Il Campione come riferimento
In campo scientifico e considerando le misure di laboratorio, è definito Campione la quantità di sostanza o la parte di un materiale che dovrà essere sottoposta ad un esperimento.
In alcuni casi si può usare il termine provino sperimentale, la cui accezione però fa più propriamente riferimento a qualsiasi oggetto che è sottoposto a una "prova" sperimentale e non indica necessariamente una quantità o una parte, bensì una "riproduzione" il più possibile rappresentativa dell'oggetto da analizzare.
Il campione
è un'applicazione a un sistema reale del concetto di campione statistico
ovvero una piccola quantità studiata direttamente che deve essere
rappresentativa, entro determinati limiti, di un'entità più vasta. È cioè una
piccola quantità di materia proveniente da un "oggetto" (o più
"oggetti") assai più grande ma del quale si immagina avere le stesse
proprietà.
È facilmente capibile che questa assunzione si basa su modelli matematici,
dai quali si ricavano i piani di campionamento.
Ad esempio,
per determinare la composizione
di un suolo si prelevano campioni di materiale che
vengono poi trasportati in laboratorio per essere
analizzati.
È
fondamentale, in casi come questo, per l'attendibilità dei risultati, che i campioni siano
il più possibile rappresentativi di tutto l'insieme che si va a studiare.
È anche
possibile tuttavia che il campione costituisca oggetto di studio di per sé,
come nel caso della produzione di componenti elettronici
che vengono sottoposti singolarmente a test di affidabilità.
Estremamente
collegati al concetto di campione sono 4 termini di uso comune nel campo della
sperimentazione e dell’analisi:
1. Campione
statistico
2. Analita
3. Test
4.
Esperimento
Ciò che
unisce tutti questi termini sono il concetto di affidabilità, attendibilità e
riproducibilità del mezzo.
L’AFFIDABILITA’
di un assieme (un apparato elettronico, una macchina, etc.), di un sistema
comunque complesso o di un semplice componente (ad esempio una resistenza
elettrica) è la misura della probabilità che l'assieme (od il componente) considerato
non si guasti (ovvero non presenti deviazioni dal
comportamento descritto nella specifica) in un determinato lasso di
tempo.
L’ATTENDIBILITA’
come dato statistico (fedeltà, affidabilità) esprime la costanza di un insieme di misure o di un
particolare strumento di misura.
L'attendibilità
non implica validità né accuratezza, cioè la capacità di misurare
correttamente una data variabile.
L’argomento
campione comporta la metodologia dei Campionamenti che valuteremo in altra
sede.
Tuttavia per
coloro che volessero approfondire ulteriormente ed entrare nel dettaglio si può
scaricare l’allegato posto a fine articolo.
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| Approfondimento su Campione e Taratura |
La Curva di Raffreddamento
dell'Acqua Distillata
La curva di
raffreddamento di una sostanza pura è un grafico che mostra i valori della
temperatura in funzione del tempo durante il processo di raffreddamento della
sostanza.
Una sostanza
costituita da atomi uguali (ovvero dallo stesso elemento chimico) è detta sostanza elementare
o sostanza semplice (ad
esempio O2, O3,
N2, H2), mentre è detta sostanza
composta (o composto chimico)
se è costituita da atomi di natura differente (ad
esempio H2O, CO2, H2SO4).
Un insieme
di più sostanze pure in proporzioni variabili è definito miscela. Una
sostanza non è mai pura al 100% e contiene normalmente delle impurezze,
talvolta in tracce o ultratracce, per cui nella maggior parte dei casi quelle
che sembrano sostanze in realtà sono miscele con una quantità di impurità più o
meno elevata.
Tralasciando l'aspetto dettagliatamente chimico le sostanze pure sono comunemente usate in laboratorio perchè, a differenza delle altre, sono caratterizzate da caratteri ben definiti:
1. DENSITA'
2.PESO SPECIFICO
3.TEMPERATURA DI FUSIONE
4.TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE
Ciò ne fa di queste un valido elemento di confronto e di partenza per gli Standard e per le Tarature.
A tal fine, per le valutazioni sui passaggi di stato ed in partcolare modo sul raffreddamento delle sostanze, valutiamo il comportamento dell'acqua distillata per poi saggiare il comportamento delle altre sostanze.
Di seguito è rappresentata
la curva di raffreddamento dell'acqua distillata mantenuta una pressione di
un'atmosfera.
Iniziando a raffreddare del vapore acqueo posto inizialmente ad
una temperatura superiore ai 100 gradi centigradi e rilevando la sua
temperatura usando un termometro posto a contatto con la sostanza, la curva di
raffreddamento mostra alcuni tratti caratteristici dal tratto A-B la
temperatura del valore diminuisce fino ad arrivare alla temperatura di 100
gradi centigradi che la temperatura di condensazione del vapore acqueo.
Per
tratto B-C pur continuando a sottrarre calore, la temperatura della sostanza
non diminuisce.
Il tratto B-C corrisponde
alla sosta termica è la sua pizza dipende dalla quantità di vapore sottoposta
raffreddamento e dalla quantità di calore sottratta nell'unità di tempo. Il
tratto cd continuando a sottrarre calore dal punto C in poi la curva riprende a
scendere fino a raggiungere la temperatura di 0 gradi centigradi tratto di pur
continuando a sottrarre calore, la temperatura dell'acqua non diminuisce.
Dal punto E in poi continuando a sottrarre calore al ghiaccio la temperatura
diminuisce è importante notare che se le trasformazioni vengono fatte avvenire
alla stessa pressione la temperatura di condensazione la temperatura di
solidificazione della curva di raffreddamento corrispondono esattamente alla
temperatura di ebollizione e la temperatura di fusione della curva di
riscaldamento.
Agroalimenti e Dintorni a Maggio 2016 Pubblicherà un ampio Dossier sui processi di Surgelazione e Congelamento. L'argomento in quella sede sarà ampiamente affrontato.
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Il Laboratorio di Analisi: l'Attrezzatura
Esistono
molti tipi di vetreria da laboratorio, per la maggior parte trattati in
articoli specifici.
La vetreria si usa per un gran varietà di utilizzi, come ad
esempio fare misure di volumetria o spettroscopia, per contenere o immagazzinare
campioni o prodotti chimici,
per miscelare o preparare soluzioni o
altre miscele, per riscaldare,
raffreddare, distillare, effettuare
separazioni come la cromatografia, per
condurre sintesi, far
crescere organismi biologici, per produrre un vuoto totale o parziale.
Nell'uso, la vetreria di
laboratorio è spesso tenuta in posizione con apposite pinze, a loro volta
attaccate a sostegni o griglie.
Per
Vetreria o vetreria da
laboratorio si intende una serie di oggetti e apparecchiature,
tradizionalmente fatte di vetro, usate per esperimenti e altri lavori scientifici, soprattutto nei laboratori di chimica e di biologia.
Oggigiorno alcune apparecchiature sono
fatte con materie plastiche
per motivi di costo, robustezza e praticità, ma il vetro è ancora usato in
molte applicazioni perché è relativamente inerte, trasparente,
più resistente della plastica al calore e relativamente facile da lavorare
nella forma richiesta. Comunemente si usa vetro borosilicato,
noto anche col nome commerciale Pyrex, perché è più resistente a stress termico rispetto al vetro
comune.
Meno comune è l'uso di quarzo fuso,
che è capace di resistere a temperature più elevate ed è più trasparente nell'ultravioletto
e nell'infrarosso.
In alcune apparecchiature, specie recipienti, si usa vetro di colore bruno per
proteggere il contenuto dall'effetto della luce esterna. In casi particolari
bisogna usare materiali specifici; ad esempio contenitori per acido fluoridrico devono essere fatti di polietilene, perché questo acido corrode il
vetro.
Questo articolo illustra alcuni aspetti generali della vetreria da
laboratorio, e si applica a molti tipi di attrezzature.
Attrezzature da Laboratorio
Vetreria e strumenti utilizzati nei laboratori di analisi
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L'uso corretto degli strumenti e delle attrezzature
nei laboratori di chimica e microbiologia è indispensabile per la corretta
realizzazione di un esperimento e di un'analisi.
Di ognuno di essi il chimico deve conoscere modalità di utilizzo
e funzionalità vengono di seguito proposte la principale vetreria e i
principali strumenti di uso comune utilizzati nei laboratori di chimica e
microbiologia.
Mezzi di protezione
camice da laboratorio
strumenti per la miscelazione
agitatore magnetico
mortaio con pestello
strumenti per la separazione
centrifuga
apparecchiatura per distillazione
essiccatore e filtro Buchner
imbuto separatore
tubo refrigerante
Strumenti di misurazione
Bilancia digitale
Buretta
Cilindro graduato
Densimetro
Matraccio
Piaccametro
Polarimetro
Spettrofotometro
Termometro
Strumenti per lo scambio termico
Bagno termostatico
Becco Bunsen
Stufa termostatica
Muffola
Strumenti per il trasferimento o il trattamento di sostanze
Becher
Beuta
Capsula di porcellana
Crogiuolo
Imbuto
Pallone
Pipetta
Pipetta Pasteur
Propipetta
Provetta
Spruzzetta
Vetrino da orologio
Strumenti per il supporto
Pinze
Treppiede
Per semplicità qui approfondiamo solo due
attrezzature, le altre saranno affrontate in altri articoli in modo più
specifico.
L’agitatore
magnetico è uno degli strumenti di base di qualsiasi laboratorio
scientifico.
Viene
utilizzato solitamente per mescolare efficacemente e senza l'ausilio di aste ed
agitatori esterni, un solvente e uno o più soluti, ovvero anche dei reagenti, mediante la rotazione di un'ancoretta magnetica
sul fondo di un contenitore sul quale agisce un campo magnetico.
La dimensione e la forma
dell'ancoretta magnetica determinano l'efficacia dell'agitazione
stessa a parità di velocità di agitazione. La velocità di agitazione viene
solitamente regolata mediante un microprocessore ad impulsi che consente di
ottenere un'ottima progressione della velocità.
È opportuno quindi scegliere l'ancoretta magnetica
più adeguata in relazione alla quantità e qualità di liquido in lavorazione
nonché al tipo di contenitore utilizzato.
Gli
agitatori magnetici spesso sono anche dotati di riscaldamento per mezzo di una
resistenza elettrica posta sotto il piano d'appoggio. Le temperature che
possono essere raggiunte variano da poche decine di gradi fino a 300 °C a
seconda della qualità professionale dello strumento.
Anche le dimensioni
possono variare ed in alcuni casi si costruiscono appositamente agitatori
magnetici di grosse dimensioni per contenitori di 30 o 50 litri.
L'imbuto
separatore è un attrezzo da laboratorio chimico,
utilizzato per estrazioni
liquido-liquido, ovvero per le separazioni di miscele di liquidi con
l'ausilio di una fase solvente, composta anch'essa
da due differenti liquidi aventi densità diverse.
L'imbuto
separatore ha una forma conica sormontata da una semisfera; in alto presenta
un'imboccatura in vetro smerigliato di dimensioni standard (di modo tale da
poter essere tappato all'occorrenza con un tappo smerigliato), mentre in basso
presenta un tubo lungo e stretto, chiuso da un rubinetto in Teflon o vetro.
Le misure standard variano dai 50 ml ai 3 litri. Solitamente, questi strumenti
sono costruiti in Pyrex, data l'inerzia chimica e la resistenza al
calore di questo vetro.
Anche l'utilizzo è semplice: attraverso l'imboccatura
superiore, si inseriscono la miscela da separare e la fase solvente, si chiude
con tappo e si agita vigorosamente; dopo di che si inverte l'imbuto e si apre
il rubinetto, per permettere la fuoriuscita di eventuale gas formatosi durante
la miscelazione, per evitare possibili esplosioni dell'imbuto.
Effettuato
questo, si posa l'imbuto sul sostegno apposito per imbuti separatori, dopo di
che, ponendo un contenitore sotto il rubinetto (becher o simili), si apre questo e si lascia
cadere per gravità la fase (solvente più liquido separato
dalla miscela) che si trova nel fondo (come già detto, solitamente la fase
acquosa). Una volta prelevata la fase inferiore, cambiando contenitore di
raccolta si può procedere alla raccolta della seconda fase.
In allegato:
Una carrellata completa degli strumenti più importanti di un Laboratorio di Analisi
In allegato:
Una carrellata completa degli strumenti più importanti di un Laboratorio di Analisi
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