L’eredità di Oliver Sacks e il suo legame con la Chimica attraverso Zio Tungsteno
Oliver Sacks, l’apprezzato autore di “Zio Tungsteno”, ci ha lasciato il 30 agosto 2015. Il libro narra i ricordi della sua infanzia alla scoperta dei metalli, guidato dallo zio Dave, un fabbricante di lampadine.
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Le proprietà uniche del tungsteno
Il tungsteno, con numero atomico 74, è un metallo di transizione con numeri di ossidazione che vanno da +6 a -4. Ha un punto di fusione eccezionalmente alto di 3422°C. Questo metallo grigio-bianco presenta un’eccellente resistenza alla corrosione ed è poco attaccato dagli acidi minerali.
Il tungsteno si trova naturalmente nei minerali wolframite e scheelite. Nel 1783, i fratelli spagnoli José e Fausto Elhujar isolano il tungsteno per la prima volta. Oggi viene prodotto industrialmente per riduzione dell’ossido di tungsteno.
Applicazioni e utilizzo del tungsteno
Una delle leghe importanti del tungsteno è il carburo di tungsteno, utilizzato per fabbricare ogive di proiettili penetranti durante la Seconda Guerra Mondiale. Questo metallo è noto come “metallico duro” ed è ampiamente utilizzato nella fabbricazione di utensili al posto degli acciai.
Il tungsteno e le sue leghe trovano impiego in una varietà di settori, come l’industria aerospaziale, la produzione di tubi elettronici, resistenze e punti di contatto elettrici. È anche il metallo usato per i filamenti delle lampadine a incandescenza.
Lampadine a incandescenza: un’icona della luce artificiale
Le lampadine a incandescenza hanno illuminato il mondo per oltre un secolo, basandosi sull’irraggiamento di fotoni generato dal surriscaldamento di un elemento metallico attraverso la corrente elettrica. La legge di Stefan-Boltzman spiega il principio alla base di questo fenomeno, evidenziando la relazione tra l’energia irradiata e la temperatura del corpo nero.
L’eredità di Oliver Sacks e la sua narrazione legata al tungsteno ci permettono di apprezzare le meraviglie della Chimica e del suo impatto nella nostra quotidianità.
La Scoperta del Filamento di Tungsteno nelle Lampadine
Un corpo nero emette energia in modo crescente all’aumentare della sua temperatura, come definito dalla costante di Stefan-Boltzmann. La legge di Wien, d’altra parte, indica la lunghezza d’onda λmax in cui si ha la massima emissione radiativa di un corpo nero a una data temperatura T.
Fin dai primi tempi, la scelta del filamento adeguato per le lampadine ha suscitato numerose sperimentazioni. Materiali come il platino, le fibre vegetali carbonizzate e le lamine di carbonio sono stati proposti, ma la loro durata limitata e l’efficienza ridotta hanno reso necessaria un’alternativa.
Nel 1903, l’innovatore statunitense William David Coolidge ha introdotto il filamento di tungsteno nelle lampadine. Riscaldato tramite corrente elettrica, il tungsteno raggiunge una temperatura di circa 2400 °C, inferiore al suo punto di fusione. Il filamento, come qualsiasi corpo caldo, emette una radiazione con uno spettro continuo simile a quello di un corpo nero. A questa temperatura, il picco di emissione ricade nel vicino infrarosso, con solo circa il 5% della radiazione risultante visibile come luce.
Nonostante l’efficienza relativamente bassa, appena del 5%, l’introduzione del filamento di tungsteno ha rivoluzionato l’illuminazione. La scoperta di un modo efficace per produrre luce ha avuto un impatto significativo sulla qualità della vita umana, risalendo addirittura ai tempi dell’Homo Erectus. Il controllo del fuoco e la conseguente possibilità di illuminazione hanno portato a una serie di benefici e utilizzi che hanno migliorato radicalmente lo stile di vita delle persone.
