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”.