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8 » DAGLI ISCRITTI Il Chimico Italiano • n. 5-6 • ott/nov/dic 2006 Tabella 8 - Variante di esempio di registrazione giornaliera dei risultati dell'analisi granulometrica Atomizz.n° …………………………………… Data …………………………………… › 500 μ › 315 μ › 180 μ › 125 μ › 90 μ › 63μ ‹ 63 μ 200) …… …… …… …… …… …… …… 100) …… …… …… …… …… …… …… 100) …… …… …… …… …… …… …… 200) …… …… …… …… …… …… …… 100) …… …… …… …… …… …… …… 100) …… …… …… …… …… …… …… fine che passa oltre il sesto setaccio sette valori, che vengono riportati in moduli quali quelli in Tab. 7/8 (trovati ad esempio in otto analisi, di otto giorni diversi). Operando su 200 g , si dimezzano poi i valori numerici risultanti, per portarli a 100. Nella cella a destra dei sette valori trovati in otto analisi, si controlla al computer, in Excel, con il segno di sommatoria, che torni 100 . A questo punto si determina, usando il pulsante destro del mouse, la media dei dati ad ogni setaccio, arrotondando il risultato ed assicurandosi che alla fine torni 100 (se la differenza da 100 è minima, ad es. 0,1, si ritocca il dato più vicino tra tutti all’unità o decimale superiore o inferiore). Il poligono di frequenza ricavato è preferibile riportarlo su carta millimetrata, che non sul grafico fatto dal computer (molto limitato, senza gran possibilità di apporvi note). Sulla carta millimetrata si possono riportare il numero che contraddistingue l’atomizzatore tra quelli presenti in stabilimento, data, firma dell’analista, mese ed anno del poligono di frequenza, luce netta dei vari setacci e totale per ognuno dei tre gruppi detti. In ordinata il % , da 0 a 70, ad es., con 1 % ogni 3 mm ; in ascissa 1 setaccio ogni 3 cm, ad es. . Nel controllo di materiale acquistato eventualmente fuori dalla fabbrica, per verificare che la granulometria risponda a certi requisiti, si può operare una setacciatura a mano, ad esempio con setacci da 3-2-1 mm di luce netta, su di una partita precisa, ad es. più di 1 kg di materiale secco. Si controlla il secco % (pesando prima e dopo essiccamento una aliquota di 1,1 – 1,4 kg) ed il residuo in grammi %, indicando nella pagina stessa del modulo ad esempio quanta percentuale di materiale supera i 3 mm. . L’acciaio inox 18/8–AISI 304 di cui sono costituite le tele, ha percentuali di Cr/Ni/Mn/Si/C/P/S di 18-20/8-11/2/1 /0,08/0,04/0,03. Il presetaccio oltre il quale passa, in stabilimento, l’atomizzato che verrà poi essiccato e sottoposto al controllo granulometrico, è generalmente sulle 9-11 maglie/cm 2 , ergo sui 3-3,32 fili/cm ; con 2 - 2,72 mm di luce netta e diametro filo di 0,6-1 mm. In moduli giornalieri si può segnare l’ora di prelievo dal nastro che trasporta l’atomizzato prodotto ai silo, il numero dell’atomizzatore, il numero del/dei silo a cui va, l’umidità % misurata con bilancia termica, i dati del presetaccio, eventualmente il CaCO 3 % misurato in laboratorio dopo essiccamento del campione, ecc. . Come distribuzione granulometrica entro cui si deve cadere, ci si può imporre come limiti ad esempio questi: con atomizzatori quali il n° 15 SACMI nominato: 0-9 % sopra 500 μm; 80-97 % tra 125 e 500 μm; 1-20 % sotto 125 μm. In realtà poi la frazione centrale cadrà solitamente, con buona conduzione dell’atomizzatore, tra 87 e 94 %, ed alla somma delle altre due competerà quindi il 13-6%. Con atomizzatori più grossi, di maggior produttività: 0- 13; 70-90; 1-30 %, rispettivamente. Con apparecchiature molto più grosse, atte a grosse produzioni , si avrà percentuale assai maggiore sopra i 500 μm, tra 0 e 50%, con un 40-90 % nella frazione intermedia e 0-10 % di fine; la frazione centrale sarà solitamente di 58-78 %, per cui alle altre due, più grossa e più fine, competerà il 42-22% . » 3 - Calcoli per ottenere la massa volumetrica archimediana. Spiegazione di Enrico Fermi Abbiamo parlato (10) della massa volumetrica apparente (17)(18)(19) e delle varie applicazioni di essa per controlli di produzione, con misure eseguite su campioni di piastrelle crude e cotte, su corpi macinanti o loro campioni, ecc. . L’apparecchiatura per misurarla ce la si può costruire da sé (19), o acquistarla già pronta (20). Vediamo qual è la formula da applicare per ottenere i risultati e come la si ricava, avvalendoci anche di una spiegazione data dal grande fisico atomico Enrico Fermi, in un testo per i licei scientifici (21). 3.1 - Apparecchiatura. Formula per il calcolo Si pone sulla bilancia elettronica monopiatto il bicchiere contenente mercurio, sormontato dall’asta metallica con punte finali. L’asta è fissata ad un sostegno da laboratorio, con morsetto e tubo per lo scorrimento di essa e sistema per bloccarne lo scorrimento. Si esegue poi l’azzeramento della bilancia. Si introduce nel bicchiere, sopra il mercurio, la barretta, il campione di cui va misurata la massa volumetrica (densità) apparente. Si registra la massa del campione, dopo che lo si è posato sul mercurio nel bicchiere. E la massa dopo aver spinto del tutto il campione entro il mercurio, con le tre punte con cui finisce l’asta. Intendendo per A la somma della massa del campione e della forza richiesta per immergerlo nel mercurio totalmente, ossia la ”massa dopo immersione”, la ”forza che spinge il corpo verso l’alto”, annotata come si diceva prima, avremo: M v apparente campione (g/cm 3 ) = M v mercurio a temperatura t (g/cm 3 ) x massa campione (in g) / A (in g). In realtà da questo A vanno tolti da 0,2 a 4,0 g (quantità esatta determinata spingendo nel mercurio le tre punte dell’asta, fino al punto in cui arrivano durante la misura). (La formula riportata la si può scrivere anche così : A = Mv Hg . (m camp. / Mv camp.) = Mv Hg . (m / m/v) camp.= Mv Hg . v camp. ; la rivedremo tra un po’). La M v Hg è di 13,595 g/cm 3 a 0 °C , di 13,547 a 20 °C , di 13,535 a 25 °C , di 13,352 a 100 °C ; in pratica dal valore che ha a 0 °C cala di 0,243 . 10 -2 g/cm 3 per ogni aumento della temperatura di 1 °C.
Il Chimico Italiano • n. 5-6 • ott/nov/dic 2006 DAGLI ISCRITTI« 9 Gli improbabili elementi di un signorotto di campagna di MARCO FONTANI a1 e MARIAGRAZIA COSTA b Nell’anno di grazia 1886, mentre buona parte dell’upper-class di quell’Inghilterra vittoriana opulenta e puritana, seguiva con il fiato sospeso il triplice e altalenante cambio alla guida del Governo della Corona tra Robert Arthur Talbot Gascoyne-Cecil terzo marchese di Salisbury (1830-1903) e William Ewart Gladstone (1809-1898), un signorotto della contea di Selkirk era alle prese con problemi ben più terreni. Alexander Pringle era un facoltoso proprietario terriero le cui proprietà si estendevano lungo le rive del fiume Tweed nel sud della Scozia. Buona parte del suo appezzamento di terra era brullo e roccioso: gli antichissimi rilievi montuosi erano stati levigati ed addolciti dalla perpetua azione degli agenti atmosferici. Pringle, nella sua prosa lontana dal mondo accademico ma al contrario aneddotica e colorita, raccontò di aver trovato dei metalli sconosciuti2 in alcuni campioni di rocce risalenti all’èra paleozoica e più precisamente al periodo siluriano. La ricerca di Pringle evidenziata da una immensa dispendiosità di mezzi aveva come unico desiderio quello di “getting of the rarer ones [elements] in a small quantity, such as might suffice to please a chemist if he found them upon his own estate” 3 . Questo elogio della vaghezza e della futilità tratteggia pienamente la ritrosia che l’uomo vittoriano provava per tutto ciò che fosse legato all’evoluzione tecnologica e non rientrasse nella sfera del dilettantismo quasi al limite dell’hobby. Alexander Pringle iniziò con il raccogliere una grande quantità di quarzo formatosi in ampie vene e ben visibile ai margini di rocce esposte ai piedi di un ghiacciaio, che per la sua conformazione avrebbe convogliato, come un imbuto, tutto il materiale a lui indispensabile per la ricerca. Secondo il ricco inglese i cristalli di quarzo avrebbero agito da filtro trattenendo, durante i dilavamenti dovuti alla pioggia e alla neve, tracce della roccia sovrastante. Sebbene egli si rammaricasse, affermando che la quantità di materiale da raccogliere, frantumare e trattare fosse superiore ad ogni sua aspettativa e la roccia sconosciuta, inglobata nel quarzo, inferiore alla sua peggior ipotesi, il risultato che ottenne fu pari all’asprezza e all’immensità del suo sforzo: ben quattro nuovi elementi videro la luce! Pringle descrisse con accuratezza unicamente uno dei quattro presunti nuovi elementi ed esattamente “the one that has given me the most trouble” 4 . Prima di passare ad esporre i dati relativi alla scoperta Alexander Prigle ritenne opportuno battezzare il nuovo metallo: “As I required to give a name, even for my own convenience in making notes, I called Polymnestum (Pm), because its compounds combined with those of several other elements all at one time, and I had a difficulty in getting them away in combination with any one in particular, either as precipitate as in solution” 5 . Il polymnestum si presentava come un metallo scuro non facilmente fondibile e con un peso equivalente che si aggirava intorno a 74. Pringle sostenne di aver isolato due solfuri e quattro distin- ti ossidi: PmS, PmS 2, PmO, PmO 2 , PmO 3 e PmO 5 . Lo stesso Pringle quasi rifiutò di credere che un equivalente di polymnestum potesse combinarsi con cinque equivalenti di ossigeno per formare il pentossido. Per questo motivo egli ripeté gli esperimenti più volte; tutte le prove confermarono la sua ipotesi ed alla fine egli stesso dovette ammettere l’esistenza di PmO 5 dalle delicate sfumature rosa. Grazie a queste misure ripetute più e più volte, Pringle fu in grado di determinare il peso atomico del metallo (74,01) con più precisione di quanto non avesse potuto fare con altri presunti elementi. Di tutti gli ossidi che preparò, il più caratteristico si rivelò il triossido, ottenuto con facilità attaccando il metallo in ambiente acido, mentre il monossido possedeva una particolarissima colorazione verde che colpì molto la fantasia del chimico dilettante. Dopo aver compiuto molti test chimici qualitativi, Pringle sottopose il polymnestum a alcune semplici prove di natura fisica. Egli si accorse che il polymnestum aveva proprietà simili al ferro, in quanto veniva attratto da una calamita posta nelle immediate vicinanze. Molte altre prove e test sembravano indicare l’intima somiglianza di questo metallo con il ferro, eccetto la più decisiva: il test con il ferrocianuro di potassio. Un altro elemento isolato da Pringle fu l’erebodium per il quale propose come simbolo le lettere Eb. Questo metallo si presentava nero come il carbone ed il suo peso atomico fu indicato come 95,4. L’unico ossido che riuscì a caratte- (a) Dipartimento di chimica organica dell’università di Firenze (b) Laboratorio di ricerca educativa in didattica chimica e scienze integrate dell’università di Firenze. 1 E-mail: marco.fontani@unifi.it 2 Pringle A., Chem. News, (1886), 54, 167 3 [Ho la debole] speranza di ottenere una piccola quantità di quegli [elementi] più rari, che potrebbe bastare a soddisfare [la curiosità di] un chimico se li trovasse nella proprie terre. 4 Quello che mi ha creato più problemi. 5 Necessitavo di dargli un nome, anche per la mia propria convenienza nel riportarlo negli appunti, l’ho denominato Polymnestum (Pm), perché i suoi composti si univano contemporaneamente a quelli di parecchi altri elementi ed ho avuto una notevole difficoltà nell’ottenerli esenti da impurità, sia come precipitati che in soluzione. In relazione alle norme di pubblicazione di contributi di interesse scientifico-professionale su “Il Chimico Italiano” il presente articolo è stato ricevuto il 15 novembre 2006 ed è stato accettato per la pubblicazione il 24 novembre 2006
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