SINTESI DI OPALE

“E’ la più bella gemma che splende come fuoco del granato, porpora brillante dell’ametista ed il

colore verde mare dello smeraldo, tutti scintillanti insieme, una incredibile unione”.

PLINIO IL VECCHIO

L’opale (SiO2 +nH2O) ,minerale amorfo(va considerato come una sostanza liquida ad altissima viscosità,quindi non può modificare la propria forma),è composto da microscopiche sfere di silice,immerse in un gel a sua volta di silice, le quali particelle, a causa di repentini raffreddamenti e compressioni esercitate, si dispongono in reticolati ordinati. Ogni opale irradia lampi di colori sgargianti se colpiti da luce (tale peculiarità è detta OPALESCENZA,infatti “opale” deriva dal termine latino “opalus” che vuol dire “vedere un cambiamento di colore”). Tale fenomeno avviene poiché la luce viene diffratta,rifratta e riflessa dalle particelle riproducendo tutti i colori dello spettro a noi visibile.

Tuttavia ogni opale possiede un proprio colore dominante determinato dalle dimensioni delle microsfere:quelle di grandezza maggiore originano un colore rosso, poco a poco che decrescono,invece, originano un colore blu.

Attualmente l’uomo riesce a sintetizzare l’opale in laboratorio. Lo scopo è il miglioramento della

conoscenza sui materiali naturali, tentando così di poter applicare determinati fenomeni propri della natura alla

nostra vita quotidiana (utilizzando l’opalescenza, si potrebbero costruire dispositivi funzionanti con lampi di luce e non più con elettroni). Intanto però è necessario che si comprenda esattamente il comportamento della

luce all’interno dei cristalli fotonici dell’opale.

La prima fase dell’esperimento constata nella sintesi in laboratorio del’ ”La regina di tutte le gemme”, come

Shakespeare definì l’opale. L’obiettivo è la costruzione di una nanostruttura che sia molto simile a quella naturale; l’ultima fase è la visione della struttura tramite l’utilizzo

del microscopio elettronico SEM.

IN LABORATORIO: Prima fase: - polimerizzazione(s’intende il processo con cui piccole

molecole,monomeri, si legano tra loro per formare una grossa molecola,polimero) a temperatura costante e controllata(70-80°C ) di 3mL di metilmetacrilato che viene introdotto in un pallone con refrigerante in vetro all’interno del quale si trovano 16mL di H2O già portata alla temperatura di 70-80°C. La grandezza delle sfere prodotte dipende dalla temperatura che viene mantenuta e dalla loro concentrazione. In fine si aggiungono 0.016g di metilpropionamide il quale è un “attivatore” che serve a dare inizio alla reazione che porterà alla polimerizzazione. Dopo 40 minuti si può porre parte della soluzione in provette e porle in centrifuga a 5000 giri/minuto per 15 minuti. Rimossa l’acqua di scarto dalle provette e fatte opportunamente essiccare, si ottengono irridescenze che variano al modificarsi dell’inclinazione della provetta alla luce.

FORMULA CHIMICA FINALE:

• Il polimetilmetacrilato (PMMA) è una materia plastica composta da una serie di polimeri di metacrilato di metilene ottenuti da una polimerizzazione radicalica;

H CH3 POLIMERAZIONE RADICALE CH3

C C [ CH2 C ]n

H C O C O O O CH3 CH3

metilmetacrilato polimetilmetacrilato

Che cosa è una polimerizzazione radicalica?

Una polimerizzazione radicalica è una diversa tipologia di polimerizzazione a catena, così definita perché ogni passaggio dipende da quello precedente. Il meccanismo della polimerizzazione radicalica prevede la formazione di radicali liberi a partire da un iniziatore radicalico(molecola che si decompone tramite una reazione omolitica di un legame). Nel processo di propagazione, che segue quello di attivazione in ogni polimerizzazione, il radicale reagisce con un altro monomero, costruendo infine una catena di monomeri legati che prende il nome di polimero.

Alle prese con il SEM:microscopio elettronico a scansione.Un microscopio elettronico utilizza come fonte di luce un fascio di elettroni, differenziandosi così da quello ottico. Esistono due tipi di microscopi elettronici : a trasmissione e a scansione(SEM). Nel SEM gli elettroni non attraversano il campione da esaminare, come invece avviene in quello a trasmissione, ma sono riflessi dalla superficie del campione. Tale microscopio è dotato di un potere di risoluzione pari a circa 10nm(inferiore rispetto a quello a trasmissione che è di circa 0.2nm) ma è in grado di fornire rappresentazioni tridimensionali.

Nella seconda fase dell’esperimento si è potuto osservare il risultato della sintesi degli opali in laboratorio utilizzando il SEM, constatando che la nanostruttura degli opali sintetici era quanto più simile a quella naturale; si osservò,infatti, che le particelle si erano disposte in modo assolutamente ordinato formando file di esagoni perfetti.

Così si conclude la nostra esperienza in laboratorio caratterizzata da pazienza,

precisione e passione; ci siamo divertite a metterci alla prova con una materia di

studio,quale la chimica, che per la maggior parte di noi era stata conosciuta come

materia esclusivamente teorica. Alla fine ,anche se con qualche incidente di

percorso soprattutto con la bilancia elettronica analitica, possiamo affermare che

l’esperimento è riuscito.

”Quando la natura finì di dipingere i fiori, di colorare gli arcobaleni e di tingere le piume degli uccelli, ripulì la tavolozza dei colori e li mescolò negli opali”.

Du Ble.

Esperienza opali:Sacchi Diana, III A, Liceo Classico E. Montale, San Donà di Piave, Venezia.