Dizionario di Chimica e di Chimica Industriale
F
Fall-out - Filtrazione
FALL-OUT
Ricaduta al suolo di polveri e di radionuclidi originati da esplosioni nucleari
nell'atmosfera, o liberati in seguito ad un incidente in un reattore nucleare.
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FARMACO
Composto o formulazione utilizzato per la cura di malattie. Può essere di
origine naturale (es. insulina), prodotto per fermentazione (es. adriamicina)
oppure ottenuto da sintesi chimica (es. aspirina). Lo studio della modalità di
azione di un farmaco in un organismo è oggetto della disciplina denominata
farmacologia. I farmaci vengono spesso distinti tra quelli comuni, non soggetti
a prescrizione medica (OTC, per over the counter), e quelli più
specialistici. L'industria farmaceutica, specie se opera nel campo delle
specialità, è caratterizzata da elevati valori aggiunti, accompagnati dalla
necessità di forti spese di ricerca e sviluppo. Ciascun farmaco contiene diverse
sostanze, solo alcune delle quali esercitano un’azione terapeutica; le altre
vengono aggiunte per favorirne l’assorbimento, o per renderne più gradevole il
sapore o comunque per facilitarne l’assunzione. La o le sostanze che hanno
proprietà terapeutica sono dette principi attivi; eccipienti sono invece gli
altri ingredienti che rientrano nella preparazione del farmaco, ossia nella sua
formulazione o forma farmaceutica. Il dosaggio definisce la quantità di
principio attivo che è presente in ciascuna unità del farmaco (ad esempio, in
ciascuna compressa o capsula o bustina). La posologia indica la quantità del
farmaco che il paziente deve assumere, tenuto conto di fattori come l’età, il
peso corporeo, l’eventuale stato gravidico o la presenza di particolari
patologie che potrebbero interferire con l’assunzione di quel farmaco. Gli
effetti collaterali definiscono i possibili rischi correlati all’assunzione,
quali ad esempio comparsa di dermatite, cefalea o altri disturbi più gravi.
FARMACO, CENNI STORICI
L’uso di composti a scopo farmaceutico ha origine in epoca preistorica. Alle antiche civiltà dell'India, della Cina, del Mediterraneo e del Medio Oriente è dovuta la scoperta di numerose specie botaniche e di minerali dotati di effetti medicinali; alcuni di questi, come la digitale e il chinino, sono tuttora in uso. Tra i più noti farmaci ottenuti dagli animali e oggi prodotti anche sinteticamente vi sono ormoni come l'insulina e l'ACTH. Nel 1546 fu pubblicato a Norimberga il primo elenco di farmaci comprendente le istruzioni necessarie alla loro preparazione. La figura professionale del farmacista non emerse, tuttavia, prima del XVII secolo. Le migliaia di farmaci, naturali e sintetici, sviluppati nel XX secolo hanno provocato una vera e propria rivoluzione nella pratica medica. Dallo sviluppo negli anni Trenta dei sulfamidici e negli anni Quaranta della penicillina, l'industria farmaceutica si è in seguito dedicata alla ricerca intensiva su antibiotici, antistaminici, ormoni steroidei, vitamine e molti altri composti. Ogni volta che viene introdotto un nuovo farmaco, deve essere avviato un elaborato programma di sperimentazione, dapprima su piccoli animali come i topi, poi su animali più grandi come le scimmie e i cani. Per la sperimentazione sull'uomo, che in genere avviene dapprima su volontari sani e poi su pazienti che soffrono della malattia che il farmaco dovrebbe combattere, è necessario ottenere un'autorizzazione che nella maggior parte dei paesi viene rilasciata da appositi enti governativi. Farmaci sui quali attualmente la ricerca si è concentrata, e sui quali sono stati raggiunti importanti progressi, sono i chemioterapici per la terapia di varie forme tumorali e quelli per il trattamento dei soggetti sieropositivi e affetti da AIDS. L'enorme sviluppo dell'industria farmaceutica in tutto il mondo indistrializzato pone non pochi problemi etici, infatti il loro potere economico si basa in buona parte sul predominio della terapia rispetto alla prevenzione delle malattie, un predominio che si rispecchia nell'eclissi dell'igiene pubblica e nella 'disattenzione' sulle condizioni reali di lavoro (si veda il caso della fenacetina).
FARMACO, TOSSICITA'
Prima della messa in commercio di qualunque farmaco, le sostanze che devono essere impiegate come principi attivi devono essere sottoposte a test di tossicità, con i quali si valutano i possibili danni che le molecole potrebbero causare all’organismo e si stabilisce la dose d’impiego. Viene inoltre effettuata una fase clinica di sperimentazione, durante la quale il farmaco viene sperimentato su un gruppo di pazienti per evidenziare se vi è uniformità di risultati rispetto ai dati ottenuti con i test preliminari. La quantità di farmaco che resta nel sangue può essere studiata con prelievi di siero dal sangue; si può valutare quanto tempo il farmaco permane nell’organismo e la sua emivita, ossia il tempo in cui viene escreta dal corpo la metà della sua dose. Nel caso di alcuni farmaci, come alcuni usati contro l'epilessia, la differenza fra la concentrazione terapeutica e quella tossica è minima; è pertanto molto importante conoscerne con precisione la concentrazione ematica. Un'altra considerazione importante nella terapia farmacologica è il rapporto rischio-beneficio. Ad esempio, l'antibiotico gentamicina, accanto ai suoi benefici effetti antibatterici, può anche provocare danni ai reni e va pertanto usato con cautela quando le dosi necessarie sono elevate.
FASTAC
Nome commerciale di un derivato piretroide sintetico di
una recente generazione di insetticidi, costituito dal racemo dell'alfametrina
(v. struttura). Il fastac risulta
attivo come insetticida a dosi di 20- 100 volte inferiori rispetto a prodotti
simili comunemente utilizzati a questo scopo, in quanto 5-15 g di fastac per
ettaro sono sufficienti a produrre un'azione pesticida persistente. Come gli
altri derivati piretroidi, è biodegradabile ma tossico per i pesci e altri
animali acquatici, comunque in pratica la sua utilizzazione non pone problemi
ecologici date le basse dosi di applicazione e la sua scarsa solubilità in
acqua. Naturalmente, come tutti gli insetticidi, è tossico anche verso insetti
utili, quali le api, ma presenta il vantaggio di agire come repellente verso di
essi così che la loro esposizione risulta ridotta. È utilizzabile per il
trattamento di colture di cereali, verdure e cotone.
Struttura dell'Alfametrina
FATICA
Cedimento delle proprietà meccaniche dopo ripetute applicazioni di una
sollecitazione. La prova a fatica dà informazioni sulla capacità del materiale
di resistere allo sviluppo di cracks.
FEEDSTOCKS
Materie prime, come petrolio, etano, NGL (gas naturale liquido), propano,
virgin nafta, trasformate in prodotti pregiati attraverso processi di cracking
termico o catalitico.
FEHLING, LIQUIDO DI (
Soluzione di tartrato di potassiocuprato ( II). Le aldeidi e altre sostanze riducono il liquido di Fehling facendo precipitare l'idrossido di rame ( I) giallo, che si disidrata rapidamente in ossido di rame ( I) rosso. È usato per il dosaggio del glucosio.
Acetilderivato della fenetidina, di formula C2H5OC6H4NHCOCH3, ottenuta per reazione dell'acido acetico glaciale sulla base. È un antipiretico molto usato e relativamente innocuo che si somministra anche associato ad altri medicamenti. Ha inoltre proprietà antinevralgiche. Farmaco ad attività analgesica e antipiretica simile a quella dei salicilati (commercialmente noto come Saridon); in alcuni soggetti ha effetto euforizzante, ma può essere anche sedativo. In casi limite può causare farmacodipendenza.
È stato provato che la fenacetina
(sinonimo di para- etossi-fenilacetammide derivato dal paraamminofenolo) è
responsabile dell'insorgenza di una nefropatia interstiziale cronica, qualora
sia assunta in dosi molto alte per lunghi periodi di tempo. Questa
manifestazione è stata perciò descritta in comunità dove si fa uso ricorrente
di grandi quantità di farmaco, per esempio tra le operaie delle fabbriche
svizzere di orologi alle quali veniva somministrata per curare le crisi
emicraniche dovute alla costante attenzione richiesta dal tipo di lavoro e alla
lunga permanenza in ambienti rumorosi.
FENOLFTALEINA
Ftaleina del fenolo (v. formula di struttura), usata in acidimetria come indicatore perché è incolore in ambiente acido, rossovioletta in ambiente alcalino; è anche utilizzata largamente come purgante.
Struttura della fenolftaleina
FENOLO (
ACIDO FENICO)
Derivato
monossidrilato del benzene, di formula C6H5OH.
Il fenolo fu scoperto nel 1834
da Runge nel catrame di carbon fossile, da cui si ottiene tuttora insieme con
gli omologhi estraendolo con idrossido di sodio dagli oli che distillano fra
150 e 200 ºC. I moderni metodi di preparazione industriale consistono nel
riscaldamento del perossido di cumene, nella fusione alcalina del
benzensolfonato sodico, o nell'idrolisi a 350 ºC del clorobenzene con idrossido
di sodio. Il fenolo è un solido incolore che fonde a 43 ºC, spesso più o meno
colorato per la presenza di impurezze; bolle a 183 ºC. È caustico e molto
tossico. Possiede le proprietà generali dei fenoli. Industrialmente viene
impiegato per la sintesi di numerose sostanze coloranti, di medicinali, dell'acido
salicilico, dell'acido picrico, delle bacheliti, del nailon. La sua soluzione
diluita è usata come antisettico.I principali monofenoli sono: il fenolo,
i cresoli, gli xilenoli, il carvacrolo, il timolo,
i naftoli. I polifenoli sono derivati più volte ossidrilati dei nuclei
aromatici: molti si trovano allo stato naturale liberi o sotto forma di eteri
metilici o sotto forma di glucosidi.
Struttura del fenolo
FERMENTAZIONE
Trasformazione
chimica di sostanze organiche catalizzata per via biologica (v. biotecnologia), ad esempio dalla presenza di enzimi
o batteri. Tra gli esempi più comuni vi sono la produzione di bevande alcoliche
e la trasformazione del latte in yogurt. Benché le fermentazioni
siano fra i primi processi chimici utilizzati dall'uomo, il significato del
termine
ha subito numerose variazioni: in origine il vocabolo designava il lieve
ribollimento rilevabile nella trasformazione naturale dei succhi di frutta;
dopo gli studi di Gay-Lussac sulla fermentazione alcoolica il termine indicò la
conversione dello zucchero in alcool e biossido di carbonio; Pasteur, avendo
identificato i microrganismi responsabili della fermentazione alcoolica, definì
la fermentazione “vita senza aria”. Successivamente E. Buchner, alla fine del
secolo scorso, chiarì che questi microrganismi agiscono per mezzo di enzimi che
producono essi stessi e si pervenne così alla definizione attuale del fenomeno.
Il numero di microrganismi esistenti in natura capaci di determinare una fermentazione è molto grande,
pertanto anche il numero dei metabolismi microbici e degli enzimi che ne
derivano è molto elevato. I microrganismi che provocano fermentazioni
differiscono fra loro per la morfologia, il modo di riprodursi, la reazione nei
confronti dell'ossigeno libero, la possibilità di attacco delle varie sostanze,
ecc.; appartengono ai lieviti, ai batteri, alle muffe. Poiché
le sostanze fermentescibili possono essere di natura chimica molto diversa, si
distinguono le fermentazioni dei composti azotati, degli idrati di carbonio,
degli acidi, degli alcooli. La fermentazione delle sostanze azotate viene
spesso chiamata putrefazione. La fermentazione è, biologicamente, un
processo analogo alla respirazione ma utilizza meno a fondo il substrato,
liberando perciò una minore quantità di energia. Ad es., una grammomolecola di
glucosio sottoposta alla fermentazione produce due grammomolecole di alcool
etilico e due di biossido di carbonio, liberando 22 kcal. Nel processo
respiratorio ne libera 690 ed è demolita sino a biossido di carbonio e acqua.
Riguardo all'assorbimento di ossigeno si distinguono due tipi di
fermentazione: anaerobia e aerobia, benché quest'ultima sia
propriamente una ossidazione biologica.
Nella fermentazione anaerobia l'ossigeno atmosferico non è interessato poiché
altre sostanze come le aldeidi, l'acido piruvico, ecc. fungono da accettori di
idrogeno (es. fermentazione alcoolica, lattica, butirrica, glicerica,
propionica acetonbutilica, isopropilica). Nelle fermentazioni aerobie è invece
indispensabile l'ossigeno libero dell'aria come accettore di idrogeno (es.
fermentazione acetica, fumarica, citrica, malica, ecc.). In passato le
fermentazioni erano utilizzate soprattutto per la preparazione di prodotti
alimentari come bevande, pane, prodotti caseari, conserve, ecc. Attualmente
l'accresciuta richiesta di prodotti sintetici ha portato allo sfruttamento
industriale di vari processi fermentativi per la realizzazione di prodotti come
alcool, birra, vino, aceto, acetone, alcool butilico, acido citrico, antibiotici,
vitamine, lieviti.
Le principali fermentazioni sfruttate industrialmente vengono effettuate
a partire dagli zuccheri.(Per le principali fermentazioni si vedano le voci
specifiche). La fermentazione butirrica, anaerobia, che avviene per azione di
batteri (Clostridium butyricum) demolisce gli zuccheri o l'acido lattico
e causa inconvenienti vari nella fabbricazione di parecchi prodotti alimentari.
La fermentazione acetonbutilica, provocata anch'essa da un Clostridium,
dà modo di preparare l'alcool butilico e l'acetone dalla melassa o da un infuso
di cereali. Le muffe (aspergilli, penicilli, ecc.) sono causa esse pure di
fermentazioni, alcune delle quali sfruttate per la preparazione dell'acido
citrico, dell'acido gluconico, degli antibiotici, degli enzimi, ecc. Anche nel
terreno hanno luogo numerose fermentazioni: le principali sono le fermentazioni
delle sostanze azotate e la degradazione della cellulosa, reazioni tutte della
massima importanza per la conservazione del valore agronomico del terreno, in
quanto assicurano la chiusura dei cicli del carbonio e dell'azoto.
FERMENTAZIONE ACETICA
La fermentazione acetica, caratterizzata dalla trasformazione, in
presenza di aria, dell'alcool etilico per effetto di batteri acetici o
acetobatteri, viene sfruttata per la fabbricazione dell'aceto, mentre è causa
di inconvenienti se si verifica nella preparazione di bevande come vino e
sidro.
FERMENTAZIONE ALCOOLICA
La fermentazione alcoolica permette la trasformazione degli zuccheri
fermentescibili a opera di lieviti (saccaromiceti) in alcool e biossido di
carbonio, con liberazione di calore, secondo la reazione:
C6H12O6 D 2C2H5OH + 2CO2 + 22 kcal.
Si formano anche composti secondari, i più importanti dei quali sono la
glicerina, l'acido succinico, l'acido acetico, gli alcooli amilici (fuselöl).
Questa fermentazione è utilizzata industrialmente per la fabbricazione
dell'alcool e della glicerina, nonché per la preparazione delle bevande
fermentate (vino, birra, sidro, yogurt, ecc.), nella panificazione per la
lievitazione della pasta, nella fabbricazione di talune acquaviti (grappa,
cognac, armagnac, brandy, whisky).
FERMENTAZIONE LATTICA
La fermentazione lattica, con cui viene prodotto acido lattico, compie la trasformazione degli zuccheri per azione dei lattobacilli, in acido lattico accompagnato da altre sostanze, in quantità variabile a seconda delle matrici impiegate. Essa viene anche sfruttata per la fabbricazione di parecchi prodotti caseari (burro, formaggio, yogurt, ecc.) e per la conservazione di numerose derrate vegetali (cavoli, cetrioli, olive, ecc.).
FERMENTO
Può essere considerato un sinonimo di enzima, tuttavia ha ora significato essenzialmente storico. In passato i fermenti si dividevano in solubili, secreti dalle cellule ghiandolari, e figurati, rappresentati dai microrganismi, lieviti o batteri, ritenuti gli agenti essenziali della fermentazione. Gli studi successivi hanno dimostrato che tali fermentazioni non sono dovute ai microrganismi, ma a prodotti solubili del loro metabolismo. La suddivisione perse pertanto un significato e il termine fermento è divenuto sinonimo sempre meno usato di enzima.
FEROMONI
Miscela di sostanze specifiche secrete da un organismo vivente nell'ambiente
per provocare una risposta da altri individui della stessa specie. Avendo un
ruolo essenziale nel processo riproduttivo, i feromoni sessuali di insetti
nocivi (riprodotti per via sintetica) hanno trovato impiego, con vario
successo, nella lotta biologica, con l'uso di apposite trappole o di strategie
di disorientamento e contribuendo a limitare l'uso di insetticidi.
Elemento di transizione, di simbolo Fe e numero atomico 26. Il ferro puro ha durezza compresa tra 4 e 5, è di colore argenteo, duttile e malleabile. A temperatura ambiente e, in generale a temperature inferiori a 768 °C, esso si magnetizza in presenza di campi magnetici anche poco intensi, manifestando caratteristiche ferromagnetiche. Fonde a 1536 °C, bolle a 3000 °C, ha densità relativa 7,86 e peso atomico 55,847. A causa della sua duttilità, era utilizzato sia a scopo decorativo sia nella produzione di armi e utensili già in età preistorica; il più antico reperto rinvenuto, un gruppo di grani di ferro ossidato trovati in Egitto, risale infatti al 4000 a.C. Durante l'età del Ferro, nel I millennio a.C., le tecniche di lavorazione divennero sempre più raffinate e questo metallo sostituì quasi completamente il bronzo, segnando l'inizio della moderna metallurgia. Il ferro è un elemento reattivo: reagisce con gli alogeni (fluoro, cloro, bromo, iodio e astato), con lo zolfo, il fosforo, il carbonio e il silicio. Riscaldato a elevata temperatura, brucia in atmosfera di ossigeno dando l'ossido Fe3O4, che si forma anche quando particelle di metallo si staccano da un pezzo di ferro violentemente battuto, bruciando nell'aria con formazione di scintille o durante la fucinatura a caldo del ferro (ossido delle scaglie). Il ferro brucia anche nel cloro e si unisce a caldo allo zolfo e al carbonio. Riscaldato al calor rosso, decompone il vapore acqueo generando idrogeno; inoltre si scioglie facilmente negli acidi diluiti.Se esposto all'aria umida, esso si corrode e si ricopre di un ossido ferrico idrato rosso-bruno, comunemente detto ruggine, la cui formazione è dovuta a un processo elettrochimico: in presenza di acqua, che fornisce il mezzo elettrolitico, si stabilisce una debole corrente per cui il ferro metallico si decompone e si trasforma in ruggine reagendo con l'ossigeno atmosferico. La reazione è accelerata dalla presenza di ruggine depositata in precedenza sulla superficie. A contatto con molti acidi diluiti, il ferro passa in soluzione liberando idrogeno; non reagisce, invece, con l'acido nitrico concentrato, a causa dell'insorgere di un fenomeno detto passività: il metallo si ricopre di uno strato di ossido che lo protegge dall'attacco degli acidi.
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Un sistema periodico per immagini |
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Immagini sul ferro |
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Fatti e dati dell'elemento ferro |
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FERRO, APPLICAZIONI INDUSTRIALI
Allo stato grezzo di laminazione o di fucinatura, il ferro puro industriale ha un carico di rottura a trazione di 30 kg/mm², un limite di elasticità di 20 kg/mm², un allungamento percentuale di rottura del 25% circa. Le sue caratteristiche di plasticità sono soddisfacenti a freddo, ma subiscono talora notevoli alterazioni a caldo e il metallo presenta una fragilità che ne compromette la fucinabilità. Questa fragilità, dovuta alla presenza di fosforo e anche di ossigeno, può essere eliminata per addizione di manganese. Se il ferro è sufficientemente puro, è dotato di una buona resistenza alla corrosione: la colonna di ferro purissimo di Delhi, del VI sec., non presenta corrosioni benché esposta all'aria aperta. Non è facile delimitare l'utilizzazione specifica dei ferri puri da quella degli acciai extradolci. Per le doti di saldabilità, fucinabilità, trafilabilità, stampabilità, il ferro viene usato per la costruzione di lamiere, di piastre, di bulloni, di fili, di tubi, ecc. Per le buone caratteristiche magnetiche (in particolare per la bassa intensità di campo coercitivo), i ferri industriali allo stato ricotto servono per molte apparecchiature elettromagnetiche, per la costituzione di nuclei di ferro dolce: espansioni polari di elettromagneti, lamierini di macchine elettriche, nuclei di relè, ecc. Il ferro puro viene utilizzato per la fabbricazione di acciai pregiati, comuni o legati, come materia prima nella fusione al crogiolo. La polvere di ferro, di riduzione o elettrolitica, è industrialmente sfruttata nella metallurgia delle polveri per la costruzione di particolari porosi e nell'industria dei prodotti per la saldatura, per la preparazione dei rivestimenti degli elettrodi per la saldatura e il taglio alla fiamma ossiacetilenica.
Nella preistoria il ferro veniva ricavato direttamente dal minerale per riduzione in bassifuochi utilizzando il solo carbone di legna. Il metallo era ottenuto allo stato pastoso e mai liquido: occorreva quindi fucinarlo per liberarlo dalle scorie. Dall'antichità fino al medioevo, il procedimento di preparazione del ferro rimase praticamente invariato. Aumentarono solamente le dimensioni dei forni, che rimanevano tuttavia a funzionamento discontinuo. A partire dalla fine del XIII sec. la metallurgia del ferro si confonde con quella della ghisa e dell'acciaio: la ghisa fu ottenuta inizialmente come sottoprodotto della fabbricazione del ferro e non trovò applicazioni non essendo forgiabile. Poi si trovò modo, in forni più perfezionati, di ottenere il ferro per affinazione della ghisa. Nel XIV sec. apparvero forni a funzionamento continuo per la produzione di ghisa liquida che possono essere considerati gli antenati del moderno altoforno. Ma il forte consumo di carbone di legna nei procedimenti metallurgici danneggiò considerevolmente il patrimonio forestale e provocò severe misure restrittive da parte dei governi di molti paesi. Il carbone di legna venne allora sostituito nella produzione della ghisa da quello fossile e in seguito, quando si realizzò la sua distillazione, con il coke (1735). Il procedimento di puddellaggio, messo a punto verso la fine del XVIII sec., permise la preparazione di ferro puro: fu gradualmente sostituito, nel XX sec., dai moderni processi di fabbricazione dell'acciaio.
Le qualità di ferro d'uso industriale sono generalmente classificate in base al processo di preparazione.
Ferro puddellato, ottenuto per ossidazione della ghisa liquida per mezzo di scoria ferrosa sulla suola di un forno a riverbero.
Ferro fucinato o saldato, fabbricato da metallo allo stato pastoso con rottami riscaldati a oltre 1.200 ºC e lavorato per fucinatura o al laminatoio.
Ferro svedese, preparato da ghisa bianca, e utilizzato come materia prima per la preparazione di acciai di qualità oppure, in ragione della sua buona saldabilità, per ottenere ferro fucinato.
Ferro armco, ferro di qualità particolare caratterizzato da un'alta purezza, da peculiari proprietà magnetiche e da una buona resistenza alla corrosione. È preparato con processo di affinazione al forno Martin-Siemens o al forno elettrico.
Ferro dolce, acciaio extradolce ricotto, utilizzato, ad es., per i nuclei dei circuiti magnetici.
Ferro elettrolitico, preparato per elettrolisi del cloruro di ferro ( II), con anodo solubile di acciaio o di ghisa: è caratterizzato da elevata purezza, ma è fragile a causa dei gas, soprattutto idrogeno, che congloba. Apprezzato per le sue proprietà magnetiche, viene utilizzato per la preparazione di pezzi sinterizzati.
Ferro alluminotermico. Si forma nel corso della reazione esotermica fra l'ossido di ferro e la polvere di alluminio, dopo innesco della reazione per mezzo di una capsula a base di magnesio: questo processo è adoperato per la saldatura delle rotaie in loco.
Ferro da ferropentacarbonile. Qualità di ferro di alta purezza, preparato sotto forma di polvere finissima per decomposizione del ferropentacarbonile gassoso. Si usa in quantità limitata nella metallurgia delle polveri, per la preparazione di particolari che devono essere dotati di elevate caratteristiche magnetiche (ferro dolce speciale). Ferro ridotto. Si prepara allo stato di polvere per riduzione di ossidi, minerali, scaglie, in ambiente gassoso riducente (idrogeno, ossido di carbonio). Una varietà di questo ferro, largamente usata in metallurgia delle polveri, viene ottenuta per riduzione del minerale svedese (magnetite) in crogioli refrattari: si ottengono specie di focacce (spugne di ferro) che vengono poi macinate. Un processo di origine americana (iron process) dà modo di preparare direttamente il ferro per riduzione e polverizzazione del minerale fuso in ambiente riducente.
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Immagini sulla metallurgia del ferro |
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FERROXCUBE
Materiale ceramico ferromagnetico utilizzato per la costruzione di nuclei magnetici, particolarmente in circuiti di elettronica e telecomunicazioni. Il ferroxcube è un materiale contenente ossidi di ferro con altri metalli bivalenti (rame, magnesio, manganese, zinco, ecc.) avente un'elevata permeabilità e bassa forza magnetica coercitiva; si ottengono pezzi di varia forma per stampaggio e successiva sinterizzazione. In radiotecnica e telefonia è usato per nuclei di bobine per filtri o per trasformatori, nei gioghi di deflessione per televisione e nelle antenne interne di radioricevitori; il suo ciclo di isteresi, di forma rettangolare, consente anche di realizzare i nuclei di ferrite degli elementi di memoria binari.
FERTILIZZANTI
Sostanze di origine naturale o chimica che aumentano la produttività dei terreni
coltivati, apportando ai vegetali gli elementi necessari al loro sviluppo. Gli
elementi che costituiscono i fertilizzanti appartengono a tre categorie:
principi attivi (azoto, fosforo e potassio), che entrano nella composizione dei
vegetali; oligoelementi (ferro, manganese, rame, zinco e boro), che favoriscono
lo sviluppo delle piante; correttivi (composti a base di calcio, magnesio e
zolfo), che migliorano le caratteristiche dei terreni.I prodotti di origine
sintetica presenti sul mercato possono essere semplici, se contengono un solo
principio attivo, oppure complessi se ne contengono due (fertilizzanti binari)
o tre (fertilizzanti ternari).I principali tipi di fertilizzanti sono quelli
detti superfosfatici (ottenuti per trattamento di roccia fosfatica con acidi, a
dare fosfati calcici solubili in acqua), i fosfati d'ammonio (ottenuti da
ammoniaca ed acido fosforico) ed i fertilizzanti complessi, ottenuti dal
trattamento di minerali fosfatici con acido solforico e acido nitrico, cui
vengono aggiunti fertilizzanti potassici. Tra i fertilizzanti potassici
dominano il cloruro e il solfato.
In un terreno sono importanti le caratteristiche chimiche, cioè le
percentuali di azoto, fosforo, potassio contenuti nell’humus, ed inoltre il
grado di acidità od alcalinità che regolano l’assorbimento delle sostanze
nutritive. Anche le caratteristiche fisiche sono importanti, cioè la porosità,
la capillarità che permettono il movimento di aria ed acqua. Il terreno non
deve essere né troppo leggero, per non perdere acqua, né troppo pesante, per
essere aerato a sufficienza.
I materiali per migliorare il terreno sono la torba e composti sintetici,
contenenti azoto, fosforo, potassio ed inoltre Mg, Ca, S, e tracce di Fe, B,
Mn, Cu, Cl, Zn. Quando uno o più elementi mancano, si manifestano forme di
carenza nutrizionale.
Il fertilizzante di base è sempre organico, e per il dosaggio è determinante il
contenuto in azoto, perché la sua concentrazione nel terreno varia più
rapidamente degli altri elementi.
Le composizioni dei fertilizzanti si conoscono da quattro numeri
caratteristici, che indicano nell’ordine la quantità di azoto, fosforo come
P2O5, potassio come K2O, magnesio come MgO.I fertilizzanti azotati contengono
azoto sotto forma di nitrato ammonico, nitrati, cianammide, urea.I
fertilizzanti con azoto come nitrato di ammonio non devono essere conservati
assieme a fertilizzanti con calcare perché dalla reazione si ottiene ammoniaca
che volatilizza.
FIAMMA
La fiamma è il fenomeno
che si manifesta nella zona di contatto di due gas che reagiscono tra loro
sviluppando calore. I liquidi e i solidi generano una fiamma, detta di diffusione,
solo quando, per la temperatura raggiunta durante la combustione, si liberano
dei gas combustibili. I combustibili gassosi possono essere premescolati con
aria o ossigeno in modo da ottenere una combustione completa. La fiamma può
essere laminare, caratterizzata da un fronte di fiamma regolare e ben
definito, oppure turbolenta, con fronte variabile e frastagliato, pieno
di vortici, che produce molto calore per unità di volume. Generalmente la
fiamma è accompagnata dall'emissione di luce di intensità e colore dipendenti
dalla natura dei due gas che reagiscono. Le fiamme di diffusione degli
idrocarburi sono di solito molto luminose per la presenza di particelle di
carbonio incandescenti responsabili della caratteristica colorazione giallastra
della fiamma, la cui luminosità dipende anche dalla temperatura.
Nella fiamma esistono diverse zone distinte per luminosità e temperatura; per es. in un becco Bunsen o in una candela si osservano una zona centrale detta fredda, costituita da gas incombusto, una zona centrale molto luminosa detta riducente, in cui avviene una combustione parziale, e una esterna molto calda e poco luminosa detta ossidante, in cui si completa la combustione.
A lunga fiamma è la denominazione dei carboni fossili ad alto tenore in materie volatili (più del 35%), perché bruciano con fiamma molto lunga e non sono adatti alla produzione di coke. Si suddividono in carboni grassi, con alta percentuale di bitumi e idrocarburi pesanti, e carboni magri [secchi], con bassa percentuale di bitumi e idrocarburi pesanti e che non si agglutinano affatto ma danno ceneri pulverulente.
A corta fiamma è la denominazione dei carboni fossili che danno luogo alla formazione di una ridotta quantità di sostanze volatili. Contengono materie volatili in percentuali inferiori al 25%; sono anch'essi suddivisi in grassi e magri a seconda del contenuto percentuale di bitumi e idrocarburi pesanti.
FIAMMA, RITARDANZA
DI
La necessità di prevenire gli incendi ha dato luogo a normative che limitano
l'uso di materiali facilmente infiammabili nell'edilizia e in altri settori
(arredamenti, tessile, etc.). Poiché molti polimeri bruciano facilmente, sono
in continuo studio tecniche che consentono di impedire o almeno di ritardare la
propagazione delle fiamme. Sono state individuate a questo scopo due strade
principali, l'aggiunta di additivi o la modifica della struttura molecolare del
polimero stesso. La prima strada è preferita nella fabbricazione di oggetti,
con l'uso di ossidi di antimonio, allumina, fosfati e composti organici anche
clorurati o bromurati, la seconda ha trovato impiego nei prodotti tessili per
arredamento. Per misurare il grado di ritardanza alla fiamma sono stati
elaborati test specifici, come il L.O.I. (Low Oxygen Index), che misura la
concentrazione minima di ossigeno necessaria per mantenere la combustione del
materiale in esame.
FIAMMIFERO
Bastoncino di legno o di cartone, o lucignolo impregnato di cera, che porta a un'estremità una sostanza atta a infiammarsi per frizione su superficie ruvida oppure su una superficie preparata con adatta miscela. I primi fiammiferi, fabbricati a Parigi nel 1805, erano costituiti da bastoncini di legno ricoperti a una estremità di una miscela di zolfo, zucchero e clorato potassico e si accendevano per immersione in acido solforico. Solo nel 1840 vennero prodotti i primi fiammiferi che si accendevano per sfregamento, la cui capocchia era formata da clorato potassico, trisolfuro di antimonio e amido. In seguito il trisolfuro di antimonio venne sostituito da fosforo bianco, ma, data l'alta tossicità di questa sostanza, essa venne a sua volta sostituita da fosforo rosso, molto meno velenoso. I fiammiferi comuni oggi in uso sono a base di fosforo, mentre quelli detti di sicurezza o svedesi (perché fabbricati per la prima volta in Svezia nel 1855 da C. F. Lundström) hanno la capocchia costituita di sostanze ossidanti (clorato potassico, bicromato potassico, ecc.) e si accendono solo su una superficie ricoperta di sostanze combustibili (fosforo rosso, solfuro d'antimonio, ecc.) miscelate a un abrasivo. Tipi speciali di fiammiferi sono quelli controvento, la cui capocchia, lunga e grossa, è formata da sostanze che bruciano con fiamma molto viva, quelli resistenti all'acqua e quelli che bruciano senza fiamma.
FIBRA
Forma di un solido con elevato rapporto lunghezza/diametro. Accanto alle fibre
naturali (lana, cotone, seta, lino, etc.) sono state sviluppate prima le fibre
artificiali, ottenute per trasformazione chimica di polimeri naturali come la
cellulosa, quindi numerose fibre sintetiche (poliestere, acriliche, poliammidi,
etc.). Sono state ottenute per sintesi anche fibre elastomeriche, generalmente
a base di poliuretani, e fibre resistenti alla fiamma, con l'inserimento nella
catena polimerica di gruppi contenenti fosforo, azoto o alogeni. Accanto al
prevalente uso tessile, sono state sviluppate fibre per uso industriale. In
questo ambito hanno trovato spazio fibre di natura inorganica, come le fibre di
vetro e le fibre di carbonio, che trovano largo impiego come rinforzo nei
materiali compositi. Le fibre di vetro si ottengono per filatura di una massa
vetrosa fusa, mentre le fibre di carbonio si ottengono carbonizzando ad alta temperatura
in atmosfera riducente fibre di poliacrilonitrile (PAN) o particolari peci da
residui petroliferi.
FIBRE SINTETICHE
Le fibre sintetiche, a differenza delle fibre artificiali
per le quali si ricorre come materia prima a un derivato naturale, sono prodotti
di sintesi chimiche. L'idea base di questa fabbricazione fu la riproduzione per
sintesi delle catene proteiche costituenti la lana (a-cheratina) e la seta
naturale (b-cheratina). Un gruppo di ricercatori della società americana Du
Pont de Nemours, diretto da W. H. Carothers, riuscì a ottenere una poliammide
chiamata nailon che trovò in seguito applicazioni industriali molto importanti.
Le caratteristiche più importanti delle diverse fibre sintetiche sono una
grande tenacità, l'idrorepellenza (che consente di realizzare tessuti che non
assorbono le macchie e che, dopo il lavaggio, riprendono la forma primitiva
senza esser sottoposti a stiratura), una notevole termoplasticità, qualità
apprezzata in particolare per la fabbricazione di filati e di tessuti
testurizzati, che offrono eccezionale resistenza al calore. Tutte le fibre
sintetiche sono costituite da un grande numero di molecole di monomero e, a
seconda della materia prima utilizzata e del processo di fabbricazione, vengono
suddivise in fibre di policondensazione o policondensati e in fibre di
polimerizzazione o polimeri.
Fibre di policondensazione o policondensati. Furono prodotte per prime;
comprendono le fibre poliammidiche, poliesteri e poliuretaniche. Le poliammidi
(la più nota è il nailon) sono il prodotto di condensazione tra acido adipico
ed esametilendiammina, entrambi realizzati per sintesi. Si ottiene dapprima il
cosiddetto sale nailon, che viene poi polimerizzato, ad alta temperatura e
pressione in autoclave, a poliesametilenadiadipammide, che si presenta come una
resina bianca. Questa, opportunamente sagomata, costituisce il polimero, che
viene prima fuso e poi fatto passare a pressione attraverso i fori di una
filiera d'acciaio, a circa 300 ºC; i fili si solidificano per raffreddamento e
infine vengono bobinati. L'estrusione della pasta è effettuata a grande
velocità (circa 1.000 m/min). Dopo la filatura, il filo deve subire uno stiro a
secco con un rapporto da 4 a 4,5; questa operazione meccanica, eseguita su un
telaio analogo al filatoio tradizionale, ha la funzione di orientare lungo
l'asse del filo le catene molecolari che lo compongono, allo scopo di conferire
al filo una notevole tenacità (superiore a quella della seta naturale). Altre
fibre poliammidiche ottenute con il medesimo procedimento sono il perlon di
fabbricazione tedesca; il rilsan di fabbricazione francese e prodotto partendo
dall'acido undecilenico ottenuto dall'olio di ricino; l'urylon di fabbricazione
giapponese, che utilizza l'olio di balena; il delfion e il lilion prodotti in
Italia. Delle fibre poliesteri la più nota è il terylene, di realizzazione
inglese, ottenuto dal glicol etilenico condensato con il tereftalato
dimetilico. Mediante policondensazione si produce un polimero ad alto peso
molecolare (15.000) che viene sottoposto a filatura a secco seguendo la stessa
tecnica usata per la fabbricazione del nailon; è indispensabile procedere allo
stiro del filo per orientare le catene molecolari. Prodotti analoghi vengono
fabbricati in Francia con il nome di tergal, negli Stati Uniti con il nome di
dacron e in Italia con il nome di terital. Le fibre poliuretaniche, come il
lycra, prodotto negli Stati Uniti dalla Du Pont de Nemours, sono realizzate per
policondensazione del furfurolo su isocianato: si tratta di una fibra
caratterizzata da un potere di allungamento e resistenza superiori a quelli
delle fibre elastiche normali, utilizzata per la fabbricazione di tessuti
elastici. Molto diffuso è anche il perlon U di produzione tedesca.
Fibre di polimerizzazione o polimeri. Ne esistono tipi differenti: le fibre poliviniliche, le più semplici fra quelle sintetiche, sono ottenute per polimerizzazione del cloruro di vinile, prodotto, per es., per azione del cloro sull'acetilene. Il polimero è sciolto in una miscela di solfuro di carbonio e acetone e quindi filato con lo stesso procedimento usato per i fili di acetato di cellulosa; dopo la fabbricazione i fili vengono stirati. Queste materie prime costituiscono i filati e le fibre rhovyk, fibravyl e thermovyl fabbricati in Francia; il movil prodotto in Italia. Si possono produrre altre fibre polimerizzando una miscela di cloruro di vinile e acetato di vinile (fibre vinyon). Le fibre poliacriliche, come l'orlon, prodotto negli Stati Uniti dalla Du Pont de Nemours, si ottengono per polimerizzazione in emulsione acquosa dell'acrilonitrile; il poliacrilonitrile viene sciolto e quindi filato a secco o per precipitazione in un bagno. In Francia si producono fibre analoghe con il nome di crylor, in Inghilterra sotto il nome di courtelle e in Italia di leacril e di velicren. Al gruppo dynel, vynion N, acrilan appartengono le fibre prodotte realizzando copolimeri di cloruro di vinile e di acrilonitrile. Altre fibre (velon e saran) vengono fabbricate polimerizzando il cloruro di vinilidene. Tra le fibre sintetiche recentemente apparse sul mercato e ottenute dall'etilene (fibre polietileniche) o dal propilene (fibre polipropileniche) la più conosciuta è il meraklon, creata dalla società italiana Polymer per polimerizzazione del propilene isotattico; questa fibra si fila come le poliammidi.
FILATURA
Lo stadio di produzione di un filo continuo o di un fascio di fibre consistente
nella trasformazione in filamenti del polimero fuso o disciolto in appositi solventi
per passaggio attraverso un piattello perforato detto filiera. Nella filatura
del vetro fuso si adoperano filiere di platino rodio e si opera a 1200°C circa.
FILM
Una notevole percentuale delle materie plastiche prodotte nel mondo sono
trasformate in film, cioè in fogli di spessore non superiore a 200 µm. I film
vengono utilizzati principalmente nel settore dell’imballaggio dove, a seconda
dei casi, è richiesta resistenza meccanica, trasparenza, impermeabilità ai
liquidi e/o ai gas. Durante la fabbricazione, le catene di polimero subiscono
un processo di orientamento in direzione longitudinale e spesso anche
trasversale (film orientati e biorientati), che influisce profondamente sulle
proprietà meccaniche del film nelle varie direzioni. L’impermeabilità è
particolarmente importante nel caso dell’imballaggio alimentare, dove è
necessario assicurare freschezza e igienicità. Se non è possibile ottenere
tutte le proprietà volute con un solo materiale, sono state sviluppate tecniche
di fabbricazione di materiali multistrato come la coestrusione o la
laminazione. Applicazioni più pregiate di film polimerici sono nel campo dei
supporti per registrazione ottica e magnetica e nella componentistica
elettronica. In questo caso è molto importante la stabilità dimensionale.
FILTRAZIONE
Nell'accezione più comune in ambito chimico: operazione che consiste nel
separare una fase solida dispersa in un liquido o un gas. La dispersione viene
fatta passare su un mezzo poroso (filtro) che lascia transitare il liquido o
gas e trattiene il solido. Per analogia il termine viene talvolta utilizzato
per la separazione di sostanze, di solito inquinanti, presenti in piccola
quantità in liquidi o gas, ottenuta facendo passare il fluido attraverso un
mezzo dotato di siti in grado di adsorbire il contaminante.
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Consigli di lettura
| Premi Nobel per la Chimica | Chimica, Epistemologia, Etica | La chimica di Primo Levi |