Una breve considerazione sulla storia della strumentazione scientifica.
Nell’analisi chimica distinguiamo una prima fase storica, rappresentata dalla Gravimetria (basata sulla misura di massa) e dalla Volumetria (basata sulla misura di volume su cui si fonda la titrimetria), ed una seconda fase storica rappresentata dall’Analisi strumentale. Alla base di questa è una relazione matematica definita fra l’intensità di un segnale e la concentrazione o quantità di una certa specie.
I tipi di segnale utilizzati sono molti e diversi:
- Corrente
- Potenziale
- Resistenza (conducibilità)
- Proprietà dielettriche
- Assorbimento e emissione di luce
- Variazione di massa
- Ionizzazione
- Energia (calore) emessa o assorbita
- Intensità di colore
ed altri ancora.
Dobbiamo nell’analisi strumentale individuare momenti significativi di innovazione rappresentati da altrettanti scoperte:
- Valvole Transistor
- Circuiti integrati
- Tele comando a distanza
- Robotizzazione
I vantaggi derivanti dalla innovazione acquisita sono stati molteplici
- Disponibilità di Strumenti portatili
- Campioni ultramicro (massa˂mg)
- Non distruttività e non invasività dell’analisi
Anche la didattica è stata influenzata da questi elementi di innovazione: siamo infatti passati dalla trasparenza dell’armadio cioè dalla strumentazione modulare e disaggregata alla completa oscurità delle scatole “nere” rappresentate dalle odierne strumentazioni. Si è così rinunciato a vedere come funziona uno strumento, il che invece aiutava anche a comprendere i principi del metodo analitico componente.
Ne consegue l’importanza delle raccolte di vecchie strumentazioni e della loro catalogazione ai fini dello scambio fra istituzioni didattiche e della possibilità di reperire particolari modelli strumentali ai fini didattico-storici. Ad esempio casi di tali apparecchiature oggi piuttosto rare sono nell Museo di Chimica di Roma.
- L’apparecchio di Kipp per la produzione di H2S
- Una collezione di bilance
- Colorimetro e cromatografo
- Distillatore con relative colonne di rettifica
- Alcuni microscopi
- Potenziometro di prima generazione
- Rifrattometro
- Spettrografo Hilger
- Spettrometro di massa di prima generazione
- Spettrofotometro e spettroscopi
- Termobilancia
- Wattmetro
- Strumento portatile Difrattometro a raggi x
- Potenziostato portatile
- Strumento portatile Spettrometro di Raman
- Spettrofotometro IR
- Spettrometri di massa (quadripolare)
- Spettrometro a emissione ottica al plasma
- Spettrometro al plasma indotto da laser
- Anemometro
Come si vede la trasparenza non è sempre sinonimo di semplicità: si tratta di una caratteristica costruttiva che nel tempo si è persa in una sorta di filosofia dell’imperscrutabile considerata una qualità di prestigio e di fascino. Oggi le “scatole nere” sono il modello prevalente.
Un percorso dall’”armadio” alla “scatola nera” passa attraverso innovazioni tecniche (si pensi al passaggio dallo Spettrografo al Quantometro allo Spettrometro al Plasma; si pensi al passaggio dal Potenziostato/Amperostato al Multistat; si pensi a misure complesse come quelle del TOC (total organic carbon) e dimensionali medie:
da ˃ 1m3 (dimensione lineare 1m) nel tempo si è progressivamente passati
a 0,12 m3 (dimensione lineare 50 cm),
a 0,03 m3 (dimensione lineare 25 cm),
a 0,001 m3 ( dimensione lineare 10 cm)
fino agli attuali Portatili.
La Complessità strumentale è in tempi più recenti divenuta motivo di un’inversione di tendenza. L’aspirazione a strumenti sempre più completi e quindi anche più complessi ha innescato un processo di progressivo ingrandimento delle dimensioni medie degli strumenti in attesa di un nuovo “inscatolamento”.