Edizione 2010

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Specchio delle mie brame ...

Tutti sappiamo che i metalli sono lucenti e riflettono la luce e che la maggior parte di essi non sono colorati (eccetto l'oro e il rame), cosicché quando sono illuminati possiedono il tipico aspetto “argenteo”. Questa proprietà è sfruttata da lungo tempo per la produzione degli specchi, le cui prime versioni erano semplici lastre di argento, rame o bronzo. Con il passare del tempo gli specchi sono stati prodotti accoppiando una sottile pellicola metallica a una lastra di vetro. In particolare oggi si deposita un sottile strato di argento a partire da suoi sali disciolti in acqua.
La proprietà di riflettere la luce è tipica dei metalli massicci: se essi sono prodotti in forma di polvere abbastanza fine, spesso quest'ultima risulta di colore nero. Tuttavia, è possibile ottenere, con metodi chimici e talvolta anche fisici, particelle metalliche piccolissime, di dimensioni variabili fra uno e cento nanometri (miliardesimi di metro). Singolarmente esse sono invisibili a occhio nudo e possono essere osservate solo con potenti microscopi elettronici.
 

 
 
Fotografia al microscopio elettronico a trasmissione in alta risoluzione (HRTEM)di una nanoparticella metallica.
Il suo diametro è di circa 3 nm (1 nm = un milionesimo di millimetro). Le righe scure sono file di atomi.
Il cerchietto rosso mette in evidenza un atomo individuale, che appare come un granellino sferico scuro.
 

Se potessimo realizzare una collana di particelle metalliche da tre nanometri, come quella della figura, ce ne vorrebbero più di trecentomila in fila per arrivare alla lunghezza di appena un millimetro! Le nanoparticelle sono così piccole che quando vengono introdotte in un liquido adatto si disperdono tanto bene che esso appare perfettamente trasparente ad occhio nudo, come se le nanoparticelle fossero sciolte.
Alcuni tipi di nanoparticelle sono colorate, come quelle d'oro e d'argento, che assumono colori brillanti. Questo fenomeno dipende dal fatto che ogni singola nanoparticella contiene un numero relativamente piccolo di atomi. Così, l'oro forma nanoparticelle di colore rosso, viola, o blu e l'argento nanoparticelle di colore giallo. Queste ultime possono essere preparate con un metodo simile a quello per la produzione di uno specchio di argento, salvo l'aggiunta di agenti chimici stabilizzanti, come alcuni polimeri, sali o altre sostanze, le cui molecole ricoprono la superficie delle nanoparticelle e impediscono loro di toccarsi direttamente e diventare più grandi.
 

 

Infatti tutte le nanoparticelle, di qualunque materiale, tendono ad agglomerarsi per formare particelle più grandi, così come molte gocce d'acqua piccole tendono ad unirsi per formare poche gocce grandi. Per questo, è necessario dotarle di un “guscio” protettivo, che le mantenga separate.
 

Cosa vediamo oggi

Nell'esperimento proposto verrà prodotta una pellicola di argento sulla superficie di un recipiente di vetro, ottenendo uno specchio, a partire da un sale d'argento sciolto in acqua trattato con uno fruttosio. Il fruttosio trasforma gli ioni Ag+ (atomi di argento che hanno perso un elettrone) presenti nel sale di partenza negli atomi di argento presenti nel metallo (reazione di riduzione). Lo stesso procedimento, condotto in presenza di un polimero, porta alla produzione di nanoparticelle di argento gialle. In questo secondo caso gli atomi di argento prodotti nella reazione si aggregano fra loro solo fino a formare le nanoparticelle, la cui crescita oltre certe dimensioni è impedita dal polimero, per cui non può formarsi metallo massiccio e non si osserva lo specchio.
 

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Avviso importante
Questa scheda è puramente illustrativa. L’Università di Padova avverte che essa non deve essere usata come fonte di informazioni per eseguire o far eseguire gli esperimenti descritti. Chiunque utilizzi le informazioni contenute nella scheda per questo o qualunque altro scopo lo fa sotto la propria, piena ed esclusiva responsabilità. L’Università di Padova non risponde di eventuali errori ed omissioni nelle informazioni riportate nella scheda né di alcuna conseguenza derivante da qualunque tipo di uso di tali informazioni.

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