Intervista
al chimico prof. Gianni Fochi
Intervista
al chimico prof. Gianni Fochi
La fumata bianca è arrivata al termine di un
conclave durato più o meno 22 ore e mezzo. Il 12 marzo scorso, alle 17.40,
intimato l’extra omnes, è stato chiuso il portone della Capella Sistina,
riaperto alle 16.09 del giorno dopo, 13 marzo.
Com’è
tradizione della Chiesa di Roma, la fumata bianca o nera segnala l’elezione o la
non elezione del papa. Fino a
qualche decennio fa, nella stufa della Cappella Sistina, sede del Conclave,
si bruciava, insieme con le
schede, della paglia. La paglia se ben secca e asciutta produce fumo nero, se
bagnata fumo più chiaro, quasi bianco. Ma il colore della fumata, all’uscita del
comignolo, è sempre incerto. Numerose e, anche fantasiose, le spiegazioni di
volta in volta fornite come la scarsa pulizia della canna fumaria, probabilmente
incrostata di fuliggine, e la sua temperatura.
Per dare una certezza maggiore a chi è in attesa
dell’esito del conclave, a quanti sono in piazza San Pietro e a chi segue le
dirette televisive, si è pensato bene di aggiungere al fumo della combustione
delle schede quello di alcune sostanze chimiche che emettano, in modo
inequivocabile, fumo bianco o nero.
Accanto alla vecchia stufa (in uso da una
settantina d’anni) ne è stata sistemata un’altra, collegata alla
stessa canna fumaria, nella quale viene immessa una cartuccia che contiene una
miscela chimica. Un tipo di
cartuccia emette fumo nero, un altro tipo fumo bianco.
Cosa sono queste miscele e quali i loro effetti.
Lo abbiamo chiesto al prof. Gianni Fochi,
chimico della Scuola Normale Superiore di Pisa e giornalista scientifico(foto a
destra), autore del libro "La chimica fa bene" (E. Giunti).
D.
Alla combustione delle schede, vengono aggiunti dei composti chimici che
hanno la proprietà di emettere un fumo colorato, nel nostro caso bianco o nero.
Per la fumata nera, viene utilizzata una miscela a base di perclorato di
potassio, antracene e zolfo: cosa sono questi componenti e come si ottengono?
Il perclorato di potassio (KClO4) trova impiego come ossidante nella
preparazione di miscele esplosive e nella pirotecnia: alimenta la combustione
delle sostanze ossidabili con cui viene mescolato. Nei fuochi artificiali
produce un color porpora, dovuto allo ione potassio (K+ ) che si
"eccita" a causa dell'alta temperatura: un suo elettrone viene spinto in un
livello d'energia superiore al normale, da cui poi decade riemettendo la stessa
energia, ma sotto forma di luce rossastra. Qui il colore viene coperto dal nero
intenso. Il perclorato di potassio viene usato anche in medicina
nell'ipertiroidismo, perché lo ione perclorato (ClO4-) ha
dimensioni e proprietà simili allo ione ioduro (I-) ; l'importanza
dello iodio nel funzionamento della tiroide è noto). Quanto alla preparazione,
s'aggiunge cloruro di potassio (KCl), molto solubile, a una soluzione di
perclorato di sodio (NaClO4 ): il perclorato di potassio è poco
solubile e quindi gli ioni potassio e perclorato s'uniscono, dando il prodotto
voluto che precipita. A sua volta il sale sodico viene prodotto dal clorato per
ossidazione elettrochimica su ànodi di platino.
L'antracene viene estratto dal catrame ottenuto dalla distillazione secca del
carbon fossile. Nella miscela in questione è una delle due sostanze ossidabili;
l'altra è lo zolfo. L'antracene è il maggior responsabile del fumo nero, dovuto
praticamente a fuliggine abbondante. Lo zolfo viene estratto da giacimenti. Un
tempo erano importanti quelli siciliani, che nella prima metà dell'Ottocento
soddisfacevano quattro quinti del fabbisogno mondiale. Hanno poi preso il
sopravvento i giacimenti della Luisiana e del Texas.
D. Per la
fumata bianca si utilizza: clorato di potassio, lattosio e pece: la domanda è
identica: cosa sono questi componenti e come si ottengono?
Qui non s'usa il perclorato ma appunto il clorato, che reagisce più velocemente.
Con lo zolfo invece bisogna usare proprio il perclorato, perché col clorato la
reazione sarebbe troppo veloce e rischierebbe d'innescarsi anche a freddo,
facendo incendiare (o addirittura esplodere) la miscela durate la sua
conservazione o il trasporto. Anche il clorato è un ossidante, usato esso pure
nella formulazione d'esplosivi; ma inoltre trova appunto impiego nelle miscele
fumogene. Se si tiene presente che l'acqua ossigenata è notoriamente un
ossidante e perciò anche un disinfettante, non deve stupire il fatto che un
tempo venissero prescritte pasticche di clorato di potassio da sciogliere
lentamente in bocca come disinfettanti della gola. Nella produzione industriale
si segue per lo più il processo Liebig: il cosiddetto latte di calce,
sospensione acquosa di calce spenta (idrossido di calcio, poco solubile), viene
trattato a caldo con cloro gassoso (Cl2). Si forma perclorato di
calcio, che viene poi trasformato nell'analogo sale potassico per aggiunta di
cloruro di potassio.
La pece -- in questo caso colofonia, cioè resina di conifere -- è una miscela di
sostanze organiche che nell'uso della miscela fumogena vengono ossidate,
producendo fra l'altro particelle sospese (fumo). Il lattosio è un sottoprodotto
dell'industria casearia (è uno zucchero che si trova nel latte di mucca).
D. La
pioggia, o la temperatura fredda possono alterare in qualche modo il colore dei
gas di combustione?(la mattina del 13 marzo pioveva a dirotto , la fumata nera
aveva un colore grigiastro).
In linea generale sì. Per esempio le gocce d'acqua possono spazzar via alcune
particelle di fumo, magari proprio quelle più colorate. L'aria fredda può
limitare l'espansione del fumo, che di suo uscirebbe caldo: i gas di combustione
vengono raffreddati e diminuiscono di volume. Ciò li rende meno leggeri e quindi
meno capaci di tener sospese le particelle di fumo, che quindi vengono abbattute
e in buona parte scompaiono alla vista.
D.
I
composti sono racchiusi in una cartuccia che viene inserita in una stufa, quindi
non c’è contatto con la pelle. Ma in caso di contatto, sono pericolosi?
Direi di no, a meno che il contatto sia esteso e soprattutto prolungato. In caso
di contatto accidentale, basta lavarsi con acqua senza aspettar troppo tempo.
D. Il gas di
combustione di queste sostanze è tossico? E’ inquinante?
I fumi sono sicuramente nocivi, ma il rischio è comunque basso: le quantità sono
scarse e nelle vicinanze non c'è nessuno che possa inalarli prima che si
diluiscano nell'aria. Lo stesso vale per l'inquinamento: in linea di principio
le sostanze emesse sono inquinanti, ma l'effetto è molto, molto minore di quello
d'uno spettacolo pirotecnico. I fuochi artificiali, oltre all'impatto delle
quantità assai maggiori, hanno anche l'inconveniente di distribuire all'intorno
composti di metalli pesanti, usati per ottenere certe colorazioni, e ossidi
d'azoto (i cosiddetti NOx)
derivanti dal salnitro, che costituisce l'ossidante principale nella
polvere pirica.
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