La diversa presenza di Primo Levi

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Mauro Icardi

Il prossimo 11 Aprile ricorrerà il trentesimo anniversario della morte di Primo Levi. E sul web, sui giornali già si possono leggere molti articoli che ne ricordano la figura di uomo, di reduce dell’olocausto, di scrittore. Non ultimo di chimico. Il salone del libro di Torino ne ricorderà l’opera e la figura, e nel 2017 è stata pubblicata la nuova edizione ampliata delle Opere Complete in due volumi, che sarà completato da un terzo volume che raccoglie le interviste che Levi rilasciò. Il festival della scienza e dell’innovazione di Settimo Torinese che si terrà dal 15 al 22 Ottobre prossimi sarà dedicato a Levi e alla chimica.

Nel mare magnum di cose che si scriveranno mi sentivo di voler fare un piccolo omaggio. Partendo da una considerazione fatta da Ernesto Ferrero, cioè che non sono trascorsi trent’anni dall’assenza di Levi, ma bensì dalla sua “diversa presenza”. E trovo che davvero questa frase sia la descrizione più vera. Mai come oggi, e costantemente da quel 11 Aprile del 1987 la parabola di Levi è cresciuta, rivelando un tesoro inestimabile di opere, di scritti che dovrebbero di fatto trasferire la sua opera nel novero degli autori che sono i capisaldi delle antologie scolastiche. Cosa che ai tempi in cui ho studiato io non era poi così evidente e chiara. Levi si mescolava e confondeva con altri autori del memorialismo della deportazione e dell’olocausto.

La notizia della sua morte mi giunse inaspettata. Ma credo non soltanto a me. Levi era ormai scrittore a tutti gli effetti fin dal 1975, anno del suo pensionamento dalla carica di direttore tecnico della Siva. L’avevo conosciuto leggendo per primo “Il sistema periodico” verso la fine degli anni 70, quando il libro era già uscito da circa quattro anni. Un libro che mi aveva decisamente rapito e affascinato.

Vi erano certamente nel libro riferimenti al tragico periodo storico che Levi andava vivendo, in particolare le leggi razziali e la cattura da parte dei nazifascisti. Ma il libro mi affascinava per le descrizioni del laboratorio, delle esperienze che lo scrittore faceva. Del racconto “Ferro” dedicato alla figura di Sandro Delmastro mi appassionava la parte dedicata all’analisi qualitativa sistematica, purtroppo ormai cancellata dai programmi scolastici negli Istituti Tecnici.

Levi collaborava con il quotidiano “La stampa” ed il mensile “Airone” e quindi leggevo i suoi articoli con moltissimo interesse. Uno in particolare lo trovai davvero inusuale e moderno: “Il gabbiano di Chivasso” una intervista immaginaria con un gabbiano ormai dedito a frugare nelle discariche, piuttosto che a scrutare il mare per procurarsi il pesce, pubblicata sul numero di Marzo 1987 nella rubrica “Zoo immaginario- Le storie naturali di Primo Levi”. In quel periodo molte riviste scientifiche o ambientalistiche trattavano dell’argomento della sempre più frequente inurbazione di animali selvatici, dalle volpi fino appunto ai gabbiani.

Soltanto un mese dopo Levi diventò “diversamente presente”. Io non abitavo più a Settimo Torinese ed ero andato a lavorare da due mesi in una azienda che faceva vernici nelle vicinanze di Varese. Un trasferimento tutto sommato anomalo tra Piemonte e Lombardia, visto che i nati a Torino sono definiti dispregiativamente “bogia nen” che per i non Torinesi significa una tendenza negativa all’immobilismo. Per me significava uscire dalla famiglia e crearmene una mia. Levi relativamente al suo trasferimento a Milano dice che “E’ cosa risaputa che i Torinesi trapiantati a Milano non vi allignano o vi allignano male”. Non è sempre così, ma è vero che certi tratti caratteriali dei Torinesi siano molto simili, e che il legame con la città sia sempre particolarmente forte.

Ricordo perfettamente che il proprietario mi chiese se “conoscessi il Dottor Levi” visto che nativo di Torino, provenivo proprio da Settimo Torinese. Lui lo aveva conosciuto, ed era logico visto il comune mestiere di fabbricanti di vernici, sia pure destinate ad usi diversi. Per i fili elettrici quelle prodotte a Settimo Torinese, per il legno quelle prodotte a Mornago. La domanda mi colse di sorpresa, ma dovetti ovviamente dire di no.

Non ho mai avuto questa possibilità. Levi teneva molte lezioni nelle scuole per parlare dell’esperienza del Lager ma non venne, o non fu mai invitato in quelle che ho frequentato.

Durante un ritorno a casa dei miei appresi dal notiziario radio la notizia della sua morte. Inaspettata, improvvisa. Strana e con un certo alone di mistero. Quasi una maledizione che sembrava accumunarlo a Cesare Pavese. Sul sito del centro internazionale di studi a conclusione della biografia si legge “Muore suicida nella sua casa di Torino”.

Evitai di leggere articoli che indagassero troppo sulle ragioni del suo gesto, qualunque potessero essere. Mi colpirono due cose: la prima era un mio ricordo personale. Quando ero ragazzo, all’incirca negli anni tra la fine delle elementari e le medie spesso arrivavo in bicicletta fino al cancello della Siva. La ragione era semplice. La fabbrica era situata alla periferia di Settimo, ed io partivo da casa giurando di restare intorno all’isolato, invece mi spingevo ad esplorare la zona industriale. Ho il ricordo della colonna di cui parla Levi nel capitolo “Clausura” de “La chiave a stella”, che rivedevo anche ogni volta che ritornavo dai miei in automobile anni dopo. Ma da bambino mi affascinava come ogni altra cosa che non si conosce. Quando la curiosità è irrefrenabile, e si cerca di capire a cosa serva una colonna che si studierà più avanti. Una colonna di distillazione.

Ora la Siva è stata ristrutturata e diventerà un museo della memoria. Settimo Torinese si è candidata per diventare la capitale italiana della cultura 2018. Nella trasformazione di quella che era una città dormitorio, una delle tante anonime della cintura torinese, la presenza di Levi ha avuto un suo ruolo. Anche per questo da ex settimese non posso che esserne lieto.

La seconda cosa che mi colpì fu che di Levi io avevo letto molto, ma non avevo fino mai letto i suoi due primi libri. Recuperai presto acquistando l’edizione in un unico volume di “Se questo è un uomo” e “La tregua” completa dell’appendice scritta per l’edizione scolastica scritta nel 1976. L’appendice tenta di dare conto delle principali domande che a Levi venivano poste relativamente alla sua esperienza di deportato nei lager nazisti.

Leggere se questo è un uomo fu una seconda scoperta. Colposamente tardiva, ma che mi riempì di una stupore pieno di rispetto. Mi colpì la serena dignità dello stile letterario usato per narrare di quella esperienza. Un libro che parla di una delle più grandi tragedie della storia, senza alzare i toni, ma con la consapevolezza che occorre essere testimoni. Pacati ma inflessibili. Non giudici, ma testimoni.

La diversa presenza dello scrittore mi salta agli occhi ogni volta che nella sezione della mia libreria dedicata alle sue opere trovo libri dove nelle note biografiche la data della sua morte non compare, perché acquistati da me antecedentemente.

E allo steso modo la percepisco quando vedo che la sua figura e la sua opera sono attuali.

Indispensabili sia per il valore della testimonianza, che per quello della divulgazione della chimica.

E’ una diversa presenza costante nel tempo.

Nota: tra le tante iniziative io consiglio il riascolto di Io sono un centauro. Vita e opere di Primo Levi

di Marco Belpoliti

a cura di Monica D’Onofrio

(In onda su Radio3 Suite, aprile 2007)

Questo il link

http://www.radio3.rai.it/dl/radio3/ContentItem-9f787d6e-bb78-4a1e-8386-fa901c91a588.html

 

Musei, scienza e mediazione culturale.

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Luigi Campanella

Negli ultimi decenni si è andato consolidando nelle amministrazioni pubbliche e in particolare nelle istituzioni culturali il riconoscimento della centralità dell’utente, con significativi cambiamenti di prospettiva nella progettazione e nella gestione delle attività e dei servizi.

L’esigenza di interpretare le aspettative del pubblico (o meglio dei pubblici) e di verificarne poi il gradimento è oggi maggiormente avvertita dai responsabili e curatori dei musei, tradizionalmente impegnati più sul versante tecnico-scientifico della ricerca, della documentazione, dell’ordinamento e della conservazione delle collezioni che su quello della comunicazione e della divulgazione.

Lo sviluppo del turismo culturale, la democratizzazione della cultura hanno sollecitato un progressivo miglioramento dei servizi di orientamento e di accoglienza, il prolungamento degli orari di apertura dei musei, il confronto con esperienze straniere, mentre il restauro e l’adeguamento alle normative di sicurezza delle strutture che ospitano le collezioni storiche (realizzati grazie anche a finanziamenti speciali, dal FIO ai fondi europei) hanno costituito spesso un’occasione preziosa per ripensare allestimenti e percorsi, per creare nuovi spazi espositivi o di intrattenimento (dalle caffetterie, ai bookshop, ai laboratori didattici), per rimuovere le barriere architettoniche.

Il quadro che emerge dall’ultima indagine effettuata nel 2007 dall’Ufficio Studi del Ministero presso 158 musei statali, i cui risultati sono pubblicati nel volume Musei, pubblico, territorio. Verifica degli standard nei musei statali, edito da Gangemi, risulta quindi, almeno in parte, soddisfacente.

L’esame dei rapporti del museo con il pubblico effettivo e potenziale (realizzato attraverso l’autovalutazione degli stessi direttori d’istituto, che hanno compilato un questionario assai analitico, redatto sulla base delle linee guida e degli standard dell’Atto di indirizzo emanato con il DM 10 maggio 2001) ha interessato diversi aspetti: dall’accesso (raggiungibilità, segnaletica esterna, orari e giorni di apertura, accoglienza e confort) alle dotazioni e servizi essenziali (strumenti di comunicazione primaria, sussidi alla visita, servizi educativi, biblioteca/centro di documentazione/fototeca, servizi accessori), alle attività di valorizzazione, promozione e divulgazione, agli strumenti di analisi del pubblico e verifica del gradimento della visita.

Impossibile sintetizzare in poche battute i risultati, che nella pubblicazione sono illustrati anche con riferimento alle diverse tipologie di collezioni, dimensioni, aree geografiche di appartenenza.

Per fornire solo qualche elemento, si può affermare che appaiono soddisfacenti gli orari e la continuità dell’apertura, le dotazioni e i servizi essenziali dei musei: le didascalie sono assicurate per tutte le opere esposte nel 94% degli istituti che hanno partecipato all’indagine, pannelli illustrativi o schede mobili di sala sono presenti in 149 istituti su 158, guide brevi sono disponibili nel 75% dei musei, le visite guidate sono previste nell’84% dei casi esaminati, sia pure con modalità di erogazione non sempre ottimali.

Meno frequenti sono invece le audio guide (proposte solo nel 24% dei casi), le postazioni multimediali (presenti nel 18%), i cataloghi generali a stampa (disponibili solo nel 29% dei musei) e ancora carenti risultano in generale gli apparati in lingua straniera.

Ulteriori margini di miglioramento dovrebbero interessare gli strumenti di orientamento alla visita, la segnalazione dei percorsi e una chiara identificazione delle sale.

Viene inoltre riconfermata da questa indagine la vocazione didattico-educativa dei musei statali: l’86 % dei musei analizzati, attraverso la Soprintendenza di riferimento, dispone di un servizio educativo e l’80% ha dichiarato di stabilire rapporti strutturati con le scuole del territorio, anche se gli scarsi finanziamenti e il ridotto numero di personale dedicato limita di fatto il numero dei progetti realizzati e quindi l’ impatto delle iniziative sul territorio.

Negli ultimi anni è notevolmente aumentata la presenza dei musei statali su internet: il 79% dei musei risulta dotato di un sito web che fornisce almeno le informazioni essenziali sulle collezioni e i servizi.

Per quanto riguarda la valorizzazione, mentre si è rilevata un’ampia diffusione delle esposizioni temporanee (organizzate nel 2006 dal 73% dei musei), di conferenze ed altri eventi, sembrano ancora scarsamente praticate altre forme di promozione dell’immagine e delle iniziative (da realizzare attraverso rapporti costanti con i media, con gli organismi di promozione turistica, con gli albergatori, gli esercizi commerciali, etc.) e non sono sufficientemente sviluppate iniziative volte alla fidelizzazione del pubblico, forme di partenariato con altre istituzioni nazionali e internazionali per la realizzazione di progetti scientifici e divulgativi comuni.

Proprio queste linee si spera saranno maggiormente sviluppate in futuro, grazie anche all’impulso che verrà dalla nuova Direzione generale per la valorizzazione.

Un contributo sostanziale potrebbe anche venire dal riconoscimento da parte delle istituzioni della figura del mediatore culturale, capace per il museo di concepire nuovi modi per conoscerlo ed apprezzare le sue collezioni. Con il loro agire i mediatori culturali sottolineano la pertinenza sociale del museo e facilitano non solo l’accesso al suo patrimonio ma anche l’interazione con la sua cultura. Per raggiungere tale obiettivo, collaborano con i diversi settori del museo, ma anche con i colleghi che operano nelle reti pedagogiche, culturali, sociali ed economiche.

I loro compiti principali possono essere così descritti:

   * concepire, realizzare, coordinare, seguire e valutare le attività e la creazione di supporti per il pubblico attuale e potenziale: i progetti educativi e culturali elaborati devono allacciare il maggior numero di legami tra il museo e la popolazione;

   * partecipare alla concezione di esposizioni permanenti e temporanee, integrandovi le attività pensate per soddisfare le esigenze dei visitatori;

   * garantire l’accompagnamento dei visitatori e degli interlocutori nell’ambito dei progetti educativi e culturali legati alle collezioni come pure alle manifestazioni temporanee del museo;

   * creare supporti e materiali didattici per le diverse forme di mediazione culturale (mediazione-presenza, mediazione tecnologica, ecc.);

   * formare e dirigere i collaboratori che partecipano ai progetti di mediazione culturale o scientifica del museo;

   * curare le relazioni con i colleghi coinvolti nella mediazione culturale come pure con i vari tipi di pubblico;

   * informare il responsabile o la responsabile della mediazione culturale dei bisogni e delle attese del pubblico;

   * partecipare alla valutazione dei programmi e delle attività di mediazione culturale come pure agli studi sui diversi tipi di pubblico;

   * dare il proprio apporto alla ricerca e allo sviluppo nel campo della mediazione culturale e contribuire in tal modo alla diffusione dell’attività del museo;

   * tenersi aggiornati sulle ultime novità e tendenze che riguardano il proprio settore, accrescendo così le proprie competenze professionali.

I mediatori culturali sono dunque l’interfaccia fra popolazione e museo: da un lato contribuiscono alla democratizzazione dell’accesso alla cultura e ad un’educazione pluralistica, dall’altro valorizzano il museo all’interno di una comunità. In passato alcuni giornalisti illuminati (cito uno per tutti Foresta Martin) hanno svolto anche questa funzione attraverso i loro continui interventi e le loro pubblicazioni. Oggi le pagine della Scienza nei quotidiani sono meno presenti ed il patrimonio rappresentato dai giornalisti di competenza si è purtroppo impoverito.

Quest”ultima riflessione riguarda soprattutto i Musei Scientifici: il loro carattere prevalentemente storico e collezioniostico che ha prevalso dal Rinascimento all’Illuminismo oggi deve integrarsi con un ruolo formativo del Museo. L’utente non è più una lastra fotografica vergine: i mezzi telematici di informazione lo hanno già in qualche modo impresso per cui un approccio solo di documentazione  non basta, soprattutto se il Museo deve svolgere anche un ruolo formativo nella cultura scientifica. Se trasferiamo queste considerazioni ai Musei di Chimica c’è subito da rilevare che molti possono essere gli spunti guida: la dimensione delle apparecchiature, simbolicamente rappresentata da “Dall’armadiio alla Scatola”, l’evoluzione chimica dell’universo, la chimica nel corpo umano, la sensibilità analitica: dal macro al nano.

Materiali nanostrutturati con proprietà antiappannanti

In evidenza

Rinaldo Cervellati.

La nebbia è il fenomeno meteorologico per cui l’umidità dell’aria, a contatto con particelle solide o liquide (aerosol atmosferico) si condensa in microscopiche o submicroscopiche gocce di acqua liquida. A causa della diffusione della luce solare o artificiale la nebbia appare più o meno come un fitto alone opaco che riduce la visibilità fino anche a pochi metri, diventando così molto pericolosa. Il problema si complica perché la nebbia può ulteriormente condensare incontrando superfici come i parabrezza degli autoveicoli, compresi i vetri delle cabine degli aerei.

A questi inconvenienti si è tentato di ovviare rivestendo queste superfici con materiali trasparenti idrofobici, tuttavia anche l’utilizzo di materiali superidrofobici a struttura scabra si è rivelato insufficiente a evitare la condensazione delle goccioline più fini di nebbia che scivolano fra le scabrosità, accumulandosi in gocce più grandi fino a formare rivoli d’acqua.

Nella grande classe degli artropodi si posso individuare particolari tessuti dotati di proprietà essenziali per la loro sopravvivenza. Gli occhi antiriflesso delle zanzare e le ali impermeabili e autopulenti delle cicale ne sono un esempio (Fig. 1).

 

Guidati da questi esempi naturali, il gruppo di ricercatori guidati dal Prof. David Quéré di ESPCI (École supérieure de physique et de chimie industrielles, Parigi) ha recentemente intrapreso una ricerca sistematica per la progettazione di superfici idrofobiche nanostruttrate che superano il problema dell’appannamento.

La ricerca, riportata da c&en newsletter del 13 marzo, è pubblicata on line su Nature Materials:

  1. Mouterde et al., Antifogging abilities of model nanotextures, Nat. Mat., 2017 DOI: 10.1038/nmat4868

Poiché l’idrorepellenza dipende da dimensioni e forma delle scabrosità della superficie, i ricercatori hanno usato una tecnica laser per realizzare modelli nanostruttrati di forma e dimensioni diverse in base alle condizioni di esperienza. Sono state realizzate matrici con strutture a cilindri, piloni, coni e vari altri tipi di nanoprotuberanze. Anche la disposizione delle protuberanze è stata presa in esame, a reticolo quadrato, romboidale. Le matrici sono film sottili del copolimero polistirene-poli metil metacrilato, il tutto rivestito infine con i gruppi idrofobici di clorosilano fluorurati. Per dare un’idea delle dimensioni di una struttura a nanoconi, l’altezza dei coni è 115 nm e la distanza fra essi è 52 nm (Fig. 3 sinistra).

Il gruppo di ricerca ha poi sottoposto questi modelli a esperimenti in atmosfera che riproduce in modo realistico la formazione di rugiada. Queste condizioni sono state mantenute costanti per 45 minuti scattando una foto ogni 2 secondi al microscopio inverso. L’analisi statistica dei risultati ha mostrato che dimensioni e forma sono determinanti per l’insorgenza dell’idrorepellenza. Tuttavia la performance largamente migliore è stata realizzata dalla matrice a nanoconi. Infatti la loro forma e impacchettamento fanno si che gocce che arrivano fra le basi dei coni vengono talmente strette da generare una pressione che le fa schizzare via (Fig. 3 destra).

Notare che le strutture a cilindro e nanoconi riproducono quelle degli occhi di zanzara e delle ali di cicala rispettivamente.

Gli autori dicono comunque che l‘ottima prestazione dei nanoconi deve essere ulteriormente studiata esplorando forme intermedie fra cilindri e coni (effetto forma) e la densità dei coni (effetto dimensioni). D’altro canto l’eiezione delle gocce all’esterno della matrice pone interessanti problemi di fluidodinamica.

Certamente il tasso di espulsione di gocce d’acqua di dimensioni inferiori anche a 2μm riscontrati in questo lavoro è talmente più grande di quanto osservato in precedenza, ciò potrebbe già aiutare gli ingegneri a progettare più efficienti parabrezza antiappannamento, specchi, e celle solari.

Aggirare l’indeterminazione?

In evidenza

Claudio Della Volpe

La Meccanica Quantistica (MQ) è una concezione delle cose radicalmente diversa dalla meccanica classica e basata su una matematica più sofisticata e complessa; proprio per questo motivo sia gli addetti ai lavori che il grande pubblico fanno fatica a capirsi e la divulgazione ne soffre moltissimo.

Un buon esempio di questo problema viene da una recente scoperta effettuata in terra spagnola ma ad opera di un gruppo internazionale di scienziati diretto da Morgan W. Mitchell e pubblicata su Nature in un articolo il cui primo nome è quello di un giovane italiano Giorgio Colangelo.

Simultaneous tracking of spin angle and amplitude beyond classical limits”, di Giorgio Colangelo, Ferran Martin Ciurana, Lorena C. Bianchet, Robert J. Sewell e Morgan W. Mitchell

La maggior parte dei giornali divulgativi che hanno riportato la scoperta si sono lanciati in titoli del tutto fuori luogo:

Scientists evade the Heisenberg uncertainty principle

oppure

The study reports a technique to bypass the Heisenberg uncertainty principle.

Ma se uno legge con attenzione non c’è nessuna evasione o aggiramento.

Anche il giornale dell’INAF che ha intervistato l’autore italiano, l’abruzzese Giorgio Colangelo scrive:

Indeterminazione, scacco ad Heisenberg

Il più celebre principio della meccanica quantistica è stato aggirato grazie a uno stratagemma, messo a punto all’Icfo di Barcellona

Le cose sono più complesse e dunque più difficili da esprimere; l’intervista successiva è a questo proposito più chiara, ma anche l’autore si lancia in una spiegazione tutto sommato al limite del rigore e che lascia un pò di ….incertezza.

D. Colangelo, partiamo dall’inizio, da quel principio che Werner Karl Heisenberg enunciò 90 anni fa, nel 1927, e che ora voi state sfidando. Cosa dice esattamente?

R.«Il principio di indeterminazione di Heisenberg correla due quantità per descrivere completamente un sistema fisico. Questo vale per posizione e velocità di un atomo ma anche per l’ampiezza e la fase di un segnale. Al conoscere precisamente una di queste due l’altra diventa indeterminata, per cui resta impossibile descrivere completamente il nostro sistema. Tuttavia altri sistemi fisici, come per esempio lo spin di un atomo, non vengono descritti da due, bensì da tre quantità, come per esempio le tre direzioni spaziali su cui può orientarsi lo spin».

D.Questi sistemi a tre quantità non sono soggetti anch’essi al principio d’indeterminazione?

R.«Questi sono descritti da una relazione d’indeterminazione un po’ più generale che correla le tre quantità dello spin: la relazione d’indeterminazione di Robertson-Schrödinger. Anche in questo caso risulta comunque impossibile conoscere esattamente tutto del sistema, cioè le tre orientazioni dello spin, tuttavia se ne possono conoscere quasi precisamente due. E quelle due sono sufficienti per conoscere l’ampiezza e la fase di un segnale rivelato dagli atomi con estrema precisione, che è quello a cui effettivamente siamo interessati».

D. Geniale: ne “sacrificate” una per salvare le due che vi servono. E siete stati voi i primi a pensarci?

R.«Probabilmente per un teorico questo fatto era già noto, perché è una conseguenza semplice della teoria. Ma spesso le idee semplici sono anche quelle che possono essere applicate ai sistemi più diversi. Il nostro merito è che noi siamo stati i primi ad accorgerci che da questa conseguenza si poteva derivare un protocollo sperimentale semplice da utilizzare nella pratica. E abbiamo dimostrato, con un esperimento, che se ne poteva ottenere un vantaggio metrologico significativo rispetto a quello che è fatto fino a ora, tanto da poter migliorare gli attuali strumenti».

 

«Il nostro esperimento ha dimostrato che, effettivamente, l’uso di spin atomici in opportune configurazioni rispetto al campo magnetico permette di misurare ampiezza e fase dello spin con precisione oltre i limiti classici.

Si può tentare di fare meglio senza avere la certezza di riuscirci? Ci provo e potrei non riuscirci.

Cominciamo col ricordare di cosa parliamo.

In MQ le grandezze fisiche sono rappresentate da operatori, ossia operazioni analitiche condotte su funzioni, le funzioni d’onda; poniamo di avere a che fare con le due operazioni prodotto e derivata applicate entrambe ad una funzione d’onda e sia questa funzione indicata da ψ(x).

Se applichiamo due operatori uno dopo l’altro alla funzione l’ordine di applicazione non è indifferente; poniamo di applicare prima il prodotto e poi la derivata o prima la derivata e poi il prodotto avremo:

Come si vede i due risultati non sono uguali e dunque la loro differenza non è nulla; tale differenza viene definita commutatore e si dice che il commutatore fra i due operatori non è nullo e che i due operatori non commutano.

Se questo avviene le due grandezze corrispondenti ai due operatori sono dette incompatibili; di più se la differenza fra le due operazioni è pari a ossia all’unità immaginaria per il quanto di Planck diviso 2 pigreco le due grandezze si dicono canonicamente coniugate.

Il famosissimo principio di indeterminazione di Heisenberg che proclama la non conoscibilità contemporanea delle quantità fisiche con precisione assoluta si riferisce proprio a grandezze o variabili incompatibili e coniugate, non a qualunque coppia (o tripletta) di grandezze o variabili.

Già in passato la comprensione del principio di indeterminazione ha portato a problemi; per esempio Condon nel 1929 credette di aver trovato una violazione del principio nel caso dei momenti angolari dell’atomo di idrogeno, ma le grandezze a cui faceva riferimento sono incompatibili ma non coniugate e dunque il principio di indeterminazione non si applicava.

U. Condon, Remarks on uncertainty principles, in Science, nº 69, 1929, pp. 573-574.

Alle variabili che non siano coniugate ma solo incompatibili si applica una diversa relazione detta relazione di indeterminazione di Robertson- Schroedinger. Mentre Schroedinger lo conoscete sicuramente , non molti si ricorderanno di Howard Percy Robertson un fisico matematico che diede punti anche ad Einstein, perchè fece da referee ad un suo lavoro e lo rifiutò, costringendo a cambiarne le conclusioni; Einstein non visse bene la cosa, ma la Fisica e noi tutti ne abbiamo avuto giovamento.

Questa però è un’altra storia che potete trovare qui:

Einstein Versus the Physical Review Daniel Kennefick

Physics Today 58, 9, 43 (2005); doi: 10.1063/1.2117822 View online: http://dx.doi.org/10.1063/1.2117822

In conclusione alle grandezze misurate dal gruppo di ricercatori guidato da Mitchell si applica la relazione di Robertson e non quella di Heisenberg e dunque non c’è alcun aggiramento. Ma cosa dice la relazione di Robertson?

La relazione dice che il prodotto delle due deviazioni standard riferite a due grandezze incompatibili deve essere superiore alla metà del valore medio del commutatore applicato ad una certa funzione; in definitiva mentre Heisenberg si applica nel caso di misure delle osservabili sullo stesso sistema la disuguaglianza di Robertson fa riferimento alla distribuzione dei valori (con deviazioni standard σA e σB ) delle osservabili A e B in un insieme statistico di sistemi quantistici identici. Le due condizioni sono alquanto diverse e dunque lo sono anche le rispettive “violazioni”. Tutto qua spero di non aver detto sciocchezze. Correggetemi.

Per saperne di più:

Simultaneous tracking of spin angle and amplitude beyond classical limits”, di Giorgio Colangelo, Ferran Martin Ciurana, Lorena C. Bianchet, Robert J. Sewell e Morgan W. Mitchell

Intercalazione e altre storie. 3.

In evidenza

Claudio Della Volpe

Continuiamo a parlare di accumulo energetico elettrochimico e di intercalazione come abbiamo fatto nei due post precedenti (che trovate qui e qui).

Molti sanno del litio come intercalante, e ne riparleremo in un prossimo post, ma pochi immaginano che altri ioni possano intercalare con utilità e parliamo qui di sodio e ione idronio, H3O+.

Il primo è vicino ad una applicazione commerciale, mentre il secondo è in stato di studi di laboratorio.

La ricerca nel campo delle batterie ad intercalazione usanti sodio è iniziata nel 1980, ma batterie commerciali allo ione sodio non sono di fatto ancora sul mercato mentre quelle allo ione litio i cui primi esemplari sono stati prodotti nel 1970 sono diventati una realtà pratica già nel 1991 Ovviamente la situazione attuale che spinge così fortemente verso le rinnovabili ha suscitato di nuovo interesse sul tema e così dal 2010 è ripresa una ricerca intensa.

Storicamente l’inserzione di ioni sodio a temperatura ambiente fu dimostrata nel 1980 in TiS2 e nel medesimo anno si provarono le proprietà elettrochimiche di composti come NaxCoO2 , simile a quello comunemente usato col nome di cobaltite nelle batterie al litio ricaricabili.

Vedete qui sotto uno schema del funzionamento delle batterie al sodio-ione, che non si distacca più di tanto da quello delle battterie al litio-ione.

           In fase di carica gli ioni sodio migrano dall’ossido misto alla grafite usata casomai in una forma nanocristallina che consente una penetrazione maggiore del sodio.

Tuttavia se consideriamo in dettaglio alcune proprietà dei diversi ioni che si possono usare al posto del litio ci rendiamo conto che mentre la capacità teorica rimane sostanzialmente invariata il voltaggio della batteria scende in modo significativo spostandosi verso ioni più carichi, la cui reversibilità di intercalazione fra l’altro è inferiore; ciò che attira verso ioni diversi dal litio è sostanzialmente il costo più basso; fra tutti questi aspetti il sodio costituisce un buon compromesso.

Journal of The Electrochemical Society, 162 (14) A2538-A2550 (2015) Review—Practical Issues and Future Perspective for Na-Ion Batteries Kei Kubotaa,b and Shinichi Komaba

Non è dunque strano se il lavoro di ricerca si è concentrato verso batterie di questo tipo sperimentando anche al posto della grafite altre sostanze di intercalazione, come per esempio composti di Na e Sb . C’è stato il ripetuto annuncio da parte di una ditta, la Aquion, della realizzazione di dispositivi commerciali la cui struttura è descritta nella figura qui sotto e che comprende un catodo misto di grafite e fosfato di titanio, mentre il catodo è un ossido misto di manganese. In effetti sembra sia già possibile comprare queste batterie definite “miste” anche in Italia:

http://www.tecnolario.it/prodotti/solare-fotovoltaico/batterie-per-accumulo-di-energia/177-batterie-aquion-energy.html

Un altro lavoro sulla intercalazione di ioni diversi da litio è stato molto recentemente publicato su Angewandte Chemie; si tratta di un lavoro ancora di laboratorio che ha testato la possibilità di intercalare reversibilmente lo ione idronio in un elettrodo cristallino di un colorante rosso con proprietà semiconduttrici, un derivato del perilene (i 5 anelli centrali qui sotto), la sua dianidride nelle posizioni 3,4,9,10 (PTCDA).

Gli autori di questo lavoro hanno dimostrato per la prima volta che gli ioni idronio possono essere reversibilmente immagazzinati in un elettrodo cristallino di questo materiale con una capacità di accumulo di 85 mAh/g alla velocità di scarica di 1A/g. L’analisi ai raggi X mostra che avviene una significativa e reversibile dilatazione della struttura per assorbimento degli ioni idronio da una soluzione acida, fenomeno spiegabile solo per intercalazione degli ioni idronio nella struttura originale come proposto qui sotto, con una reazione corrispondente alla riduzione della dianidride ad acido. Questa ipotesi è stata confermata attraverso una analisi teorica usando il metodo cosiddetto DFT la teoria del funzionale della densità (Density Functional Theory, DFT) una teoria quantistica microscopica per lo studio di sistemi a molti elettroni.

E’ interessante notare che i sistemi di accumulo elettrochimico di idrogeno esibiscono di solito efficienze coulombiche basse a causa della evoluzione di idrogeno indicata in inglese come HER. In questo caso invece la specie che si intercala è proprio lo ione idronio che ha un raggio ionico di 100pm (picometri) simile a quello dello ione sodio.

Certo al momento i risultati sono esclusivamente di laboratorio, ma considerate che questa è la dimostrazione sperimentale di un sistema di accumulo basato interamente sulla chimica organica e sarebbe il primo potenzialmente sostenibile. Una sorta di elettrodo ad idronio da accoppiare ad altri elettrodi per realizzare una batteria funzionante. E dite voi se è poco.

 

Acesulfame K: un dolcificante per monitorare l’urina nelle piscine

In evidenza

Rinaldo Cervellati

L’acesulfame potassico (ACE K) è un dolcificante di sintesi, oggi largamente impiegato da solo o in associazione con altri edulcoranti, solitamente con l’aspartame. A differenza di quest’ultimo, l’ACE K è resistente al calore e a pH sia acidi che basici, ha un potere dolcificante 200 volte quello della saccarina e uguale a quello dell’aspartame, il che lo rende particolarmente utile in pasticceria, per prodotti ad alta conservazione, come pure nell’industria cosmetica.

Dal punto di vista chimico l’ACE K è il sale di potassio del 6-metil-1,2,3-oxathiazine-4 (3H) -one 2,2-diossido[1]. Si presenta come polvere cristallina bianca, solubile in acqua. La sua struttura è mostrata in figura 1.

A tutt’oggi non sembrano esserci pericoli per la salute nell’impiego di acesulfame K come additivo alimentare, esso è stato approvato sia dall’agenzia statunitense FDA (Food and Drug Administration) sia dall’European Food Safety Authority (EFSA, con codice E950).

La caratteristica interessante di ACE K è che non viene metabolizzato dall’organismo, in altre parole una volta ingerito viene escreto con le urine praticamente intatto. Quindi non solo i tessuti non lo metabolizzano ma neanche la flora batterica presente nel lume dell’apparato digerente, dalla bocca all’intestino.

Questa caratteristica ha motivato un gruppo di ricercatori dell’Università di Alberta (Canada) a utilizzare ACE K come marker per l’urina nelle piscine. La ricerca, recentissima, riportata da c&en newsletter on line del 7 marzo è pubblicata su Environmental Science and Technology Letters

(L. K. Jmaiff BlackstockW. WangS. VemulaB. T. Jaeger, and X. F. Li, Sweetened Swimming Pools and Hot Tubs, Environ. Sci. Technol. Lett.2017, on web March 1, DOI: 10.1021/acs.estlett.7b00043)

L’immissione di urina umana nelle piscine e negli idromassaggi è un problema di sanità pubblica, affermano gli autori, infatti anche se l’urina di per sé è sterile, contiene però molti composti azotati (urea, ammoniaca, aminoacidi, creatinina) che possono reagire con i disinfettanti contenuti nell’acqua. Per esempio reagendo con il cloro queste sostanze formano composti volatili (trialometani, acidi aloacetici, aloammine, e alonitrometani) che possono indurre patologie. L’esposizione a questi composti, ad esempio alla tricloroammina provoca irritazione agli occhi e all’apparato respiratorio fino a indurre una forma di asma[2].

I ricercatori canadesi, guidati dalla Prof. Xing-Fang Li,hanno messo a punto un appropriato metodo analitico per la determinazione di ACE K nell’acqua senza necessità di pre-concentrazione. In breve si tratta di cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) accoppiata a spettrometria di massa tandem (MS-MS), una tecnica di riframmentazioni successive effettuate su frammenti di ioni già analizzati. Si tratta in pratica di ripetere più volte la frammentazione e l’analisi sugli stessi ioni. Sono stati analizzati 250 campioni da 31 fra piscine e idromassaggi e più di 90 campioni di acqua dai corrispondenti rubinetti di alimentazione, tutta acqua municipale di due città canadesi.

Il monitoraggio è stato effettuato nell’arco di tre settimane e i campioni sono stati tutti analizzati in triplicato.

I risultati sulle due città hanno mostrato che la quantità di ACE K riscontrata nelle piscine e idromassaggi va da 30 ng/L a 7110 ng/L, in confronto all’intervallo 6 – 15 ng/L per l’acqua dei rubinetti. Nel caso delle piscine e vasche riscaldate i valori mostrano una grande variabilità, spiegabile in base ai cicli temporali di cambio dell’acqua, al numero di utenti ed eventi, e alle pratiche di facility management. In genere, nelle piscine si aggiunge acqua dolce solo per mantenerne i livelli, mentre nelle vasche idromassaggio di strutture comunitarie l’acqua viene sostituita frequentemente per evitare problemi di salute associati con il loro più intenso utilizzo.   La variabilità nel caso dell’acqua dei rubinetti è molto minore.

Con opportuni metodi statistici i ricercatori hanno potuto ricavare un valor medio per la quantità di ACE K contenuta nelle strutture delle due città: 156 ng/L per la prima città, 210 ng/L per la seconda, valori di molto superiori a quelli dell’acqua dei rubinetti (6-15 ng/L). A questo punto, in base alla capacità delle piscine, 420000 L per la prima città, 836000 L per la seconda e utilizzando il valor medio della quantità di ACE K contenuta nell’urina umana misurata su campioni provenienti da 20 individui (2360 mg/mL), i ricercatori hanno stabilito che il volume di urina contenuta in una tipica piscina pubblica della prima città è mediamente di 30 L, mentre nella seconda si arriva a 75 litri.

Sebbene sia considerata una grave scorrettezza, il 19% degli adulti ha ammesso di aver urinato in piscina almeno una volta, ma la situazione è più preoccupante come mostrato in una recente indagine:

http://healthypools.org/files/WQHC_swimmer_hygiene_survey_results.pdf

Il metodo analitico di analisi dell’urina nelle acque utilizzato dai ricercatori canadesi presenta ottime caratteristiche: LOD = 0.5 ng/L; LOQ = 2.2 ng/L, oltre a una rapida determinazione del marker acesulfame K.

I risultati riportati in questa ricerca sottolineano la necessità di monitoraggi frequenti dell’acqua di piscine e idromassaggi ma prima di tutto sarebbe necessario un maggiore rispetto delle regole e della salute pubblica da parte degli individui[3].

Per un dettagliato approfondimento della “chimica in piscina”, si rimanda a:

Henry Arnaud, C. The chemical reactions taking place in your swimming pool. Chem. Eng. News 2016, 94, 28−32.

http://cen.acs.org/articles/94/i31/chemical-reactions-taking-place-swimming.html

[1] Acesulfame K è stato sintetizzato casualmente per la prima volta nel 1967 dal chimico tedesco Karl Clauss della allora Hoechst AG Company.

[2] Molti continuano a pensare che episodi di irritazione a occhi e gola siano imputabili al cloro o ad altri disinfettanti che lo contengono, in realtà la causa principale di questi episodi è dovuta a composti prodotti dalla reazione fra urina e cloro.

[3] La ricerca riguarda il Canada, ma è presumibile che in altri Paesi la situazione non sia molto diversa (v. link). Nel 1997 una ricerca tedesca riportò che l’escrezione di urina media per nuotatore è di 70 mL.

L’acqua, un indicatore di sostenibilità.

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Luigi Campanella, ex Presidente SCI

Acqua, cultura, pace: un triangolo molto significativo. Pace vuol dire messa in comune di ricchezze e di risorse: il nostro Pianeta è nato senza barriere, senza confini. Le risorse del pianeta appartengono a tutte le Nazioni. Il pianeta Terra non conosce né le Nazioni, né i confini di proprietà degli Uomini. Esso cela, conserva ed elargisce i beni primari perché i Regni di Natura più evoluti ne possano trarre sostentamento.

E’ in questo spirito che l’Umanità deve operare con scambievole collaborazione, utilizzando le materie prime secondo il principio di equità. Fra queste risorse l’acqua è di certo la più necessaria per il nostro corpo: si può sopravvivere alla fame non alla sete.

L’acqua è una risorsa essenziale per la vita dell’uomo.Essa è fondamentale non solo per la sopravvivenza stessa, ma anche per attività quali agricoltura ed industria. Senza di essa non vi può essere sviluppo ed il mantenimento delle risorse idriche è problema molto importante. Le riserve idriche sono infatti soggette ad un deterioramento dovuto a molti fattori, tra i quali gli scarichi industriali, l’utilizzo di pesticidi in agricoltura, l’inquinamento atmosferico, riportato al suolo dalle piogge acide.

La ricchezza d’acqua non sempre significa disponibilità: in un terreno agricolo ad esempio si possono creare a seguito di ripetuti interventi sbagliati da parte dell’uomo delle condizioni assai negative a fini della trasferibilità e del trasporto dell’acqua. Sono stati messi a punto test idonei propri e finalizzati a misurare non la quantità di acqua presente, ma il grado di disponibilità.

Anche l’aspetto energetico sembra oggi cambiare. L’era dell’idrogeno, la nuova forma pulita di accumulo dell’energia ci obbliga a considerare l’acqua anche da questo punto di vista: risorsa preziosa di idrogeno. Se poi gli aspetti economici di bilancio non saranno soddisfatti, questo nulla toglie ad un’ennesima preziosità dell’acqua, essere un abbondante potenziale contenitore di idrogeno. Tra l’altro l’impiego della luce solare (in presenza di un catalizzatore) come energia estrattiva apre ulteriori spazi da percorrere.

Lo stesso ruolo che l’acqua esercita per il nostro corpo, la cultura esercita per la nostra anima e la nostra mente che sono alimentate dalla cultura, intesa in senso formativo e stimolante, conoscitivo e sociale. Traduzioni, religioni, arti di un popolo ne rappresentano la ricchezza comune, ma anche quella di ogni singolo cittadino. Queste risorse, acqua e cultura, contribuiscono alla crescita sociale ed economica, alla qualità, della vita, alla salute dei popoli ma esse stesse, se distribuite in modo iniquo, diventano strumenti di discriminazione, di dominio e di potere. La pace ne risulta compromessa.

A chi vengono tolte acqua e cultura vengono sottratte risorse di vita. Ne risulta un quadro internazionale di paesi troppo ricchi e paesi troppo poveri: allora la globalizzazione che potrebbe in senso positivo essere interpretata come messa a comune di risorse, trasferimento di tecnologie, condivisione di progresso, caduta di barriere diviene invece occasione per discriminazioni, compressioni, prepotenze.

La comunità culturale è certamente più sensibile alle discriminazioni e all’equa ripartizione delle risorse di quanto non lo sia la comunità dell’acqua, intesa come espressione della comunità economica. La pace che da questo viene spesso compromessa può essere salvata da quella: in questo senso convegni, incontri, appelli delle comunità scientifiche e culturali rappresentano preziosi strumenti in difesa della pace, dell’equilibrio sociale,del diritto alla vita ed alle sue indispensabili risorse.