Dall'armadio alla scatolaPiaccametro
Un piaccametro o pH-metro è un apparecchio elettronico usato per misurare il pH di un liquido. Può essere equipaggiato anche con sonde particolari adatte alla misura del pH di campioni solidi e semi-solidi. Un tipico piaccametro consiste di una sonda (un elettrodo a vetro) collegata ad un dispositivo elettronico che raccoglie il segnale della sonda, calcola il valore di pH corrispondente e lo rappresenta su un display.
I primi piaccametri commerciali vengono prodotti nei tardi anni trenta negli Stati Uniti da Arnold Orville Beckman e in Danimarca dalla ditta Radiometer. Beckman era assistente presso il California Institute of Technology quando gli fu chiesto da Glen Joseph, chimico di un laboratorio della California Fruit Growers Exchange, di realizzare uno strumento capace di misurare rapidamente l'acidità del succo di limone. L'invenzione di Beckman portò alla nascita della società Beckman Instruments, divenuta in seguito Beckman Coulter.
Oggi i piaccametri variano in tipologia da semplici apparecchi portatili simili a grosse penne a sfera dal costo di qualche decina di euro fino a complesse apparecchiature da laboratorio con possibilità di montare diverse sonde e interfacciarsi a computer. Sono inoltre disponibili sonde per applicazioni speciali e per campioni o ambienti lavorativi difficili. Una categoria particolare di pH-metri sono quelli cateterizzati per uso sanitario; si usano solitamente nella rilevazione del pH gastrico nelle indagini cliniche di interesse gastroenterologico, spesso in congiunzione con un registratore digitale del segnale, rimanendo in posizione per 24 ore.
L'evoluzione del pH-metro attraverso qualche esempio
FIG. 1 - Ph-metro di Beckman (primo modello) anni 40-50 ca., Misure Altezza x Lunghezza x Larghezza (mm): 255x210x285 ca.
FIG. 2 - Ph-metro Beckman, SIMUS - Collezioni del Centro servizi CUTVAP (Donazione ARPAT) 1950 ca. Beckman Instruments Inc. South Pasadena, California, USA; Alluminio, bachelite, metallo, metallo cromato, plexiglas, rame; Misure Altezza x Lunghezza x Larghezza (mm): 193x240x285
FIG. 3 - Ph-metro “CL/2”, SIMUS - Collezioni del Centro servizi CUTVAP (Collezione strumento di Fisiologia), 1950 ca., Cassinelli & C. Milano, Italia; Alluminio, bachelite, metallo verniciato, plexiglass; Misure Altezza x Lunghezza x Larghezza (mm): 50x110x125
FIG. 4 - Ph-metro “115 A” con elettrodo, SIMUS - Collezioni del Centro servizi CUTVAP (Collezione strumenti di Fisiologia), 1960 ca., Photovolt Corporation – Martelli, New York, USA – Firenze, Italia; Alluminio, plastic, plexiglass; Misure Altezza x Lunghezza x Larghezza (mm): 125x350x132
FIG. 5 - Ph-metro Metrohm E300B, SIMUS - Collezioni del Centro servizi CUTVAP, 1960 ca., Metrohm, Herisau, Svizzera; Metallo cromato, metallo verniciato, plastica, plexiglass; Misure Altezza x Lunghezza x Larghezza (mm): 222x210x325
FIG. 6 - Ph-metro WTW, SIMUS - Collezioni del Centro servizi CUTVAP (Collezione strumenti di Ginecologia, Ostetricia e Pediatria), 1950 ca., WTW Wissenchaftlich Technische Werkstätten, Weilheim Obb., Germania; Bachelite, metallo cromato, plastica, vetro; Misure Altezza x Lunghezza x Larghezza (mm): 145x242x150
FIG. 7 - Moderno ph-metro (Source: Open University of Sri Lanka, 2014 Author: Gihan Jayaweera CC-BY-SA-3.0)
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Il grafico che segue illustra l'andamento della curva rappresentante la dimensione di alcuni spettrometri (presi ad esempio) in relazione al procedere del tempo:
Quartz photoelectric spectrophotometer, Cary & Beckman, 1941
Spettrofotometro
Lo spettrofotometro è stato inventato nel 1940 da Arnold J. Beckman. Prima di questa data, il processo di analisi chimica era un'impresa lunga, che spesso richiedeva l'impiego di settimane per completarsi e con solo il 25% di precisione. L'introduzione dello spettrofotometro ridusse il tempo a pochi minuti, portando al 99,99% di precisione nell'analisi.
I problemi di prestazioni dei primi spettrofotometri furono superati grazie a modifiche successive che videro la progettazione di un modello b che usava un cuneo di quarzo invece di un prisma di vetro ( con cui migliorarono le funzioni dei dispositivi ultravioletti), e poi di un modello C con cui fu aumentata la risoluzione della lunghezza d'onda nell'ultravioletto. Nel 1941 fu introdotto un nuovo modello, noto come il modello DU, prodotto con una lampada a idrogeno e altri miglioramenti che lo lasciarono invariato più o meno fino alla seconda metà degli anni '70.
Nel 1981, la Cecil Instruments ha prodotto uno spettrofotometro controllato da un microprocessore, un dispositivo automatico, con maggiore velocità e più affidabile rispetto le altre versioni ad esso contemporanee. Nel 1990 è stato poi aggiunto un software esterno che fornisce controllo del PC e un display informativo con gli spettri. Oggi, lo sviluppo dello strumento continua, con applicazioni che vanno dalla scienza alla medicina, fino all'indagine criminologica.
Qui sopra: Spettrofotometro a fluorescenza, SIMUS - Collezioni del Centro servizi CUTVAP (Collezione di strumenti di Ginecologia, Ostetricia e Pediatria), 1972, Optica Milano, Italia; Alluminio, metallo sbalzato, plastica, plexiglass; Misure Altezza x Lunghezza x Larghezza (mm): 270x600x360
Qui sotto:Spettrofotometro UV-Vis Thermo Scientific, Helios Omega, anni 2000. Author: Viv Rolfe CC-BY-SA 4.0.
Qui sopra: Potenziometro “Jonosis”, SIMUS - Collezioni del Centro servizi CUTVAP (collezione strumenti di Oculistica) 1954, SIS – V. Manassi & C. Milano, Italia; Bachelite, metallo cromato, plexiglass Misure Altezza x Lunghezza x Altezza (mm): 190x385x270
A destra, potenziometro digitale attualmente in commercio
Potenziometro
Dispositivo che consente la misurazione di differenze di potenziale elettrico o di forze elettromotrici per confronto con una forza elettromotrice campione e senza che venga assorbita corrente dalla sorgente della tensione da misurare; tale confronto è effettuato applicando la forza elettromotrice campione e quella da misurare alle estremità di un resistore (lineare o circolare) provvisto di un contatto strisciante (cursore) in modo da risultare in opposizione e regolando il cursore in modo che si abbia uguaglianza, segnalata da un galvanometro, tra la forza elettromotrice incognita e la tensione al cursore, facilmente calcolabile.
Con lo stesso nome viene chiamato il resistore con cursore (generalmente provvisto di asse e manopola di comando) usato nel dispositivo precedente, che, realizzato in molte forme costruttive, è largamente usato in elettrotecnica ed elettronica per ridurre a una data frazione, variabile, la tensione fornita da un generatore, e, analogamente, per ridurre la tensione di segnali elettrici, e quindi, per es., come regolatore del guadagno di amplificatori, in partic. come regolatore del volume sonoro di amplificatori elettroacustici, radioricevitori, ecc.
Cromatografo
L'invenzione della cromatografia viene attribuita al biochimico russo Mikhail Cvet nel 1906 quando riuscì, con questa tecnica, a separare la clorofilla da un estratto vegetale. Cvet procedette ponendo una piccola quantità di estratto alla sommità di una colonna di vetro piena di polvere di carbonato di calcio e lavando successivamente il campione facendo percolare attraverso la colonna dell'etere di petrolio. A mano a mano che la sostanza fluiva trascinando con se il campione, questi si separava in bande di diverso colore ciascuna delle quali procedeva verso il fondo con diversa velocità. Con questo esperimento Cvet pose le basi della moderna cromatografia.
Questa tecnica è oggi applicata all'analisi di sostanza anche incolori,utilizzando per il trasferimento tra le fasi complesse apparecchiature. Con il termine cromatografia oggi si indicano in genere tutte le varie tecniche separative applicabili a miscele di sostanze e basate sulla distribuzione fra due fasi interagenti tra loro.
