle parti luminose della fiamma di particelle calde e solide. Possiamo raccoglierle con una spatola. A temperatura ambiente sono nere. Le chiamiamo fuliggine. È carbonio quasi puro, uno degli elementi chimici. Sopra la parte incandescente della fiamma, la fuliggine calda viene ossidata dall’ossigeno dell’aria formando un gas invisibile, il biossido di carbonio. I chimici scrivono:

C(s) + O2(g) → CO2(g) p

Possiamo dimostrare la presenza di biossido di carbonio nei prodotti finali della combustione della candela raccogliendoli in un pallone rovesciato. Poi aggiungiamo una soluzione di idrossido di calcio, comunemente chiamata calce, e scuotiamo. L’acqua di calce diventa presto color bianco latteo. Il precipitato bianco è carbonato di calcio, CaCO3. Il carbonato di calcio è il componente principale del calcare. Il calcare costituisce la maggior parte di molte delle nostre montagne.

La cera di candela è costituita da sostanze che sono principalmente composti del carbonio e dell’idrogeno. Il calore della fiamma della candela fonde la cera. Ulteriore calore vaporizza la cera dalla sporgenza. Infine, il calore trasforma le molecole del vapore di cera in carbonio e piccole molecole contenenti carbonio e idrogeno. Tali intermedi sono infine ossidati dall’ossigeno dell’aria sovrastante in anidride carbonica e acqua. [2, p. 152]

Bent continua a usare la candela in questo modo: un pezzo di cera viene posto in un becher che viene riscaldato con una fiamma esterna:

La cera fonde rapidamente in un liquido incolore. Il liquido comincia a fumare. Nelle pareti superiori fredde del becher parte del vapore si condensa in piccole particelle di cera liquida e solida. Continuando il riscaldamento, il vapore della cera, il fumo e l’aria formano una miscela combustibile, sviluppando una fiamma nel becher, che allontana momentaneamente il fumo. Ora abbiamo una fiamma continua: una fiamma di candela senza candela. Ma, a differenza della fiamma di candela, questa fiamma non è autosufficiente. Rimuovendo il calore ausiliario, la fiamma si spegne. [2, p. 152]

La dimostrazione prosegue:

Guardiamo ora cosa succede se spruzziamo un poco di acqua liquida con uno spruzzatore sulla cera nel becher. Il fuoco non si spegne ma si disperde in tanti fuocherelli appena l’acqua ha toccato il grasso. Le gocce d’acqua si sono messe a bollire trasformandosi in vapore spruzzando intorno goccioline di grasso infiammabili ravvivando il fuoco. Si tratta di “iniezione di carburante per generazione di vapore”. Un processo largamente sfruttato nell’industria. Non è certo il modo per allontanare l’ossigeno molecolare dal grasso caldo. Un panno umido sopra il becher avrebbe funzionato meglio.[2, p. 152].

A questo punto Bent spiega, con esempi pratici come l’aumento di contatto fra due o più corpi favorisce il verificarsi di trasformazioni chimiche:

Gran parte della moderna civiltà-scientifica, industriale, e tecnologica, deriva dal riconoscimento chimico che le molecole per reagire devono prima collidere, urtarsi.

Si passa quindi alle fiamme degli idrocarburi della serie del metano ma Bent inizia spiegando che le singole molecole della cera di candela contengono circa 18 atomi di carbonio, legati fra loro in catene a zig-zag.

Le molecole del polietilene dello spruzzatore contengono migliaia di atomi di carbonio, ciascuno legato ad atomi di idrogeno. È anche combustibile, vedete… Andando a pesi molecolari inferiori, otteniamo liquidi come il kerosene. Il cherosene, come la candela, non è molto volatile. Ha un valore relativamente alto di punto di infiammabilità. Possiamo costruire un fiammifero con il kerosene, ma non provate con la benzina!

L’idrocarburo più semplice è CH4, chiamato metano o gas naturale. È il gas per cui è stato costruito il bruciatore Bunsen nel quale entra un flusso del gas. Premesso che dalla base del bruciatore si può regolare la quantità d’aria che si mescola col gas, se si lascia che tutta l’aria entri, il metano brucia con una fiamma molto calda e relativamente poco luminosa, come quella che abbiamo visto con l’accendino a propano (a destra in figura). Bloccando l’ingresso dell’aria, il metano brucia con fiamma meno calda e luminosa, simile a quella della candela. Evidentemente, in queste condizioni si forma una certa quantità di fuliggine (a sinistra in figura) [2, p.152-153].

Fiamme bunsen

Bent mostra ora le fiamme prodotte dalla combustione di acetilene, alcol isopropilico e zucchero, facendo notare che tutte le sostanze usate contengono carbonio e idrogeno e le fiamme sono causate dalla reazione chimica con l’ossigeno dell’aria.

La combustione dello zucchero ha portato a una massa nera di carbonio in fondo alla provetta e a goccioline di acqua di condensa nella parte superiore. Introduce il termine carboidrati.

A questo punto proverà a bruciare separatamente carbonio e idrogeno.

Il semplice riscaldamento della provetta contenente il carbonio mostra che la sua ossidazione è molto lenta. Dobbiamo fornire più ossigeno al carbonio. Facciamo scorrere l’ossigeno nella provetta attraverso un tubo di vetro collegato a una bombola di ossigeno. È spettacolare! È la reazione di C + O2, solo con ossigeno puro, piuttosto che in miscela con aria. Il carbonio sta ora bruciando con un colore rosso fuoco. La provetta si è deformata ma non si è rotta. Alla fine è pulitissima, tutto il carbonio ha reagito. [2, p. 153]

Lampadine Edison a filamenti di carbonio

L’idrogeno si ottiene facilmente, basta avere un opportuno metallo e una soluzione acquosa di un acido forte, per esempio zinco e acido cloridrico. Mescoliamoli:

Si ottiene una massa frizzante, il metallo si scioglie e si sviluppano bollicine di un gas incolore e inodore, il gas più leggero conosciuto, l’idrogeno. Possiamo raccoglierne un poco in un bicchiere capovolto. Nel frattempo, riempiamo un piccolo palloncino con idrogeno proveniente da una bombola, e poi avviciniamo un fiammifero. Boom! Piccola esplosione e luce. Chiaramente anche l’idrogeno ha un’alta affinità per l’ossigeno! I chimici scrivono

H2(g) + 1/2O2(g) ® H2O(g)

La luminosità che abbiamo notato è probabilmente dovuta in gran parte alla polvere che impregna i palloncini per impedire di attaccarsi a se stessi o ad altri. La polvere riscaldata dall’esplosione della miscela idrogeno-ossigeno diventa luminosa. L’idrogeno puro brucia in ossigeno con una fiamma quasi incolore, come si vede se accendiamo la miscela idrogeno-aria nel becher dove avevamo raccolto un po’ di idrogeno. E che cosa si è depositato nelle pareti più fredde del becher? Sembra una rugiada fine. È acqua liquida. Come indicato dalla nostra ultima equazione, l’acqua è l’unico prodotto della combustione dell’idrogeno nell’ossigeno.[2, p. 153].

Bent passa poi a mostrare la reazione fra un pezzettino di potassio metallico e acqua tracciata con poche gocce di fenolftaleina. Fa avvenire la reazione sia in un becher sia in una capsula Petri posta su una lavagna luminosa:

In entrambi i casi si nota una reazione violenta, il pezzetto di potassio si incendia girando vorticosamente sulla superficie dell’acqua che si colora in viola, segno che è diventata basica. I chimici scrivono:

2K(s) + H2O(l) ® H2(g) + 2KOH(aq)

Infine il potassio sparisce del tutto.

Il potassio brucia in acqua

Nella capsula Petri il calore della lavagna luminosa fa rapidamente evaporare l’acqua lasciando un residuo bianco di idrossido di potassio.[2, p. 154].

Scaldiamo un sottile nastro di magnesio, esso brucia in aria rapidissimamente e con una straordinaria brillantezza formando una polvere bianca chiamata ossido di magnesio. I chimici scrivono:

2Mg(s) + O2(g) ® 2MgO(s)

Questo fenomeno è stato ampiamente sfruttato nei flash delle macchine fotografiche.

Lampo di magnesio

Dagli effetti provocati dalla combustione del magnesio si potrebbe pensare che esso abbia un’affinità per l’ossigeno maggiore rispetto al carbonio e all’idrogeno.[2, p. 154].

Per verificare l’ipotesi, Bent fa un ulteriore esperimento.

Mettiamo un po’ acqua a bollire in un becher. Il vapore eliminerà tutta l’aria quindi ora sarà pieno di molecole di H2O. Un fiammifero acceso immerso in questo vapore si spegne immediatamente. Guardiamo cosa fa il magnesio. Sorpresa! Il magnesio brucia ancora più vigorosamente nel vapore acqueo che nell’aria! In aria solo un quinto delle molecole contiene ossigeno. Nel vapore tutte le molecole contengono ossigeno. I chimici scrivono:

Mg(s) + H2O(g) ® H2(g) + MgO(s)

L’ossido di magnesio non è molto solubile in acqua. Però con l’aggiunta di qualche goccia di fenolftaleina diventa rosa. Questo è caratteristico delle soluzioni di ossidi metallici, essi formano idrossidi che neutralizzano gli acidi. Una sospensione di idrossido di magnesio in acqua si chiama latte di magnesia e viene usato per combattere l’acidità di stomaco. [2, p. 154]

Per controllare se il magnesio è in grado di sottrarre ossigeno al carbonio serve una sorgente di biossido di carbonio. Si può facilmente ottenere facendo reagire il carbonato di calcio con acido cloridrico oppure, più semplicemente bicarbonato di sodio con aceto.

L’aceto è una soluzione di acido acetico, mettiamone un poco in un becher e aggiungiamo il bicarbonato, l’anidride carbonica che si forma è più densa dell’aria e tende a concentrarsi nel fondo del becher. Un fiammifero acceso immerso in CO2 si spegne subito. E il magnesio? Il magnesio brucia nel biossido di carbonio. Si forma lo stesso ossido bianco insieme a chiazze nere. Come la fuliggine queste sono formate da carbonio. I chimici scrivono:

2Mg(s) + CO2(g) ® 2MgO(s) + C(s)

Ecco il motivo per cui non si possono spegnere gli incendi da magnesio con acqua o anidride carbonica. Se ne sono accorti i britannici durante la battaglia delle Isole Falkland. Alcune navi britanniche avevano sovrastrutture in leghe leggere contenenti magnesio e altri metalli che hanno affinità per l’ossigeno. Quando una delle navi è stata colpita da un missile, le sovrastrutture si sono incendiate bruciando sul ponte producendo più danni del missile stesso. [2, p. 154]

Il secondo contributo, del 1984, è intitolato Should Orbitals be X-Rated in Beginning Chemistry Courses? [3]

Bent affida inizialmente la risposta a Linus Pauling, definendolo, a ragione, “the father of the mathematical theory of orbitals for molecules”:

Non vedo alcun motivo per menzionare gli orbitali molecolari in un corso iniziale in chimica, scrive Linus Pauling in un recente numero di The Science Teacher [4]. Gli orbitali molecolari hanno un valore speciale nella discussione degli stati eccitati delle molecole, continua il padre della teoria matematica degli orbitali molecolari, ma sono piuttosto fuori luogo in un testo elementare di chimica.

Scrive Bent:

È vero tuttavia che l’apprendimento passivo e la ripetizione delle proprietà geometriche degli orbitali ibridi danno agli studenti la sicurezza di partecipare ad un’attività sofisticata con regole definite e facilmente memorizzabili. Dà agli insegnanti la sicurezza di fare domande con risposte definite e facilmente classificabili. Inoltre, permette a studenti e insegnanti di non insistere per avere un insegnamento pratico in laboratorio evitando le difficoltà di preparare da un lato e valutare dall’altro esercitazioni di laboratorio. Sicuramente, taglia i costi della scuola. Ma a quale prezzo? A costo di non sapere come funziona la scienza. E continua:

È stato detto che l’educazione è ciò che si ricorda dopo che tutto ciò che si è imparato è stato dimenticato. Quindi, come sono educati i nostri studenti di chimica? Che cosa ricordano dopo che tutto quello che gli è stato detto sugli orbitali è stato dimenticato? Che la chimica è un mistero, da memorizzare? Il problema non è lì. Gli orbitali sono il paradigma attuale. Il problema è come ci si arriva. Il gioco degli orbitali, per parafrasare Pauli, non è nemmeno sbagliato. È un gioco, tutto lì. Ma non è il gioco della scienza. La regola suprema, la regola generale, la regola del gioco, è assente.[4, p. 421].

Questa regola o Regola della Restrizione e stata enunciata da Lavoisier[3]:

Nel cominciare lo studio [o la presentazione] di una scienza fisica, ha scritto Lavoisier, non dobbiamo formulare [o anticipare] nessuna idea, ma quali sono le conseguenze e gli effetti immediati di un esperimento o una osservazione [5].

La regola di restrizione di Lavoisier è il regno sovrano della scienza. È la regola del buon senso di non saltare a conclusioni prima di conoscere i fatti. È stato solo attenendosi a questa regola che sono state formulate la teoria della termodinamica, della relatività di Einstein, della meccanica quantistica di Heisenberg, dell’operativismo di Bridgman.

Ma, prosegue Bent, la regola di Lavoisier è una regola difficile da giocare. La scienza (e l’insegnamento scientifico) non sono affatto facili.

Purtroppo la popolarità della volgarizzazione degli orbitali nel corso di chimica nei licei dipende anche dai contenuti del syllabus e dei test previsti dagli Advanced Placement Exams il cui superamento è richiesto da molti College e Università. Scrive Bent:

Il gioco di raccontare e ripetere piace tanto a insegnanti e studenti perché permette di ottenere voti alti agli esami. Il punteggio di quattro o cinque negli esami AP può essere dovuto all’esposizione delle regole per la formazione di orbitali, purtroppo nella mente di molti studenti questo può essere il loro uso principale. Insiste Bent:

L’adesione rigorosa alla Regola di Lavoisier richiede che i fatti siano esposti in modo induttivo, per catturare le idee, non di formulare ipotesi in modo meramente deduttivo.

Per esempio, c’è un solo isomero con formula molecolare CH2C12, da questo fatto i chimici hanno supposto che l’atomo di carbonio ha una struttura tetraedrica. Questa supposizione, basata sui fatti, ha dato luogo alla branca della stereochimica.

Solo molto più tardi fu riportato da Pauling e Slater, che la più semplice descrizione delle valenze tetraedricamente dirette dell’atomo di carbonio in termini di armoniche sferiche centrate su esso potevano essere interpretate da orbitali ibridi sp3. L’ibridazione è conseguente ai fatti, non i fatti dall’ibridazione.[4, p. 422]

Dopo altri esempi, Bent conclude:

È un fatto che gli studenti arrivano al college con una scarsa conoscenza della chimica descrittiva. Con riluttanza, il Comitato per la Formazione Professionale (CPT) dell’American Chemical Society ha raccomandato una maggior flessibilità nei programmi dei corsi di chimica di base valorizzando gli argomenti di chimica descrittiva, istituendo eventualmente corsi avanzati per approfondimenti.

Se la raccomandazione fosse accolta, dice Bent, ci sarebbero meno ripetizioni. Infatti, tutto il discorso sui moderni “orbitali molecolari” (e anche sulla termodinamica formale), viene generalmente ripetuto all’università. [4, 422]

Non mi sembra che la raccomandazione del CPT e le considerazioni di Bent siano state recepite, voi che ne dite?

 

Bibliografia

[1]”Pitt professor proved chemistry can be fun”, nel titolo del necrologio sulla scomparsa di Bent pubblicato dalla Pittsburg Post-Gazette l’11 gennaio 2015 a firma Jill Harkins.

http://www.post-gazette.com/news/obituaries/2015/01/11/Pitt-professor-proved-that-science-can-be-fun/stories/201501080119

[2] H.A. Bent, Flames: A Demonstration Lecture for Young Students and General Audiences, J. Chem. Educ., 1986, 63, 151-155

[3] H.A. Bent, Should Orbitals be X-Rated in Beginning Chemistry Courses?, J. Chem. Educ., 1984, 61, 421-423

[4] L. Pauling, Throwing the Book at Elementary Chemistry, The Science Teacher, 1983, 50, 25-29

[5] A.L. Lavoisier, Traité Elémentaire de Chimie, Couchet, Paris, 1789, pp.vi e viii, scaricabile da

http://www.labirintoermetico.com/01Alchimia/Lavoisier_A_L_de_Traite_elementaire_de_chimie(1789).pdf

 

 

 

 

 

 

[1] L’articolo è basato su una conferenza dimostrativa tenuta alla Gonzaga University Spokane, Washington, 7 marzo 1985.

[2] L’osservazione e la descrizione della fiamma di candela è un fenomeno molto utilizzato nelle dimostrazioni. Per molti anni Faraday ha tenuto una serie di Christmas Lectures per un pubblico giovane su “La storia chimica di una candela” [2, p.151].

[3] In realtà Lavoisier non ha mai chiamato Regola il suo pensiero espresso nella citazione [5] che invece, più argomentato, si trova precisamente dove l’ha trovato Bent nella traduzione inglese del famoso Traité Elémentaire de Chimie (Elements of Chemistry, Dover, 1965).

Sensoristica e lenti a contatto

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Luigi Campanella, ex Presidente SCI

La sempre maggiore diffusione nell´acquisto di lenti a contatto (lc) in sostituzione degli occhiali, ha fatto si che l´industria del settore impiegasse maggiore attenzione alla ricerca di nuovi polimeri con particolari caratteristiche chimico fisiche, tali da risultare più funzionali ed efficaci per la visione e per la prevenzione di possibili danni all´occhio procurati dall´uso delle lc.

L´ossigeno è essenziale per la sopravvivenza e il buon funzionamento delle cellule aerobiche come quelle che costituiscono l´occhio. Il consumo corneale di O2 può essere stimato in 3 microlitri/ora/cm2. Dal film lacrimale l´ossigeno passa all´interno delle cellule corneali attraverso tre differenti meccanismi:

-sciolto nella fase acquosa che attraversa le membrane cellulari;

-per trasporto attivo;

-a causa del gradiente di pressione.

L´entrata di ossigeno fa sì che le normali reazioni metaboliche possano assicurare alle cellule la fonte energetica necessaria al trasporto attivo degli ioni; questa operazione è d´importanza fondamentale per la trasparenza corneale verso l´esterno. Una carenza d´ossigeno fa rallentare l´attività metabolica, e quindi diminuisce la riserva d´energia disponibile per il funzionamento della pompa ionica e la quantità di H2O che può venire trasportata; di conseguenza la cornea va rapidamente incontro ad accumulo di acqua ed al pericolo di edema. Visto il ruolo ricoperto dall´ossigeno nella dinamica delle cellule corneali diventa subito evidente l´importanza della presenza in quantità sufficiente di questo elemento.

Ne consegue che fra le caratteristiche di una buona lente a contatto c´è il grado di permeabilità della stessa all´ossigeno che è importante per l´integrità delle cellule aerobiche come quelle che costituiscono l´occhio; quindi più la permeabilità è elevata e migliore è la lente. In questo tipo di valutazione, però, si trascura di verificare se, all’aumentare della permeabilità all’ossigeno, non aumenti anche quella a sostanze potenzialmente dannose.

La chimica ed in particolare la sensoristica è venuta incontro anche alla soluzione di questo problema.E’stato messo a punto un metodo per misurare la permeabilità di varie tipologie di lc sia all´ossigeno e sia ad alcuni comuni inquinanti presenti nell´aria (benzene, anidride solforosa). Il metodo per determinare le permeabilità consiste nell’utilizzare il materiale costituente le lc come membrana di un elettrodo di Clark.

Sensore di Clark: elettrodi di Pt (A) e Ag/AgCl (B) soluzione di KCl (C) membrana (D) anello di gomma (E) potenziostato (F) galvanometro (G)

E’ questo un sensore dell’ossigeno che, passando attraverso la membrana posta alla sua base, produce una corrente riducendosi al catodo di Pt, mentre all’anodo di Ag /AgCl si ossida l’Ag. La corrente diviene quindi l’indicatore della permeabilità all’ossigeno del materiale studiato. Introducendo poi fra membrana permeabile ed elettrodo una seconda membrana che immobilizza cellule di lievito aerobiche queste attraverso la loro attività respiratoria inibita o meno individuano possibili permeabilità a sostanze nocive testate. Sostanzialmente ripetendo l’esperienza in presenza ed in assenza della specie di cui si vuole essere certi non ci sia passaggio dall’esterno verso l’interno dell’occhio a causa della permeabilità ad essa del materiale testato si rileva se ci sia differenza nella corrente misurata: ove non ci sia permeabilità alla sostanza testata, come si auspica i lieviti consumano l’ossigeno che passa e la corrente si abbassa;in presenza di un tossico che permea insieme all’ossigeno la capacità respiratoria si riduce e l’intensità della corrente aumenta.

 

Il calorico è solo un inutile idea del passato. O no?

In evidenza

Claudio Della Volpe

Forse vi scandalizzerò, ma il mio primo approccio con la termodinamica è stato di delusione. Delusione per non tener fede al suo nome: termodinamica; dinamica del calore; ma dove è la dinamica in una situazione in cui l’oggetto dello studio sono gli equilibri, anzi l’equilibrio, una situazione fisica del tutto ipotetica e che si realizza solo parzialmente in particolari condizioni. E la dinamica che fine ha fatto? Questo mi sono chiesto per un po’.

E badate non sono il solo ad essersi posto questo problema apparentemente metafisico; me ne sono reso conto mentre studiavo per l’esame di Chimica Fisica. Nella Napoli del 1971, studente del terzo anno, avevo come insegnante il mitico Vincenzo Vitagliano (con cui ho poi collaborato per qualche anno da ricercatore); Vincenzo è un ricercatore in gamba, ma consentitemi di confessare che come insegnante era difficile da seguire. Io preferivo leggere i libri da solo e spulciando spulciando mi ero guardato il testo consigliato da lui “Lewis e Randall”(Lewis and Randall, Thermodynamics, nella revisione di Pitzer e Brewer ed. Wiley 1970), un testo ormai datato, ampio, classico, discorsivo che spesso sui punti chiave mi sembrava nicchiasse. Bello ampio, pieno di informazioni, ma dispersivo, e a volte anche vago, non mi era piaciuto. C’erano molti esercizi, questo si, ma mi sembrava fosse sfuggente in certe cose; so che non tutti saranno d’accordo.

Ho già trattato il tema dell’insegnamento della termodinamica. In particolare in un precedente gruppo di post (cercate nel blog “quanto è chimico il potenziale chimico” *) ho affrontato il tema di come presentare il potenziale chimico. Il potenziale chimico insieme con l’entropia si presenta come il concetto più astratto e difficile da presentare a tutti i livelli.

L’entropia è un classico dell’astrazione e della difficoltà formale; allo studente universitario che ha da poco superato l’apprendimento del calcolo differenziale ed integrale si apre uno scenario ancora più complesso con l’introduzione dei differenziali incompleti o non esatti, le famigerate (ma come vedremo non troppo) grandezze di processo, calore e lavoro; nella maggior parte dei casi questo concetto rimarrà un punto oscuro.

Ma è necessario un così astratto trattamento dell’entropia?

Ci sono varie soluzioni al problema:

1) l’approccio di Callen; è un approccio ancora molto formale, ma nel quale almeno la parte matematica viene chiarita e formalmente strutturata; le proprietà matematiche delle funzioni vengono introdotte usando essenzialmente il calcolo differenziale tradizionale; alcuni aspetti, come l’importanza della proprietà di omogeneità del primo ordine** (in pratica il modo matematico di introdurre le grandezze estensive (omogenee del primo ordine) e di differenziarle da quelle intensive (omogenee di ordine zero)) che non sono assolutamente presenti nel trattamento storico vengono introdotti e ben fondati, così come la relazione formale fra le varie funzioni (le funzioni tradizionali, entalpia, energia libera, etc. introdotte come trasformate di Legendre dell’energia o dell’entropia, dunque sostituendo ad una o più variabili estensive alcune variabili intensive, come hamiltoniano e laplaciano in meccanica). Il libro è molto ben scritto, anche se denso e compatto, analizza le questioni della stabilità dei sistemi e nella sua seconda edizione si estende alle proprietà di simmetria, al teorema di Noether perfino, ma anche per esempio ad argomenti tabù in certi settori di ricerca come il criterio endoreversibile per le macchine termiche, un approccio che tenta di superare ancora una volta l’astrattezza del teorema di Carnot sull’efficienza usando una geniale idea: la irreversibilità nei processi termomeccanici è essenzialmente concentrata nei salti termici, non nel dispositivo meccanico che, specie quando usato alla massima potenza, può essere assimilato ad un dispositivo ideale. In questo modo ed applicando un semplice criterio di linearità nello scambio di calore fra sorgente e macchina termica, i valori effettivi di efficienza delle macchine termiche diventano calcolabili senza modellazioni sofisticate e complesse. In fisica tecnica la cosa non ha avuto successo, ma non me ne meraviglio, gli ingegneri sono (in genere) sostanzialmente conservatori, più attenti alle applicazioni che ai principi. Herbert Callen, Termodinamica, pubblicato negli anni 60 è diventato con lenta sicurezza un classico.

Il libro aveva un sottotitolo: “an introduction to the physical theories of equilibrium thermostatics and irreversible thermodynamics”.

Questa cosa mi predispose bene; era un libro scritto da uno che si era posto il mio stesso problema!

(un breve riassunto del Callen lo trovate in J. Non-Newtonian Fluid Mech. 96 (2001) 5–17 Equilibrium thermodynamics — Callen’s postulational approach Robert J.J. Jongschaap, Hans Christian Öttinger)

2) l’approccio di Prigogine; qua si va verso lo scandalo; Prigogine introduce il tempo fin dall’inizio, non ci sono grandezze di stato e di processo, i differenziali sono tutti esatti; il calore o il lavoro corrispondono semplicemente all’energia termica o meccanica trasferita nell’unità di tempo; e dunque la legge del trasferimento termico o la potenza meccanica vengono usate per esprimere queste grandezze; la differenza fra reversibilità ed irreversibilità è chiarita secondo me in modo trasparente; il libro originale di Prigogine e Kondepudi (MODERN THERMODYNAMICS From Heat Engines to Dissipative Structures, Wiley 1988)e anche la seconda edizione (INTRODUCTION TO MODERN THERMODYNAMICS, Kondepudi, 2008 ed Wiley) scritta dal solo Kondepudi (che è l’autore fra l’altro di un bel lavoro sulla rottura di simmetria nei sistemi chimici, con l’esempio di come la semplice agitazione in un sistema sovrasaturo di clorato di sodio può catalizzare la formazione di cristalli di un solo tipo chirale, Kondepudi, D. K., Kaufman, R. J. & Singh, N. (1990). “Chiral Symmetry Breaking in Sodium Chlorate Crystallization”. Science 250: 975-976), tuttavia presentano un elevato numero di errori di stampa che ne indeboliscono e rendono difficoltoso l’uso (i segni sbagliati possono essere micidiali) ; ma se corretti (e spero lo siano stati nelle ristampe successive) comunque questi libri sono molto utili nel superare la assurda dicotomia fra processi di equilibrio e di non equilibrio.

3)La terza soluzione è la più recente e per me anche la più stimolante; si tratta della scuola tedesca, Hermann e Fuchs in particolare; teniamo presente che i tedeschi hanno conservato una tradizione incredibile nella quale la didattica della fisica è non solo studiata come disciplina a parte, ma è basata su centri di eccellenza e gruppi di ricerca che ne fanno una disciplina viva; i fisici hanno questa tradizione in tutto il mondo, ma in certi paesi più che in altri; noi chimici dovremmo imparare da loro e non considerare chi studia la didattica uno studioso di serie b: al contrario insegnare bene le cose necessita non solo di averle ben capite ma anche di riuscire a comprendere come insegnarle: scienza e pedagogia. Nel caso della termodinamica stiamo parlando di libri come quello recente di Hans U. Fuchs. The dynamics of heat (sottotitolo: A unified approach to thermodynamics and heat transfer) ed. Springer, 2010.

Qua si parte dall’idea di dare una visione unificata della meccanica, dell’elettricità e della termodinamica basata sulle “grandezze che fluiscono”, la quantità di moto, la carica, il calore; si dimostra che da questo punto di vista le varie discipline fisiche usano il medesimo approccio concettuale e arrivano perfino a scrivere le stesse relazioni matematiche.

La scuola tedesca in questo caso arriva ad una conclusione importante: la entropia di oggi non è altro che il calorico di due secoli fa.

Mentre il libro di Fuchs è massiccio, quasi 700 pagine, vi consiglio, se volete entrare in questo punto di vista un articoletto tutto sommato datato (G. Falk, Entropy, a resurrection of caloric, Eur. J. Phys (1985)108-115).

L’idea che il vecchio calorico fosse in realtà una concezione sbagliata del calore ma una molto precisa dell’entropia non è nuova.

Nel 1911 H.L. Callendar (padre del Guy Callendar che per primo rese quantitativa l’dea del ruolo serra del diossido di carbonio antropogenico e di altri gas) nella cerimonia con cui accettava la prestigiosa carica di presidente della società inglese di Fisica (Proc. Phys. Soc London, 23, 153-189) arrivò essenzialmente alla medesima conclusione, che Carnot cioè avesse sviluppato in realtà sulla base del calorico una visione moderna ed aggiornata, solo che stava chiamando calorico l’entropia. Analogamente K. Schreber, che tradusse in tedesco nel 1926 il lavoro di Clapeyron del 1834 con cui illustrava per la prima volta i risultati del defunto Carnot (Clapeyron E. 1834, J. de l’Ecole polytechnique 14) scriveva (Ostwalds Klassiker 216, 41) che gli sarebbe sembrato meglio usare il termine entropia invece che calorico nella presentazione del lavoro di Carnot e che questo avrebbe ridotto le differenze fra le idee di Carnot e quelle moderne nell’analisi dei processi termici.

Occorre sostituire il calore non con un differenziale inesatto, ma con il corrispondente flusso entropico.

Carnot non aveva l’idea dell’energia; non a caso il suo libro più famoso si chiama: Riflessioni sulla potenza motrice del fuoco, il termine energia non compare nelle sue riflessioni. Fu solo dopo il 1840 che la scoperta di Mayers e Joule della conservazione dell’energia cambiò le cose. Il calorico non si conservava se non a metà, poteva essere prodotto ma non poteva essere distrutto, solo scambiato. Lavorando in condizioni adiabatiche si può dimostrare che esso viene prodotto, ma non può essere distrutto. Gli esperimenti a riguardo sono suggestivi e quella linea di ricerca è stata poi completamente cambiata dall’uso del concetto di energia. Chi ricorda più oggi il tentativo di Davy (On Heat, Light and Combinations of Light,” 1799) di dimostrare che strisciando due pezzi di ghiaccio fra di loro a zero gradi si ottiene fusione del ghiaccio? Chi ricorda più la lampada pneumatica? Ossia la accensione di un pezzo di stoffa ottenuto in un cilindro trasparente di vetro tramite la compressione dell’aria contenuta con un pistone scorrevole? Si tenga infine presente che il calorico era a sua volta diviso in due tipologie: libero, legato alla temperatura e legato, connesso ad altre transizioni.

La questione fondamentale può esser posta così: nell’approccio di Carnot il calorico è una forma di energia?

Noi oggi diciamo che la variazione di energia interna di un corpo è data dalla somma di calore più lavoro; e dunque anche se lo consideriamo una grandezza di processo diamo al calore le stesse unità di misura dell’energia.

Ma ragioniamo con un approccio da calorico, consideriamo questo fluido immaginario, ma non più della carica elettrica o della quantità di moto.

Paragoniamo tre processi: accelerare una pietra, caricarla elettricamente e riscaldarla; nel primo cediamo quantità di moto alla pietra ed essa viene accelerata; nel secondo ancora più chiaramente se carichiamo elettricamente la pietra, la sua energia aumenta ma noi le abbiamo introdotto della carica elettrica che ovviamente non è energia.

Se cediamo calorico alla pietra essa si riscalda; in tutti i casi la sua energia aumenta, ma nel primo abbiamo ceduto momento e nel secondo carica, nel terzo calorico e come il momento o la carica elettrica non sono energia così non lo è il calorico.

Un altro modo di comprendere la cosa è paragonare il flusso di massa in un salto di potenziale e quello di calorico nel produrre energia; nel primo caso l’energia è proporzionale al potenziale gravitazionale gh secondo la massa, W= m(gh1-gh2); nel caso del calorico il fluido o la grandezza estensiva è il calorico stesso e il potenziale la differenza di temperatura: W=q*(T1-T2); ma questa equazione equivale a considerare che le dimensioni del calorico q* siano q/T, ossia un’entropia (si veda anche Eur. J. Phys. 30 (2009) 713–728 -Carnot to Clausius: caloric to entropy, Ronald Newburgh).

Il fluido che Carnot avrebbe immaginato di cedere alla pietra è nient’altro che l’odierna entropia.

Insomma una unica intuizione, una unica descrizione concettuale per proprietà meccaniche, termiche od elettriche aiuta a meglio comprendere il comportamento dei sistemi e chiarisce che il vecchio calorico non era un modello sbagliato di calore ma un modello, sia pur primitivo, e certamente originale ed avanzato per i suoi tempi, di entropia.

Qualcuno oggi tenta di riutilizzare a scopo didattico questo modello concettuale. Pensiamoci.

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* https://ilblogdellasci.wordpress.com/2013/10/10/quanto-e-chimico-il-potenziale-chimico-1-parte/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2013/10/17/quanto-e-chimico-il-potenziale-chimico-2-parte/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2013/10/25/quanto-e-chimico-il-potenziale-chimico-3-parte/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2014/04/28/quanto-e-chimico-il-potenziale-chimico-iv/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2014/06/17/quanto-e-chimico-il-potenziale-chimico-v/

**omogeneità del primo ordine equivale a dire che se in una funzione U(S,V,N) moltiplico per una costante a ciascuna variabile indipendente allora tutta la funzione U viene moltiplicata per la medesima variabile, a1; aU= U(aS,aV,aN), U è estensiva; il primo ordine è l’esponente della a; ordine zero vuol dire che se faccio lo stesso per una funzione poniamo T(S,V,N), allora la funzione rimane moltiplicata per a0 e dunque non cambia valore, T è intensiva. T=T(aS,aV,aN).

 

Smontare i mattoncini.

In evidenza

Mauro Icardi

L’idea del titolo mi è venuta facendo una riflessione sulla vicenda della diffusione ambientale dei PFAS.

Il problema della diffusione nell’ambiente e della concentrazione nell’organismo umano, e particolarmente nel sangue dei composti perfluoroalchilici è attualmente uno dei problemi ambientali più gravi. Grave perché ,sia in Italia e particolarmente in Veneto, ma anche in vaste zone degli Stati Uniti questo tipo di composti , massicciamente e capillarmente diffusi nell’ambiente hanno contaminato le falde acquifere da cui si prelevano acque destinate all’uso idropotabile.

Nella zona di Vicenza si è ipotizzato che la responsabilità sia da attribuire ad una azienda che utilizza questo tipo di composti organici, e che non ha gestito correttamente il ciclo di depurazione dei propri reflui.

Per quanto riguarda gli Stati Uniti, ed in particolare nella zona di Portsmouth nel New Hampshire la concentrazione di questi composti nell’acqua potabile sembra sia invece dovuta alle esercitazioni antincendio che venivano effettuate in una base dell’aeronautica militare degli Stati Uniti. Nell’area di questa base venivano dati alle fiamme vecchi aerei per esercitazione. Gli addetti della base provvedevano a spegnere gli incendi così provocati con estintori nei quali questo tipo di composti erano presenti. Le schiume percolavano nel terreno, e da qui hanno raggiunto le falde acquifere. Nessuno si è mai preoccupato delle conseguenze di questo tipo di attività, francamente piuttosto discutibile e gestita con una incredibile superficialità.

Se si può pensare che non fossero ancora note le caratteristiche di tossicità di questi composti, e anche vero che negli Stati Uniti venne pubblicato fin dal 1962 un bestseller dell’ambientalismo : “Primavera silenziosa” di Rachel Carson. In questo libro si parlava dell’uso indiscriminato di DDT e pesticidi.Ma in ogni caso si metteva già in luce il meccanismo di accumulo di composti tossici principalmente nelle zone adipose del corpo umano, e anche nel latte materno. Questo avrebbe dovuto essere uno spunto per l’adozione di un principio di precauzione. La capacità dell’essere umano di ragionare in prospettiva e di andare oltre ai presunti benefici immediati, e di pensare a limitare il proprio impatto sull’ambiente, sembra essere un insormontabile limite ancestrale. Quasi che molte nostre azioni siano legate al cervello arcaico, quello che ci impedisce ogni attività pensata, pianificata e guidata dalla razionalità.

Tornando ai PFAS si stanno cominciando a prendere le contromisure del caso, si stanno cercando di identificare dei limiti adeguati. Gli studi sono condotti dall’EPA (Enviromental Protection Agency) e dall’OMS. Si sa che nel caso di questi composti l’accumulo avviene principalmente a livello del sangue. Così come si è riusciti a capire che i composti a lunga catena di carbonio (in generale da otto atomi di carbonio e oltre) sono quelli che tramite il meccanismo di riassorbimento nei tubuli renali transitano nei reni e sono eliminati solo parzialmente attraverso l’eliminazione urinaria.

I composti a catena di carbonio più corta invece riescono ad essere espulsi dal corpo umano nel giro di pochi giorni. Per questa ragione i principali produttori di PFAS negli Staiti Uniti, Europa e Giappone hanno aderito ad un accordo volontario per eliminare i composti a lunga catena di carbonio quali l’acido perfluoroottanoico (PFOA) e il perfluoroottanosulfonato (PFOS). Ma le aziende che non hanno aderito a questo accordo volontario continuano a produrre, importare o usare questo tipo di composti a lunga catena di carbonio. Circa 500 tonnellate/anno sono ancora prodotte dalle industrie cinesi.

I dati sulla tossicità di questi composti sono ancora oggetto di studio, ma l’accordo ha permesso di conseguire qualche risultato che da qualche speranza. Se all’inizio dei controlli sistematici la concentrazione di PFAS nel sangue dei cittadini americani era pari a circa 5 ng/lt, nel 2012 questa concentrazione è risultata all’incirca dimezzata. Composti di questo tipo, usati per realizzare tessuti impermeabili all’acqua, in particolare per uso sportivo, nella schiuma per estintori, e nei rivestimenti d i cartoni per alimenti sono come si può intuire inquinanti persistenti ed ubiqui. Oltre all’ingestione di acqua contaminata vengono molto spesso assorbiti attraverso il consumo di pesce contaminato.

La produzione di composti a catena corta che non subiscono accumulo persistente nell’organismo è una vittoria solo parziale. Perché sposta il problema a livello ambientale. Nel corso degli anni sono stati prodotti ed immessi sul mercato almeno 3000 tipologie di molecole di questo tipo. Molecole costruite sulla base del legame carbonio-fluoro, dalla grande stabilità strutturale ma praticamente impossibili a degradarsi per via naturale dalle comunità di microrganismi. L’unica possibilità attuale è la diluizione e la dispersione, che come si può ben intuire è la peggiore delle soluzioni.

A questo punto la sfida che l’industria chimica dovrebbe affrontare è quella di un nuovo modo di costruire le molecole. Pensando a renderle meno stabili, meno indistruttibili alla fine del ciclo di vita. Questa è a mio parere forse la sfida più grande che la chimica industriale deve affrontare. Ma che non può più essere rimandata per molto tempo ancora. Affrontare questo impegno avrebbe il duplice effetto di diminuire una tendenza alla cronicizzazione di effetti tossici ancora non provati, ma che potrebbero essere responsabili di gravi patologie, quali tumori, problemi ormonali e diabete. La seconda quella di cambiare l’immagine della chimica, che sconta comunque sempre in maniera non corretta una specie di peccato originale. La chimica industriale negli anni ha raccolto ed esaudito le istanze che venivano anche dai consumatori. Le belle catene di molecole che sembravano i mattoncini delle costruzioni devono essere smontate e ricomposte in altro modo. Qualcosa di simile a quanto avvenuto con la linearizzazione delle molecole dei tensioattivi. Ora che ci siamo resi conto che i rischi sono superiori, o non proporzionali ai benefici, anche i semplici cittadini possono e devono orientare le scelte delle aziende. Con le loro scelte personali. In fin dei conti nel passato ci si riparava dalle piogge con la tela cerata.

Gli ultimi attori di questo cambiamento devono essere gli esponenti della classe politica. Ritrovando l’essenza del concetto di polis, di arte del governo devono destinare fondi alla ricerca. Perché non ci sono solo i PFAS che si concentrano nell’ambiente. Anzi potrebbero essere solo la punta dell’iceberg.

 

Henry A. Bent (1926-2015): un chimico poco noto− Parte I

In evidenza

Rinaldo Cervellati

Conoscevo il nome di Bent per alcuni suoi scritti provocatori sul Journal of Chemical Education, ad es. Should the Mole Concept be X-Rated? (1985, 62, 59) o Should Atomic Orbital Be X-Rated in Beginning Chemistry Courses ? (1984, 61, 421-423) in cui la domanda è: dovrebbe il tale concetto (mole, orbitali…) essere vietato ai minori? La curiosità di saperne di più mi è venuta quando, lavorando al post sulla teoria del legame di valenza, mi sono imbattuto nella “regola di Bent” riguardante l’ibridizzazione degli orbitali. Anzitutto un poco di biografia.

Henry Albert Bent (Cambridge, MA 1926 – Pittsburgh, PA 2015), figlio di Henry E. Bent professore di chimica all’Università di Pittsburgh, ereditò dal padre la passione per la chimica. Completò il B.Sc in chimica fisica all’Oberlin College (contea di Lorain, Ohio). Nella seconda Guerra Mondiale Bent ha servito in Marina come tecnico radar.

Henry A. Bent

Ottenne il Ph.D. in Chimica nel 1952 all’Università di Berkeley, in un ambiente vivace e stimolante, dove si proseguivano le ricerche sviluppate dal Gruppo del professor G.N. Lewis, scomparso nel 1949. La dissertazione di dottorato ebbe come argomento la decomposizione del nitrato d’ammonio fuso.

Prima del suo arrivo in Minnesota nel 1958, era stato professore di chimica fisica all’università del Connecticut.

All’Università del Minnesota, è stato professore di chimica inorganica fino al 1969, per poi passare alla North Carolina State University a Raleigh e, infine nel 1990 all’Università di Pittsburgh (PA). Ritiratosi nel 1992, ha continuato a interessarsi attivamente di temi e problemi di didattica e promozione della chimica; come direttore del programma Van Outreach effettuò una serie di esperimenti dimostrativi per gli studenti di tutta la zona di Pittsburgh.

I suoi principali interessi di ricerca sono stati la termodinamica, la teoria del legame chimico e la didattica della chimica, tutti argomenti molto sentiti dal gruppo di Berkeley, come ricordato più volte in altri post.

Vignetta satirica (1868) su G. Hirn1

Per quanto riguarda la termodinamica, nel 1962, Bent propose un approccio di analisi globale dell’entropia concepito per valutare la spontaneità dei processi chimico-fisici-chimici[1]. Nel 1977, nel contesto della termodinamica filosofica[1], Bent ha coniato la frase “etica dell’entropia personale”.

In un articolo, suggerisce che per superare le crisi energetiche bisogna anzitutto essere etici negli aspetti energetici della vita basati sulla conoscenza della seconda legge della termodinamica. In particolare, al posto di una politica energetica nazionale, Bent afferma:

“What we need is a personal entropy ethic.” (“Quello di cui abbiamo bisogno è un’etica personale di entropia”) [2].

Nello stesso 1977, Bent condusse i “Workshops su termodinamica, arte, poesia e ambiente” per la National Science Foundation, discutendo con gli studenti, fra l’altro, una critica dell’asserzione “non creare inutilmente Entropia”.

Nella teoria del legame chimico il suo principale contributo è stato l’aver dimostrato empiricamente che per interpretare la struttura e le proprietà delle molecole degli elementi della prima riga della Tavola Periodica si doveva ammettere l’ineguaglianza degli orbitali ibridi dell’atomo centrale legato ad atomi o gruppi diversi fra loro e aver correlato questa disuguaglianza all’elettronegatività dei legandi (“regola” di Bent). Di ciò ci occuperemo con qualche dettaglio in questo post.

Riguardo all’insegnamento e alla didattica, il suo entusiasmo per la chimica lo ha condotto a pubblicare decine di articoli e note sul J. Chem. Educ. E’ stato un insegnante molto popolare trattando argomenti che vanno dalle fiamme e dalle esplosioni ai fondamenti della scienza e all’arte astratta. Particolare insistenza ha posto su insegnare chimica attraverso esperimenti e dimostrazioni pratiche. Per questo è stato insignito di numerosi premi per l’educazione e la formazione chimica.

L’entusiasmo e l’amore per gli atomi e le molecole furono una forza trainante nel lavoro e nella vita di Bent. La sua lunga carriera di chimico e insegnante è culminata in idee non convenzionali, come quella di collocare l’elio sul berillio nella tavola periodica, l’utilizzo di modelli di sfera di valenza per simulare i profili di densità elettronica nelle molecole, la rivalutazione degli esperimenti dimostrativi nell’insegnamento.

La “regola” di Bent

Nella versione originale della teoria del legame di valenza [3], si ipotizza che gli elettroni di valenza degli elementi del blocco p siano ibridizzati spn, con n = 1, 2 o 3. Inoltre, si assume che gli orbitali ibridi sono tutti equivalenti (cioè gli n+1orbitali spn hanno lo stesso carattere p). I risultati di quest’approccio sono in generale soddisfacenti, ma possono essere migliorati ammettendo che gli orbitali ibridizzati possono avere carattere ineguale, cioè non essere equivalenti.

Nel fascicolo di giugno 1961, la rivista Chemical Reviews pubblicò un lungo lavoro intitolato: “An Appraisal of Valence-Bond Structures and Hybridization in Compounds of the First-Row Elements” [4], in cui Bent illustrava in dettaglio la sua teoria, peraltro già conosciuta come “regola di Bent”, come si vedrà più avanti[2].

La regola di Bent fornisce un’indicazione precisa su come questi orbitali non equivalenti dovrebbero essere costruiti [4].

Secondo Bent:

Atomic s character concentrates in orbitals directed toward electropositive substituents. Or, atomic p character concentrates in orbitals directed toward electronegative substituents.

([4], p. 291), ovvero:

L’atomo centrale legato a più gruppi esterni in una molecola, si ibridizzerà in modo che orbitali con un maggior carattere s siano diretti verso gruppi elettropositivi, mentre orbitali con maggior carattere p saranno diretti verso i gruppi più elettronegativi.

Rimuovendo l’ipotesi che tutti gli orbitali ibridi spn siano equivalenti, Bent ottenne migliori interpretazioni di proprietà come la geometria molecolare (angoli e lunghezze di legame), l’energia di legame, l’effetto induttivo e le costanti di accoppiamento J 1H−13C in spettrometria NMR.

Come esempio prendiamo gli angoli di legame:

Consideriamo dapprima gli angoli di legame nelle tre molecole metano, etene ed etino:

e tenendo conto che il carbonio ibridizza sp3 nella prima, sp2 nella seconda e sp nella terza appare chiaro che all’aumentare del carattere p degli orbitali ibridi diminuisce l’angolo di legame.

Nel suo lavoro, Bent propone, per gli angoli, il seguente esempio:

In queste quattro molecole (etere dimetilico, alcol metilico, acqua, difluoruro di ossigeno), l’atomo di ossigeno centrale, tenendo conto dei doppietti elettronici non condivisi è ibridizzato sp3, l’elettronegatività dei sostituenti aumenta nell’ordine F > H > CH3[3] sicché in base all’ipotesi di Bent ci si deve aspettare che FOF < HOH < HOCH3 < H3COCH3, infatti all’aumentare dell’elettronegatività del sostituente deve corrispondere un aumento del carattere p dell’ibrido verso il sostituente stesso e di conseguenza diminuire l’angolo di legame come riscontrato sperimentalmente (FOF(103,8)<HOH(104,5°)<HOCH3(107-109°)< H3COCH3(111°)) [4, p.288].

Scrive Bent:

Spesso è suggestivo considerare gli elettroni non condivisi come elettroni in un legame con un atomo di elettronegatività molto bassa (zero). Questa visione porta a supporre che i gruppi elettronegativi influenzino l’ibridazione atomica e, per inferenza… proprietà molecolari come angoli di legame, lunghezze di legame, costanti di accoppiamento C13 e costanti induttive. (1961, p. 287)

Nel prevedere l’angolo di legame dell’acqua, la regola di Bent suggerisce che gli orbitali ibridi con maggior carattere s dovrebbero essere diretti verso le coppie solitarie, meno elettronegative, lasciando così orbitali con un maggior carattere p orientati verso gli idrogeni.

Questo aumentato carattere p in quegli orbitali diminuisce l’angolo di legame tra di essi rispetto al valore tetraedrico (109,5). La stessa logica può essere applicata all’ammoniaca, l’altro esempio canonico di questo fenomeno.

La “regola” può essere generalizzata anche agli elementi del blocco d.

Di orbitali ibridi non equivalenti si trova un primo cenno nel libro di Charles A. Coulson [6, p. 206-7] che in seguito svilupperà gli aspetti formali della regola di Bent (v. Formal Theory section at: https://en.wikipedia.org/wiki/Bent%27s_rule).

In una breve nota, comparsa nel 1982, Bent racconta la storia della sua regola [5]:

Nel 1955, in qualità di assistente ricercatore presso l’Università del Minnesota, lavoravo ad un progetto sugli spettri infrarossi delle fiamme dei propellenti per razzi, e un forte assorbimento non identificato mi portò a scoprire e a identificare la struttura di un nuovo dimero di N2O4. Ne nacque una crescente curiosità sulle relazioni fra struttura e proprietà molecolari.

Già dopo la Prima Guerra, le implicazioni delle informazioni provenienti dalla diffrazione dei raggi X e degli elettroni sulla teoria strutturale erano state interpretate da Pauling nel suo classico libro La Natura del Legame Chimico… Dopo la Seconda Guerra Mondiale, gli impieghi in tempo di pace della tecnologia a microonde del radar [spettroscopia rotazionale a microonde] hanno reso possibile la determinazione delle strutture molecolari con maggiore precisione. Nel 1956 mi sembrava che i risultati sperimentali non si accordassero con la teoria degli orbitali ibridi convenzionale. Ho quindi trovato la prova per la tesi che l’ibridazione orbitale ha effetto non solo sugli angoli di legame, ma anche sui momenti dipolari, sulle costanti induttive e quelle di accoppiamento, sulle costanti del campo di forza, sulle energie di dissociazione e le lunghezze di legame. Gli effetti sono stati riassunti in una “regola”, talvolta citata come “regola di Bent”. Ho costruito la teoria in base alle ben note idee di G.N. Lewis e di Pauling, estendendo il concetto di elettronegatività…

Per diversi anni i miei lavori sulla “regola” sono stati rifiutati dal Journal of the American Chemical Society… Una serie di brevi articoli e note sono state pubblicate…. nel Journal of Chemical Physics*, prima che comparisse una review completa… sostenuta da un ampio numero di dati e da una linea di ragionamenti ben condivisa… Forse ho trovato una spiegazione fisica semplice, non mistica per il carattere s, tuttavia ancora prima di ciò che la regola può spiegare, sta il fatto che non è mai stata proposta da altri autori.[5, p. 22]

*Ho trovato alcune di queste note, si tratta di Letters to the Editor, le riporto nelle citazioni bibliografiche [7-9]

Infine, è il caso di ricordare che recentemente è stata provata la validità della teoria (io preferisco chiamarla così) di Bent su 75 tipi diversi di legami con atomi dei gruppi principali della Tavola Periodica [10].

Per le note biografiche mi sono servito delle seguenti fonti:

http://www.eoht.info/page/Henry+Bent

https://cse.umn.edu/news-feature/in-memoriam-henry-albert-bent/

http://www.post-gazette.com/news/obituaries/2015/01/11/Pitt-professor-proved-that-science-can-be-fun/stories/201501080119

http://garfield.library.upenn.edu/classics1982/A1982PE54500001.pdf

Bibliografia

[1] (a) H.A. Bent, The Second Law: an Introduction to Classical and Statistical Thermodynamics. Oxford University Press, 1965; (b) H. A. Bent, Haste Makes Waste: Pollution and Entropy, Chemistry, 1971, 44, 6-15.

[2] H. A. Bent, Entropy and the Energy Crisis, The Science Teacher, 1977, May, 25-30.

[3] (a) L. Pauling, The Nature of the Chemical Bond. Application of Results Obtained from the Quantum Mechanics and from a Theory of Paramagnetic Susceptibility to the Structure of Molecules, J. Am. Chem. Soc., 1931, 53, 1367-1400. (b) L. Pauling, The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: An Introduction to Modern Structural Chemistry, Oxford University Press, London, 1939. Trad ital.: La natura del legame chimico, Franco Angeli, Milano, 2011 (ripubblicato, tradotto in italiano la prima volta dopo la Liberazione).

[4] H.A. Bent, An Appraisal of Valence-Bond Structures and Hybridization in Compounds of the First-Row Elements, Chem. Rev., 1961, 61, 275-311.

[5] Current Contents/Physical Chemical & Earth Sciences, n.37, September, 13, 1982, p. 22

[6] C.A. Coulson, La Valenza, Zanichelli, Bologna, 1964 (Trad. it. Sulla II Ed.Amer., 1961)

[7] H.A. Bent, Electronegativities from Comparison of Bond Lengths in AH and AH +, J. Chem. Phys., 1960, 33, 1258-1259

[8] H.A. Bent, Correlation of Bond Shortening by Electronegative Substituents with Orbital Hybridization, J. Chem. Phys., 1960, 33, 1259-1260.

[9] H.A. Bent, Bond Shortening by Electronegative Substituents, J. Chem. Phys., 1960, 33, 1260-

[10] I.V.Alabugin, S. Bresch, M. Manoharan, Hybridization Trends for Main Group Elements and Expanding the Bent’s Rule Beyond Carbon: More than Electronegativity, J. Phys. Chem. A 2014, 118, 3663– 3677.

[1]La termodinamica filosofica studia le implicazioni termodinamiche sul modo di vivere (etica), quali tipi di oggetti esistono e quali sono le loro essenze naturali (metafisica); ricerca del significato della conoscenza (epistemologia). Ricerca i corretti principi di ragionamento (logica). Può essere datata dal 1869 anno di pubblicazione del libro Philosophical Implications of Thermodynamics, del fisico francese Gustave Hirn (1815-1890), http://www.eoht.info/page/Philosophical+thermodynamics

[2] Vale la pena notare che nel numero di dicembre 1960 del J. Chem. Educ. era stato pubblicato un articolo di Bent molto simile a quello comparso su Chem. Rev. (H.A. Bent, Distribution of Atomic s-Character in Molecules and Its Chemical Implications, J. Chem. Educ., 1960, 37, 616-624.)

[3] Nel suo lavoro originale, Bent, considera che l’elettronegatività del gruppo metile sia inferiore a quella dell’atomo di idrogeno perché la sostituzione del metile riduce le costanti di dissociazione dell’acido formico e dell’acido acetico.

Cronache dell’ISPRA.

In evidenza

 

All’ISPRA si sta sviluppando una dura lotta sindacale che non può non coinvolgere tutti coloro che abbiano a cuore sia la situazione della ricerca che dell’ambiente in Italia; abbiamo chiesto al collega Nicola Lugeri, fisico, di raccontarcene la storia.

Nicola Lugeri

 

Ogni programma elettorale di una forza politica o di una coalizione che punti al governo del Paese non trascura di promettere di investire sull’ambiente e sulla ricerca. Salvo poi dimenticarsi delle promesse o al massimo concentrare i finanziamenti alla sola componente privata della ricerca e sviluppo.

La vertenza attuale dell’ISPRA si innesta in entrambe queste tematiche, in quanto Ente Pubblico di Ricerca ambientale. L’ISPRA, Istituto per la Protezione e Ricerca Ambientale, nasce nel 2008 dalla fusione di due istituti di ricerca (l’ICRAM sul mare e l’INFS sulla fauna selvatica) e dell’Agenzia per la Protezione dell’Ambiente e per i Servizi Tecnici (APAT, a sua volta già derivante dall’accorpamento dell’ANPA e dei Servizi Geologico e Idrografico del Dipartimento per i Servizi Tecnici Nazionali). L’ISPRA è un Ente Pubblico di Ricerca “vigilato” dal MATTM, in pratica il suo “braccio tecnico”. È il principale ente pubblico di riferimento per le tematiche ambientali nel nostro Paese e svolge anche attività di ricerca funzionale all’implementazione dei numerosi compiti attribuitigli per legge , garantendo il supporto tecnico-scientifico alle istituzioni. Un Ente cosiddetto “strumentale” alle azioni del Ministero in tema di politiche ambientali. Ci sarebbe da aspettarsi, pertanto, un’attenzione particolare del Ministro di riferimento Galletti e del governo; invece, i fatti dicono altro: dal 2008 ad oggi, meno 13 milioni di euro (da 93 a 80, dati non rivalutati) al contributo ordinario per l’Ente da parte dello Stato; meno 43% registrato per i fondi esterni (da circa 23 a circa 13 M€) principalmente causato da una governance che ha emarginato le attività di ricerca; un disavanzo di bilancio, ormai strutturale di 6,3 milioni di euro, ed una contrazione delle unità di personale scese dalle 1650 del 2008 alle attuali 1200, compresi i precari, a fronte di sempre più numerosi e gravosi compiti attribuiti per legge, ultima delle quali quella istitutiva del Sistema Nazionale a rete per la Protezione dell’ambiente (SNPA, L.132/2016). Tutto ciò mentre il Ministero finanzia lautamente una società in-house, la SoGeSid, le cui procedure assunzionali e manageriali non seguono le rigide regole della Pubblica Amministrazione.

Le conseguenze immediate saranno il blocco di numerose attività, già ora asfittiche per mancanza di fondi e il licenziamento di circa 90 precari storici. Infatti, tutte le attività in capo all’Ente subiscono da anni forti ripercussioni, ora acuite dalla fine dei risparmi degli esercizi precedenti e dalla vacanza degli organi di vertice dell’Istituto (dal primo giugno l’ISPRA è senza Presidente e CdA e con l’attuale DG in attesa di ratifica della propria nomina a Presidente).

Oltre alle enormi difficoltà di portare avanti -fra l’altro- la realizzazione della Carta Geologica e della Carta degli Habitat (entrambe alla scala 1:50.000, su tutto il territorio nazionale), visto il risibile budget per i rilievi in campo, vogliamo focalizzare questo intervento in particolare sulle strutture laboratoristiche, che dovrebbero essere il fiore all’occhiello dell’Istituto e costituire riferimento a livello nazionale per le analisi e le misure in campo ambientale.

I laboratori del Servizio di Metrologia Ambientale assicurano la confrontabilità e l’accuratezza dei dati analitici derivanti dalle attività di monitoraggio/controllo ambientale attraverso la produzione di Materiali di Riferimento, l’organizzazione di Confronti Interlaboratorio e la predisposizione di manuali, linee guida e metodi validati. Per quanto riguarda la qualità dell’aria, l’ISPRA elabora, a livello nazionale, i principali indicatori e pubblica rapporti tecnici ed è anche National Reference Centre per la qualità dell’aria nell’ambito della rete Eionet dell’Agenzia Europea per l’Ambiente. L’Istituto approfondisce a livello tecnico scientifico il tema dell’inquinamento generato dalle sorgenti naturali (es. materiale particolato di origine sahariana). L’Istituto sviluppa modelli empirici e conduce ricerche relative alla valutazione della variabilità spaziale e temporale delle particelle ultrafini in ambito urbano. Per le polveri sottili, il laboratorio di riferimento dell’ISPRA è risultato il miglior laboratorio sulle misure di PM10 e PM2,5 al confronto interlaboratorio europeo.

Eccellenza mondiale per il monitoraggio della radioattività in aria, le attrezzature e le procedure adottate dal Laboratorio ISPRA per le rilevazioni radiometriche rappresentano lo stato più avanzato della tecnologia attualmente disponibile a livello internazionale. Il Laboratorio è una delle 16 strutture mondiali operanti nel Sistema Internazionale di Monitoraggio (IMS).

Tra le attività svolte da ISPRA a tutela della salute pubblica e della qualità ambientale vanno poi segnalate quelle relative all’impatto dei fitosanitari di sintesi sulla qualità delle acque, gli habitat naturali e le aree e specie protette. Sullo Stato delle acque periodicamente viene pubblicato il Rapporto Nazionale Pesticidi nelle Acque, che indica regolarmente una notevole diffusione di sostanze tossiche negli ambiti acquatici.

Il laboratorio di Genetica della conservazione di Ozzano è il riferimento nazionale per la fauna sulle analisi CITES (Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora) e si occupa inoltre di genetica forense e dei monitoraggi su scala nazionale delle principali specie di interesse conservazionistico in particolare di carnivori e non solo.

Esperienza pluridecennale vantano anche i laboratori che si occupano dell’ambiente marino e che monitorano la qualità dell’acqua, dei sedimenti, la biodiversità e gli impatti delle attività antropiche e le emergenze in mare. Proprio in ambito marino, recentemente l’Istituto ha promosso e coordinato attività di formazione su scala nazionale relativamente ai monitoraggi previsti dalla Direttiva Europea 2008/56 “Marine Strategy”. Centinaia di operatori delle ARPA e non solo hanno avuto la possibilità sia di effettuare training on-line su decine di differenti tematiche che attività pratiche,nel polo laboratoristico di Castel Romano e sul vascello oceanografico di proprietà dell’Ente.

Anche il Servizio Geologico d’Italia si avvale di laboratori ubicati nella sede di Castel Romano, dove vengono realizzate prove geotecniche, analisi sedimentologiche e preparati per lo studio degli aspetti paleontologici, mineralogici e petrografici delle rocce.

A quasi dieci anni di distanza dall’istituzione dell’ISPRA, non è stato ancora perfezionato il coordinamento dei laboratori ed è capitato che, pur essendo dotati di sofisticati macchinari per analisi chimiche, si è dovuto ricorrere a forniture esterne di servizi. La crisi attuale, con la scadenza dei contratti di numerosi addetti che l’Amministrazione non intende stabilizzare ed i limiti di budget già espressi, che non permetteranno l’acquisto dei consumabili e dei servizi di manutenzione e di certificazione, rischia di rappresentare il colpo di grazia ad una situazione già critica, fatta di difficoltà nell’effettuare acquisti, procedure di gara ed affidamenti interminabili per via della normativa eccessivamente restrittiva e degli ostacoli burocratici che invece di semplificare e snellire, appesantiscono e dilatano le tempistiche anche per la più semplice procedura.

Per questi (e non solo questi) problemi, ricercatori, tecnologi, tecnici e personale amministrativo dell’ISPRA, organizzati dall’Unione Sindacale di Base, sono al quarantaseiesimo giorno di occupazione. La base dell’occupazione è nella sala conferenze dell’ISPRA nella sede di Via Brancati 48, dalla quale il personale si organizza per una serie di iniziative “lampo”. L’ultima in ordine temporale è stata quella organizzata sul tetto del polo laboratoristico dell’ISPRA a Castel Romano venerdì 30 giugno (vedi tg3 h.19 del 1/7). Essa voleva rappresentare ciò che potrebbe accadere ai laboratori se non matureranno le condizioni per garantire la continuità lavorativa di quei colleghi precari che in essa operano e che scadranno alla spicciolata da qui a dicembre.

I primi 35 contratti sono scaduti il 30 giugno scorso e nonostante si tratti di personale specializzato che opera da decenni nell’Ente, con tutti i requisiti per rientrare nei processi di stabilizzazione previsti dal “Nuovo Testo Unico” del pubblico impiego (DLgs 75/2017) ed essere pertanto mantenuto in servizio, solo 14 hanno visto il proprio contratto prorogato. Tutti gli altri sono fuori per diversi cavilli, e partecipano attivamente alla lotta, per forzare lo sviluppo degli eventi verso una soluzione favorevole per sé e per l’Istituto.

È necessario che la Politica capisca che non si può abbandonare il comparto degli Enti Pubblici di Ricerca, di cui l’ISPRA è parte, ad una “sopravvivenza” senza prospettive. Devono essere assolutamente inseriti nuovi finanziamenti stabili da parte della finanza pubblica (basterebbe l’1% di quanto stanziato per “salvare” le banche delle recenti crisi) per stabilizzare i 10.000 precari storici e rilanciare gli Enti con una governance superiore a quella dei singoli ministeri vigilanti. Questa è la piattaforma che l’USB sta portando avanti in tutte le sedi competenti, rafforzata dalla lotta del personale.