venerdì 4 novembre 2011

Azoto

Le vaschette con l’affettato, quelle che troviamo nei supermercati, sono ormai così comuni che sembra che esistano da sempre. Si apre la vaschetta, e troviamo il prosciutto come se fosse stato appena affettato: ma non è sempre stato così, anzi è da meno di dieci anni che questa tecnologia è arrivata in tutti i negozi. Prima, c’erano soltanto le confezioni sottovuoto: basta una piccola pompa aspirante, sul tipo di quelle degli aspirapolvere, e il gioco è fatto. L’unico inconveniente col sottovuoto è che il prosciutto riusciva tutto schiacciato, compresso, quasi una mattonella più che un affettato. Un’ottima invenzione, dunque, dato che l’affettato “appena affettato” va consumato subito, anche in frigorifero non dura più di un giorno; invece con queste vaschette tutto funziona per il meglio, e non solo con gli affettati ma anche con le verdure, la frutta, e altre cose ancora.
Sto parlando di “atmosfera modificata”: la spiegazione in sè è semplicissima, si toglie l’aria dalla vaschetta e si mette al suo posto l’azoto puro preso delle bombole - ma mi sono accorto che quando ne parlo trovo molto spesso sorpresa e disagio. Nessuno sa cos’è l’azoto, pare anzi che siano moltissime le persone che non sanno cosa sia l’aria, e che magari non ci avevano mai nemmeno pensato. Queste cose si insegnano a scuola, o quantomeno io mi ricordo che me lo avevano insegnato, fin dalle elementari; non ho figli e non so bene cosa si insegni oggi a scuola, ma devo dire che sono molto sorpreso di questa ignoranza assoluta, di questi sguardi persi, anche in persone giovani e “scolarizzate” magari fino al diploma o alla laurea.
Eppure l’azoto è il componente principale dell’aria, la percentuale di azoto nell’aria varia ma si aggira sempre intorno al 78% : nuotiamo nell’azoto, così come i pesci nuotano nell’acqua. Ma è probabile che, se si potesse chiedere a un pesce che cos’è l’acqua, non saprebbe rispondere: la darebbe per scontata, così come facciamo noi con l’aria.
L’aria che respiriamo è una miscela di molti gas diversi. I più importanti sono l’azoto, intorno al 78% del totale) e l’ossigeno, in una percentuale vicina al 21 %: queste due percentuali sono riferite all’aria “secca”, cioè priva di umidità, e a condizioni di pressione e temperatura “normali”. Come è noto, in montagna (dove diminuisce la pressione atmosferica) c’è meno ossigeno, al punto che alle persone con problemi cardiocircolatori è sconsigliato andare sopra i mille metri d’altitudine. E, in caso di incendi o di surriscaldamento, o magari di aria molto umida, queste percentuali diventano molto variabili: in queste condizioni molte persone hanno problemi respiratori, soprattutto d’estate quando si combinano temperature elevate e umidità elevata (afa).
Altri gas che compongono l’aria che respiriamo sono prodotti della respirazione o della combustione: anidride carbonica, ossidi dell’azoto, anidride solforica e solforosa. Poi si trovano tracce di gas inerti (elio, argo), magari l’ozono (che è ossigeno triatomico, molto instabile), cloro e iodio (vicino al mare), eccetera.

Tornando alle vaschette dell’affettato e all’atmosfera modificata, quello che si fa è togliere l’aria e nel contempo immettere azoto puro, preso da apposite bombole. L’azoto è un gas poco reattivo, quasi inerte; i processi di degradazione della materia (il marcio, il rancido) vengono invece dall’ossigeno e in maniera minore anche dagli altri gas che ho citato sopra. Togliendo i gas all’origine del rancido, il prodotto rimane integro anche per molto tempo; mantenendo comunque un’atmosfera dentro alla vaschetta, il prodotto rimane dell’aspetto e della consistenza che noi preferiamo. Ne consegue che, quando apriamo la vaschetta, il prodotto ritorna in contatto non solo con l’azoto ma anche con l’ossigeno e gli altri gas atmosferici, e va dunque consumato entro poche ore.
L’azoto, così come gli altri gas atmosferici, venne isolato e identificato solo alla fine del Settecento: per la precisione (come spiega la Garzantina della Chimica) nel 1772, ad opera dello scozzese Daniel Rutherford. La scoperta andrebbe però condivisa con molti altri scienziati di quel periodo, dato che Rutherford (da non confondersi con l’omonimo Ernest Rutherford, studioso della struttura atomica, premio Nobel nel 1908) si avvalse di molti studi precedenti e contemporanei: la storia della scienza è una storia collettiva, e questo non andrebbe mai dimenticato.
Il Settecento è infatti il secolo in cui si cominciò a studiare seriamente il mondo che ci circonda, mettendo da parte o contestando apertamente le teorie di Aristotele e degli altri scienziati e filosofi della Grecia classica che fin lì si erano insegnati nelle Università. Alcuni aspetti di quelle antiche teorie ressero, la maggior parte di esse invece era destinata a dimostrarsi sbagliata. (La dimostrazione sta nel mondo in cui viviamo: lo scrivo qui en passant, per i distratti e per i creazionisti).
Fino alla metà del Settecento, le principali teorie sulla composizione dell’aria si basavano sull’esistenza di sostanze dai nomi che oggi ci appaiono piuttosto approssimativi: nomi come “flogisto”, per esempio. Il flogisto era la sostanza che provoca il fuoco: si era notato da tempo che in mancanza d’aria il fuoco si spegne, o comunque lavora ma in modo diverso (la produzione del carbone di legna, per esempio). Quando ci si mise sul serio a cercare il misterioso flogisto (qualcosa di magico e filosofico, di stampo alchimistico), si scoprì invece un’altra cosa: l’Ossigeno. Le ricerche definitive furono fatte dal francese Lavoisier (1743-1794) che scoprì che l'aria è una miscela di un gas attivo che mantiene la combustione e la respirazione (l'ossigeno) e di un gas inattivo (l'azoto).
Sia l’Ossigeno che l’Azoto sono due elementi chimici, in particolare l'azoto è l'elemento chimico di numero atomico 7 e suo simbolo è N perché in molte lingue il suo nome è Nitrogeno. Dell’origine di questi nomi parlo qui sotto, per intanto ripubblico la Tavola con il Sistema Periodico degli Elementi (facendo clic sull'iiamgine si legge meglio), qualcosa che tutti dovremmo conoscere: è l’alfabeto che ci permette di conoscere la Creazione. Come si può vedere dalla Tavola Periodica, l'azoto è un gas molto stabile ma non fa parte dei gas inerti (o “gas nobili”, se preferite: l’ultima colonna a sinistra), e quindi può reagire in molti modi diversi, dando origine sia a composti organici (come nel DNA e negli amminoacidi) che inorganici (ammoniaca, acido nitrico, nitrati).
Azoto significa “senza vita”: non perché l’azoto sia velenoso, ma perché in un’atmosfera di solo azoto noi non possiamo vivere. La vita sulla Terra è condizionata all’esistenza dell’Ossigeno: che però deve essere in quelle determinate percentuali, intorno al 20-22%. Per questo è fondamentale il ruolo dell’Azoto, che funziona egregiamente per la diluizione dell’ossigeno. E’ per cose come queste che è bello conoscere la chimica e la fisica: si scopre che l’esistenza del mondo in cui viviamo è dovuta a condizioni ben precise, e che basta alterarle di poco per cancellare la vita o per farla nascere. Con l’Ossigeno sopra al 25%, la Terra brucerebbe; con l’Azoto sopra all’80%, non potremmo respirare. In questa miscela, invece, la nostra vita è possibile: se dietro ci sia un disegno divino, o se sia tutto dovuto alla Fortuna Imperatrix Mundi, lo lascio decidere a chi legge; in ogni caso, continuo a pensare che sia bello sapere queste cose.
L’altro nome dell’azoto, Nitrogeno, deriva da una delle parole più antiche della chimica: le cave egiziane di Natron, giacimenti di sali di varia composizione (soprattutto carbonati e nitrati: il salnitro è nitrato di potassio) che servivano agli antichi egizi per l’imbalsamazione delle mummie ma anche come detersivi. La liscivia dei nostri nonni, insomma. Il Nitrogeno-Azoto non è presente nei carbonati, ma si trova invece combinato nei nitrati: da qui lo estrasse nel 1790 il chimico Jean Antoine Chaptal, che lo chiamò “nitrogène”, generatore di nitro. “Azoto” pare invece che sia una parola inventata da Lavoisier. Però devo aggiungere che trovare informazioni esaurienti sulle parole “nitron” e “natron” non è facilissimo: so da tempo che “Natrium” è il nome scientifico del Sodio, ma sulla parola “nitro” (devo ammetterlo) non mi ero mai fermato a pensare prima di oggi.
In tedesco l’azoto si chiama “Stickstoff”, in inglese “nitrogen”, in francese “nitrogène”; sull’origine della parola tedesca ho provato a fare qualche ricerca, ma ho trovato solo una radice comune, “Stick”, con telaio e ricamo; mentre “Stoff” è materia, tessuto. Il che sembra un po’ strano, ma di sicuro un significato c’è e prima o poi scoprirò cosa c’è dietro. L'ottimo e misterioso Herr Gifh (http://www.carnevaledellachimica.org/ ) suggerisce questa etimologia: «Per il tedesco aiuta wikipedia, che riporta più o meno l'origine alla parola "soffocare" („erstickt“) per la sua proprietà di estinguere una fiamma o la vita, soffocata dall'assenza del vitale comburente che è l'ossigeno.»
Una bella storia delle definizioni di “nitro” e “Azoto” (stickstoff) è in un libro di Primo Levi del 1985, “L’altrui mestiere” a pagina 129 dell’edizione Einaudi, nei due capitoli intitolati “La lingua dei chimici”.

Ed infine, come si separano i gas? Si procede per compressione e liquefazione, e successiva distillazione: un procedimento che non si può fare in casa e che necessita delle necessarie apparecchiature e misure di sicurezza, ma che comunque era già noto al tempo di Lavoisier.
L’azoto liquido, che si vede spesso nei documentari scientifici, è vicino ai duecento gradi sotto zero: il suo punto di ebollizione è infatti –195,8°C.
(il ritratto di Daniel Rutherford viene da www.wikipedia.it ; la biografia di Gay-Lussac viene da un mio libro di scuola del 1972; la Tavola Periodica viene da un tappetino per il mouse, materiale pubblicitario; il ritratto di Lavoisier con la moglie viene da un vecchio quotidiano: l'originale è a colori, opera di un grandissimo pittore del Settecento. Infine, me ne scuso profondamente ma non ricordo più dove ho preso l'acqua deidratata. E' un'immagine che mi mette sempre di buon umore, prima o poi dovevo metterla in un post)

6 commenti:

giacy.nta ha detto...

azzardo ( per la scatola dell'acqua reidratata ): spinaci di braccio di ferro. :-)

Ho pensato all'origine di nitro ma non mi viene in mente niente, a meno che non abbia qualche attinenza con il nitore

Giuliano ha detto...

stavo pensando: opzione 1, Bressanini su www.lescienze.it (una rubrica di cucina fantastica, anche troppo bella!!!), opzione 2 il sito del Carnevale della Chimica, del quale però ho perso il link.
Nitro dev'essere proprio quello che ho scritto, "natron", che è una località geografica precisa in Egitto. Mi rimane da capire l'origine delle vernici "nitro"... (la nitroglicerina invece è chiarissima, acido nitrico e glicerina).

giacy.nta ha detto...

Ma...Giuliano!!! Che meraviglioso blog ( oltre il tuo naturalmente, quello di Bressanini, intendo ).
Persino gli esperimenti dei lettori...:-)

p.s.
Per quanto riguarda l'etimologia del termine, sapevo di rischiare di dire una castroneria...

Giuliano ha detto...

in verità sto imparando anch'io, e molte cose me le ero dimenticate: spero di non essere io a scrivere scemenze!
il blog di Bressanini è fantastico, anche troppo! se trovi la lezione sulla maionese, è un vero e proprio corso universitario sulle emulsioni.

gifh ha detto...

Ciao Giuliano, questo bel post ha portato anche a me nella riflessione della misteriosa analogia etimologica tra natron e niter. Googlando un po' ho trovato che la confusione è lontana nella storia, addirittura risalente al vecchio testamento e all'antico Egitto, questo è dovuto al fatto che due sali apparentemente simili venivano chiamati allo stesso modo, il carbonato di sodio e il nitrato di potassio, nitrum, in sostanza.
Un bell'approfondimento (in inglese) qui: http://goo.gl/rA2wi

Per il tedesco aiuta wikipedia, che riporta più o meno l'origine alla parola "soffocare" („erstickt“) per la sua proprietà di estinguere una fiamma o la vita, soffocata dall'assenza del vitale comburente che è l'ossigeno.

Chiudo con l'indispensabile link del Carnevale della Chimica: http://www.carnevaledellachimica.org/

Un caro saluto.

Giuliano ha detto...

Dear Gifh, io purtroppo sono un chimico da poco...scrivo queste cose un po' per me e un po' perchè davvero mi trovo sempre davanti di quelle facce perplesse: "azoto"???
Un giorno magari riporterò on line le mie avventure e disavventure sul posto di lavoro, qualche anno fa le avevo messe su un altro blog ma poi le ho tolte, anche per la tristezza di vedere come è peggiorato il mondo del lavoro in pochissimi anni.
Erstickt la metto nel testo, grazie!