STEP #12 - NEL CINEMA

Mato Grosso (Medicine Man) è un film del 1992 diretto da John McTiernan. Girato in Messico, in una zona molto simile alla foresta amazzonica. 

Una società farmaceutica invia la ricercatrice statunitense Rae Crane nella foresta pluviale amazzonica per individuare il medico Robert Campbell, ritiratosi a vivere nella più profonda foresta. Una volta trovato, il medico è disposto ad ospitarla ma il loro rapporto.

Robert fa sapere a Rae di aver trovato un miracoloso farmaco per la cura del cancro ma i suoi tentativi di sintetizzare il composto hanno fallito; perciò isola un derivato di una specie di Bromeliaceae con l'intento di trovare la sua fonte. Rae lo aiuta nelle ricerca per trovare le informazioni necessarie per il farmaco per poterlo così vendere capendo inoltre che questi fiori non hanno poteri curativi.

Nel villaggio, Campbell decide di provare il siero con un ragazzo ma Rae, che voleva prima capirne tutti gli effetti, lo convince a non farlo. Le condizioni peggiorano e così lei cede e la mattina seguente il ragazzo migliora. Il villaggio però è in tumulto poiché la strada di accesso è quasi completata e così Campbell cerca di convincere i lavoratori della società di fermare la costruzione ma questi rifiutano. In preda alla disperazione e dopo nuovi campioni non riescono a contenere il composto mancante, Rae gestisce il cromatografo ancora una volta e per caso scopre che la fonte della cura non è il fiore, ma una specie di rara formica indigena alla foresta pluviale. Nella lotta per fermare gli operai, un bulldozer sfugge al controllo provocando un incendio che distrugge il villaggio.

Il giorno successivo, Crane invia a Campbell nuove attrezzature e l'assistente di ricerca che aveva originariamente richiesto. Lo trova e consegna il suo mantello a Campbell e Rae accetta di continuare a lavorare con lui in cambio del riconoscimento per aver scoperto la fonte del composto.

Trailer :[https://www.youtube.com/watch?v=1kbjNmOxwIU]

Nella scena di nostro interesse osserviamo Rae alle prese con un gascromatografo il quale le fornisce i componenti del campione. Di seguito alcune scene in cui vediamo il gascromatografo al lavoro: VIDEO [https://www.youtube.com/watch?v=dp_BanU3Pss]

STEP #11 - I COSTRUTTORI

Uno dei maggiori produttori di Catarometri è la BE ATEX  la quale è stata fondata nell'agosto del 2008. BE ATEX si presenta come lo specialista in soluzioni ai rischi del gas. La sede dell'azienda è situata vicino a Tolosa ma il loro raggio di intervento si estenda in tutta la Francia ma anche a livello internazionale, più in particolare nel DROM-COM (ex DOM-TOM) e nell'Africa fracofona.

Producono diversi catarometri multifunzione, quello che vi presento è il catarometro cercafughe:

       

STEP #10 - I LIBRI

 Bibliografia di riferimento :

- Giancarlo Amandola, Virginio Terreni, Analisi chimica strumentale e tecnica, VI ed, ZANICHELLI, 1997

- Daniel C. Harris, XXIV: Gas Chromatography,, in Quantitative chemical analysis (Chapter), V ed, W. H. Freeman and Company, 1999, pp. 675–712

- K.A. Rubinson, J.F. Rubinson, Chimica analitica strumentale, 1ª ed., Bologna, Zanichelli, luglio 2002

- (EN) Warren McCabe, Julian Smith, Peter Harriott, Unit Operations In Chemical Engineering, 6ª ed., Tata Mcgraw Hill Publishers, 2005, pp. 845-852 

- E. Mentasti, G. Saini, Analisi Chimica Cromatografica, Padova, Piccin Nuova Libraria, 1990.

- R. Cozzi, P. Protti, T. Ruaro, Analisi Chimica Moderni Metodi Strumentali, Teoria - Strumentazione 1992, Zanichelli.

STEP #09 - GLI INVENTORI

Katharometer, progettato da W.Stuve, c. 1957

I catarometri sono stati utilizzati come rilevatori nella gascromatografia dal 1955 circa. 

Questo esempio è stato ideato da W. Stuve dell'Hauptlaboratorium der Margarine-Union, Amburgo. Utilizza un filamento di lampadina al tungsteno invece del solito filo di platino.

Il primo strumento disponibile in commercio in Gran Bretagna, il gascromatografo Griffin e George D6 utilizzava un catarometro come rilevatore.

Gli anni che vanno dalla fine della seconda guerra mondiale ai giorni nostri sono senza dubbio ricordati come gli anni d'oro della strumentazione analitica.  I primi gascromatografi commerciali vennero introdotti nel 1955 da alcune ditte di strumentazione.  Fu subito un grande successo. Uno dei più noti commentatori della già diffusa “Analytical Chemistry”, Ralph Mueller, definiva il Modello 154 Vapor Fractometer della Perkin Elmer come “a splendid example of automatic analysis”.

https://digital.sciencehistory.org/works/q524jp630

http://www.soc.chim.it/sites/default/files/chimind/pdf/2005_7_18_ca.pdf

https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co13788/katharometer-designed-by-w-stuve-c-1957

STEP #08 - I MATERIALI

- L'iniettore, insieme alla colonna e al rilevatore completa la struttura del gascromatografo. Composto essenzialmente da una scatola chiusa e termicamente stabilizzata, al suo interno trova alloggio un inserto in vetro (che non è presente nelle colonne impaccate in quanto sostituito dalla colonna stessa) e un blocco riscaldante. 

- Le colonne si dividono in due classi distinte: impaccate e capillari. 

Le colonne impaccate sono simili a quelle della tradizionale cromatografia su colonna; sono tubi di teflon, acciaio o vetro borosilicato disattivato di diametro dell'ordine del centimetro e con una lunghezza che può variare dal metro fino ai 10 metri, piegati a spirale o a U e riempiti con la fase stazionaria costituita da un solido di supporto ed un liquido non volatile.

Le colonne capillari sono sottilissimi tubi di silice fusa (fused silica open tubular columns, FSOT) di diametro generalmente non superiore agli 0,53 millimetri e di lunghezza non inferiore ai 10 metri (fino a 150–200 m) avvolte a spirale su un supporto metallico.

- I rivelatori (o detector) possono essere di diversi tipi, in funzione del principio fisico utilizzato per rilevare l'uscita delle sostanze dalla colonna e alla specificità. Possono essere distruttivi (FID) o non distruttivi (ECD, TCD). Le tre classi più comuni sono quelle dei rivelatori a conducibilità termica, dei rivelatori a ionizzazione di fiamma (o FID) e dei rivelatori a cattura di elettroni (o ECD).

Fonti [https://it.wikipedia.org/wiki/Gascromatografia#Strumentazione ]

Schema di un Gascromatografo :

[http://www.dima.unige.it/~denegri/PLS2/PENSIERO_SCIENTIFICO%20DEF/CicloH2O/Pages/TIPO%202.htm]

STEP #07 - IL MITO

La gascromatografia si occupa di valutare le diverse componenti gassose di un campione. 

L'Azoth (o Azoto), in alchimia, è un solvente o un farmaco universale, affine ad altre sostanze sottili come l'etere o l'alkahest, che si otterrebbe disciogliendo lo spirito vitale nascosto nella materia grossolana.

Di grande importanza è il ciclo biogeochimico dell’azoto, che si muove continuamente tra l’atmosfera, il terreno e gli esseri viventi. Fissatosi nelle foglie ed assunto dagli animali, esso può pertanto raggiungere l’organismo umano attraverso la catena alimentare. Infine, attraverso la decomposizione dei residui organici, l’elemento ritorna nel terreno e grazie all’azione di alcuni batteri di nuovo nell’atmosfera, allo stato gassoso, per ricominciare lo stesso ciclo.

Per l’alchimia non solo l’azoto ma tutto l’universo è un processo ciclico, uno e molteplice, un organismo vivente, da questo il mito del serpente Ouroboros che si mangia la coda.

L'UROBORO, IL 'SERPENS QUI CAUDAM DEVORAT'

“Quando vogliono scrivere il Mondo, pingono un Serpente che divora la sua coda, figurato di varie squame, per le quali figurano le Stelle del Mondo. Certamente questo animale è molto grave per la grandezza, si come la terra, è ancora sdruccioloso, perché è simile all’acqua: e muta ogn’anno insieme con la vecchiezza la pelle. Per la qual cosa il tempo faccendo ogn’ anno mutamento nel mondo, diviene giovane. Ma perché adopra il suo corpo per il cibo, questo significa tutte le cose, le quali per divina providenza son generate nel Mondo, dovere ritornare in quel medesimo. (Hieroglyphica di Orapollo, scrittore egiziano del V sec. dopo cristo)

L’Uroboro (dal greco οὐροβόρος, dove οὐρά, urà, sta per “coda” e βορός, boròs, sta per “mordace”, aggettivo riferito al serpente) è l’immagine di un serpente che si morde la coda e la inghiotte. Questa diffusissima figura simbolica rappresenta, sotto forma animalesca, l’immagine del cerchio personificante l’ eterno ritorno. Esso sta ad indicare l’esistenza di un nuovo inizio che avviene tempestivamente dopo ogni fine. In simbologia, infatti, il cerchio è anche associato all’immagine del serpente che da sempre cambia pelle e quindi, in un certo senso, ringiovanisce. L’Uroboro rappresenta il circolo, la metafora espressiva di una riproduzione ciclica, come la morte e la rinascita, la fine del mondo e la creazione.

Nella simbologia alchemica l’Uroburo è l’immagine allegorica di un processo, in sé concluso, che si svolge ripetutamente e che avviene attraverso l’aumento della temperatura, l’evaporazione, il raffreddamento e la condensazione di un liquido, ciclo che serve alla raffinazione delle sostanze. Per questo motivo il serpente, che va a costituire un cerchio, è spesso raffigurato con due creature che collegano la bocca alla coda. La creatura superiore, segno della volatilità, è rappresentata come un drago alato, quella inferiore, senza ali, come espressione del fisso.

Il “Serpens qui caudam devorat”, talvolta è raffigurato metà bianco e metà nero, cioè come Yin e Yang, simboli della tradizione del Taoismo cinese, che riportano alla conflittualità degli opposti ed al loro reciproco interagire. Le due componenti della Materia, maschile e femminile, rappresentate rispettivamente in alchimia dallo Zolfo e dal Mercurio, che, nella rappresentazione delle nozze alchemiche, realizzano quel “Filius philosophorum”, l’Androgino, come prodotto dei due principi, o cosa doppia (Rebis)

                          

L’Uroboro, inoltre, viene anche considerato simbolo dell’evoluzione che si conclude in sé stessa, e quindi dell’unità fondamentale del cosmo. Il motto “En to pan” (Uno il Tutto), che accompagnava spesso l’immagine, rimanda infatti al concetto che “tutto si trasforma, niente si crea e niente si distrugge” di uno dei padri della chimica moderna come Antoine-Laurent de Lavoisier. Questo significato non può non rinviare, a sua volta, al concetto, già citato, dell’Eterno ritorno, caposaldo della filosofia di Nietzsche: “Imprimere al divenire il carattere dell’essere, è questa la suprema volontà di potenza. Che tutto ritorni, è l’estremo avvicinamento del mondo del divenire a quello dell’essere: culmine della contemplazione.”

“La Materia Prima si estrae da te, tu sei la sua miniera, la si può trovare presso di te e trarla da te, e dopo che ne avrai fatto esperienza aumenterà in te l’amore per essa” (Testamentum o Liber de compositione alchimiae di Morieno, trad. latina del 1144)

Dal senso nichilistico dell’affermazione di Nietzsche: “In un sistema finito, con un tempo infinito, ogni combinazione può ripetersi infinite volte”, l’immagine alchemica dell’eterno ritorno prevede però la possibilità di “digerire” le scorie del passato, che possono rallentare o impedire ogni rinnovamento, e modificare i costrutti del futuro, attraverso proprio l’immanenza di un presente “circolarizzato” ma “ortogenetico”, diretto verso il futuro. Direzione data proprio dall’agire dell’uomo e dalla possibilita’ dello stesso, attraverso quella partecipazione “attiva” alla congiunzione delle sue nature, di compiere quel terzo prodotto (tertium non datur), che, attraverso l’eterno rinnovamento del ciclo, imprime però allo stesso quello che forse è il vero senso “compiuto” della Natura…oltre alla sua contemplazione, la sua “evoluzione”. (C.F.)

“Di più cose fate due, tre, e tre uno….” (La Tourbe des Philosophes)

Fonti: https://psicologiaalchemica.wordpress.com/simboli-e-significati/luroboro-il-serpens-qui-caudam-devorat/

STEP #05 - IL PRINCIPIO FISICO

Il rivelatore di conducibilità termica, noto anche come Katharometer, è un rivelatore di proprietà di massa e un rivelatore chimico specifico comunemente utilizzato in gas cromatografia. Questo rivelatore rileva i cambiamenti nella conducibilità termica dell'effluente della colonna e lo confronta con un flusso di riferimento del gas portante. Poiché la maggior parte dei composti ha una conducibilità termica molto inferiore a quella dei gas di trasporto comuni di elio o idrogeno, quando un analito eluisce dalla colonna, la conducibilità termica effluente viene ridotta e viene prodotto un segnale rilevabile. 

Per funzionare, un catarometro si basa sul principio della conduttività termica , che afferma che tale conduttività è inversamente proporzionale al suo peso molecolare.

Figura n.1

[Figura n.1] Uno schema di un classico disegno rivelatore a conducibilità termica utilizzando un ponte di Wheatstone è mostrato circuito. Il flusso di riferimento ai capi del resistore 4 del circuito compensa deriva causa di flusso o variazioni di temperatura. Le variazioni della conducibilità termica del flusso di efflusso della colonna attraverso il resistore 3 si tradurrà in una variazione di temperatura della resistenza e quindi una variazione di resistenza che può essere misurata come segnale.

 La conduttività termica (λ, unità di misura: W/(m•K)) descrive il trasporto di energia – sotto forma di calore – attraverso un corpo come risultato di un gradiente di temperatura (fig. 1). Stando al secondo principio della termodinamica, il flusso di calore è diretto sempre nella direzione della temperature più bassa. La relazione tra il calore trasferito per unità di tempo (dQ/dt o flusso di calore Q) e il gradiente di temperatura (ΔT/Δx) attraverso l’area A (l’area attraverso la quale il calore passa perpendicolarmente a velocità costante) è descritta dall’equazione per la conduttività termica.

La conduttività termica è quindi una proprietà specifica del materiale, usata per caratterizzare il trasporto di calore stazionario. Può essere calcolata usando la seguente equazione:

Dove a:  Diffusività termica

          cp: Calore specifico

          ρ:   Densità

Link fonti https://www.netzsch-thermal-analysis.com/it/landing-pages/definizione-di-conduttivita-termica/

STEP #04 - LA SCIENZA

Sebbene i campi di applicazione di questo strumento non siano limitati, attualmente è noto che è stato utilizzato in campo medico, in gascromatografia e nelle industrie.

 

- In medicina è richiesto di analizzare la funzione polmonare e determinare anomalie nell'ossigeno respirato dalla persona. Che potrebbe essere un'indicazione di qualche patologia. Tuttavia, questo metodo di analisi varia da quanto è necessario misurare, poiché hanno vari metodi di analisi dell'aria e della respirazione.

- La cromatografia (dal greco χρῶμα, traslitterato in khrôma, "colore") è una tecnica di separazione dei componenti di una miscela basata sulla distribuzione dei suoi componenti tra due fasi, una stazionaria e una mobile che si muove lungo una direzione definita. Possiamo osservare questa tecnica qui.

- Una parte del settore industriale si avvale del catarometro, infatti esso viene utilizzato nell'analisi dei gas industriali. I catarometri sono stati a lungo utilizzati nelle industrie petrolifere per misurare i composti di idrocarburi, poiché nel corso della storia gli strumenti che erano stati utilizzati in precedenza hanno dato risultati errati e non sono stati in grado di rilevare il presenza di olio tra i suoi composti.

- Monitoraggio della purezza dell'idrogeno nei turbogeneratori raffreddati a idrogeno.

- Rilevazione della perdita di elio dal vaso elio di un magnete superconduttore di risonanza magnetica. 

- Utilizzato anche nell'industria della birra per quantificare l'anidride carbonica nei campioni di birra.

- Utilizzato nell'industria energetica per quantificare la quantità (potere calorifico) di metano nei campioni di biogas.

- Utilizzato nell'industria alimentare e delle bevande per quantificare e/o validare i gas di confezionamento degli alimenti.

Per altre accezioni consultare i seguenti link1 e link2

Possiamo trovare alcuni riferimenti e campi di utilizzo del catarometro in: 

- L'elettrotecnica : giornale ed atti della Associazione elettrotecnica ed elettronica italiana, 1920;

- Annuario scientifico e industriale direttore Augusto Righi, 1921;

- Giancarlo Amandola, Virginio Terreni, Analisi chimica strumentale e tecnica, VI ed, ZANICHELLI, 1997

- Daniel C. Harris, XXIV: Gas Chromatography,, in Quantitative chemical analysis (Chapter), V ed, W. H. Freeman and Company, 1999, pp. 675–712

- K.A. Rubinson, J.F. Rubinson, Chimica analitica strumentale, 1ª ed., Bologna, Zanichelli, luglio 2002

- D.A. Skoog, J.J. Leary, Chimica analitica strumentale, EdiSes 

STEP #03 - UN GLOSSARIO

 Catarometro:

- Due tubi posti in parallelo all'interno del quale passa il gas in esame;

- Filamenti;

- Resistenza o fili termici;

- Fori conduttivi sia per l'ingresso sia per l'uscita dei gas;

- Visualizzatore elettronico in cui osservare il risultato;

- Cornice d'acciaio che ricopre l'intera superficie dello strumento;

- Alimentazione elettrica

STEP #02 - L'IMMAGINE

STEP #01 - IL NOME

Un catarometro (dal greco καθαρός (katharós, 'puro') + metro ) è uno strumento utilizzato nell'area della cromatografia per la determinazione della composizione di una miscela di gas in quanto separa gas o liquidi da composti più complessi. Esso è conosciuto anche come 'rilevatore di conducibilità termica'. Esistono molti tipi di catarometri che si differenziano principalmente per i tipi di sensori che utilizzano. Il principio di funzionamento si basa sulla conducibilità termica di gas in cui è presente l'analita (specie chimica che deve essere determinata durante un'analisi chimica), che è inversamente proporzionale alla massa molecolare del gas stesso. Poiché i vari componenti delle miscele di gas hanno solitamente massa diversa è possibile stimarne le concentrazioni relative. I catarometri sono utilizzati in medicina per l'analisi della funzione polmonare ma anche per trovare anomalie nella composizione dell'aria che la persona respira. La velocità delle misurazioni è lenta rispetto ad uno spettrometro di massa e la possibilità di ambiguità è maggiore, ma il costo del dispositivo è molto più basso e la precisione è accettabile. 

Alcune traduzioni: 

Inglese: katharometer 

Spagnolo: catarómetro

Francese: catharomètre