ASSORBIMENTO
ASSORBIMENTO
(fr. absorption; sp. absorción; ted. Absorption, Einsaugen; ingl. absorption).
Assorbimento di liquidi e gas.
L'assorbimento è un fenomeno fisico consistente nella penetrazione d'una sostanza allo stato aeriforme in un corpo solido o liquido, ovvero nella penetrazione d'una sostanza allo stato liquido in un corpo solido.
Quando la distanza fra due corpi diviene estremamente piccola, allora fra i corpi stessi e fra le loro singole molecole si esercitano delle forze attrattive molto più intense di quelle che si potrebbero prevedere in base alla semplice legge di Newton: cioè l'attrazione si muta in adesione. A ciò sono dovuti i varî fenomeni di assorbimento, i quali possono essere compresi in base alla seguente teoria generale. Supponiamo che due sostanze in differente stato fisico (p. es., un liquido e un gas) siano chiuse entro un recipiente. In queste circostanze alcune molecole gassose verranno in collisione (secondo il concetto di Van t'Hoff) con le molecole formanti lo strato superficiale del liquido. Tali collisioni possono avere due diversi svolgimenti: o la molecola del gas gira semplicemente intorno a quelle del liquido e, percorrendo una traiettoria analoga a quella di una cometa ad orbita aperta, ritorna in seno al gas; ovvero la molecola del gas continua a girare intorno a diverse molecole del liquido e ad addentrarsi in seno a questo, per uscirne poi, a caso, dopo una lunga permanenza. Il liquido dunque, supposto inizialmente privo di gas, continuerà ad assorbirne finché il numero delle molecole gassose che entrano in esso non sia eguale a quello delle molecole che ne escono nel medesimo tempo: si stabilirà, cioè, un equilibrio dinamico, uno stato di saturazione del liquido, dipendente dalle condizioni di pressione, temperatura, ecc. Ciò posto, tratteremo separatamente i tre casi di assorbimento sopra accennati.
Assorbimento di un gas in un liquido. - A questo caso si adatta immediatamente lo schema di spiegazione or ora esposto; e, poiché il numero delle collisioni è proporzionale alla pressione del gas, la teoria prevede facilmente la legge fondamentale del fenomeno, detta legge di Henry (1803): la quantità di un gas che può essere assorbita, ad una data temperatura, nell'unità del volume di un liquido, è proporzionale alla pressione che il gas esercita sul liquido. Conformemente a tale legge, noi vediamo appunto svolgersi l'anidride carbonica disciolta nelle gassose o in uno spumante, allorché apriamo la bottiglia; infatti la pressione esercitata sul liquido dall'anidride carbonica contenuta nell'aria è estremamente più piccola di quella che dominava nella bottiglia. La legge precedente ci dice ancora che il volume del gas assorbito non dipende dalla pressione, poiché tale volume è quello che il gas assorbito prende sotto la pressione stessa. Per tal motivo, il rapporto fra il volume del gas assorbito e il volume del liquido rimane indipendente dalla pressione a una data temperatura. Tale rapporto αo, si denomina coefficiente di assorbimento. Per mezzo di un apposito apparecchio, l'assorbimetro, parecchi studiosi, e principalmente il Bunsen, hanno studiato il coefficiente di assorbimento per varî liquidi e gas, in diverse condizioni di temperatura. Questi lavori hanno condotto a concludere che in genere α diminuisce con l'aumentare della temperatura, e può essere espresso dalla formula empirica:
L'elio è l'elemento meno solubile nell'acqua. Il cloro raggiunge il massimo di assorbibilità ad 8°.
Studî ulteriori hanno messo in luce che α diminuisce quand il liquido contiene disciolte delle sostanze solide; eccettuate le sostanze colloidali, quasi completamente prive d'influenza. L'assorbimento provoca sempre un aumento di volume del liquido e uno svolgimento - spesso assai notevole - di calore. Ricordiamo inoltre che quando un liquido si trova insieme con un miscuglio gassoso, esso assorbe tanto di ciascun gas quanto ne assorbirebbe se questo occupasse da solo tutto lo spazio concesso al miscuglio. E poiché α è maggiore per l'ossigeno che non per l'azoto, ne risulta l'importante conseguenza che l'aria sciolta nell'acqua è molto più ossigenata dell'aria libera.
Interesse particolare hanno anche gli studî del Grogh (1904) sull'assorbimento dell'anidride carbonica da parte delle acque oceaniche. Egli notò che l'aria posta al di sopra degli oceani contiene circa il 0,029 di tale gas nell'emisfero nord, e il 0,026 nell'emisfero sud. D'altra parte la tensione dell'anidride carbonica contenuta nelle acque stesse è ancora più bassa, e corrisponde ad un tenore di 0,023 circa nell'aria. Da ciò deriva che in complesso attualmente l'aria contiene più anidride carbonica di quanto è consentito dal regime di equilibrio fra aria ed acqua, e che perciò l'anidride carbonica contenuta nell'aria stessa tende a diminuire.
Assorbimento di un gas in un solido. - L'attrazione molecolare di cui in principio parlammo provoca la condensazione di un gas qualsiasi in prossimità della superficie di un corpo solido immerso in esso. Naturalmente tale condensazione è maggiore nel caso dei solidi porosi (pomice, carbone di legna, spugna di platino) e in tutti i casi essa è accompagnata da un assorbimento del gas medesimo da parte del solido.
Tratteremo qui in primo luogo della condensazione, poi dell'assorbimento vero e proprio.
Ogni corpo solido immerso in un gas viene quasi avvolto da uno straterello sottile formato dal gas medesimo fortemente condensato. La densità di tale strato (Quincke) aumenta rapidamente a mano a mano che ci si avvicina al solido, tendendo ad un valore eguale a quello della densità del solido stesso. Jamin e Bertrand provarono che - nel vuoto - lo straterello in questione si dissolve quasi completamente, e le molecole gassose riacquistano la loro primitiva libertà. Chappuis mostrò che una lastra di vetro avente la superficie di un metro quadrato condensa cmc. 0,63 di anidride solforosa, cmc. 0,35 di aria, cmc. 0,27 d'idrogeno, cmc. 0,25 di ammoniaca, ecc. Inoltre, nel caso dell'aria, tanto il vetro, quanto una qualsiasi altra sostanza solida si copre di uno straterello di vapor d'acqua fortemente condensato che costituise una vera pellicola acquosa (Parks).
Il complesso di questi momeni fornisce una spiegazione circa l'origine delle cosiddette figure di Moser. Supponiamo di fare scorrere sulla superficie di una lastra di vetro una bacchettina di legno o anche un dito. Se tutto è bene netto, quest'operazione non lascia nessuna traccia visibile; ma la traccia compare quando si aliti contro il vetro, perché il vapore d'acqua emesso dalla nostra bocca si deposita uniformemente su tutta la superficie del vetro, eccezion fatta per quei tratti sui quali ha scorso la bacchetta. Tali tratti appariranno dunque nettamente su di uno sfondo più opaco. Ciò si spiega osservando che al contatto fra la bacchetta e il vetro, si verifica uno scambio attivo fra i due strati gassosi condensati che inviluppano i due corpi menzionati. Lo strato condensato quindi, che si trova su quella parte di superficie di vetro toccata dalla bacchetta, sarà diverso da quello delle altre zone superficiali. Il vapore acqueo contenuto nel nostro alito sarà perciò diversamente attratto, e precisamente tenderà a depositarsi maggiormente sulle parti in cui lo strato primitivo è rimasto inalterato.
L'esattezza di tale spiegazione si conferma con varie esperienze. Con polvere di Tripoli, preliminarmente arroventata, si stropicci una lastra di vetro, in modo da liberare quasi completamente la sua superficie dallo strato gassoso che la ricopre. Si posi poi un sigillo metallico o una moneta sulla lastra in questione. Il sigillo, che non deve essere pulito con polvere di Tripoli o con altri mezzi, nei punti in cui entra in contatto con il vetro cederà ad esso una parte della sua atmosfera, e l'immagine del rilievo apparirà dopo qualehe ora, togliendo il sigillo e alitando contro la lastra. Se il sigillo era stato anch'esso pulito, l'immagine del suo rilievo non apparirà affatto.
L'assorbimento fu studiato ampiamente solo dal principio del secolo scorso, in un modo particolare per opera di Saussure, il quale lo metteva in luce con una facile esperienza. Una provetta piena di mercurio veniva capovolta su di una vaschetta colma anch'essa di quel metallo. La provetta poi veniva riempita per metà di gas ammonico. Preso un pezzo di carbone appena spento con un tuffo nel mercurio, e perciò privo dei gas precedentemente assorbiti, lo si fa arrivare in seno al gas contenuto nella provetta. Si vedrà allora il mercurio salire in essa a poco a poco fino a riempirla: il che prova come il gas ammonico sia stato assorbito dal carbone.
Anche in questo caso l'assorbimento provoca un aumento di temperatura che, nel caso di una corrente d'idrogeno diretta su una spugna di platino, è così forte da provocare l'accensione dell'idrogeno stesso. Su questo fenomeno è f0ndato l'accendilume di Dobereinér naturalmente troppo costoso per essere usato a scopi pratici.
La legge di Henry si applica qui approssimativamente e solo entro limiti assai ristretti.
Diamo una tabella (secondo Saussure e Dewar) relativa ai cmc. di varî gas assorbiti da 1 cmc. di carbone di bosso e da 1 gr. di carbone di noce di cocco.
Si vede che la capacità di assorbimento diminuisce in genere quando aumenta la temperatura, e può raggiungere valori altissimi a temperature molto basse; e che sono assorbiti maggiormente quei gas che domandano minor pressione per passare allo stato liquido.
Inoltre, poiché risulta che il carbone a - 185° assorbe più ossigeno che azoto, si può approfittare di ciò per produrre aria ricca di ossigeno, riportando il carbone stesso a una temperatura normale. Il fatto che i gas assorbiti a bassa temperatura non vengono poi emessi egualmente con l'aumentare della temperatura stessa permette d'isolare, per mezzo di una specie di emissione frazionata (metodo di Dewar), varî gas. In tal modo appunto Valentinier e Schmidt (1905) hanno isolato dall'aria il neo, il cripto e lo xeno.
L'assorbimento dei gas nei metalli pesanti prende nome di occlusione. Particolarmente interessante è il caso dell'assorbimento dell'idrogeno nel palladio. In condizioni ordinarie un filo di palladio assorbe un volume d'idrogeno mille volte maggiore del proprio. Il volume del palladio aumenta allora del 10%, e la densità dell'idrogeno in esso contenuto deve essere di 1,7: cioè quella che acquista alla pressione di decine di migliaia di atmosfere. La capacità di assorbimento aumenta in questo caso particolare fino a 100°, e poi diminuisce. Proprietà analoghe, sebbene meno accentuate, si riscontrano anche nel potassio, nel sodio e nel nichel. La presenza di gas occlusi nei metalli può provocare errori nella determinazione dei pesi specifici (Dumas, 1878). Ma i metalli stessi si liberano dal gas occluso per mezzo del vuoto e dell'alta temperatura. Così si è trovato che il magnesio portato al calor bianco sviluppa bruscamente una quantità d'idrogeno quasi puro eguale a una volta e mezzo il suo volume; che l'alluminio portato nel vuoto a 1400° sviluppa idrogeno misto a tracce di anidride carbonica, per un volume eguale al suo proprio, ecc.
Assorbimento di un liquido in un solido. - Può verificarsi allorché l'adesione fra liquido e solido supera la coesione del liquido, onde il liquido bagna il solido. Da questo punto di vista una classe importantissima di fenomeni può considelarsi parte dei fenomeni di assorbimento qui considerati (v. capillarità): i quali del resto sono sempre caratterizzati dal fatto che l'assorbimento stesso avviene più nei pori del solido che non nei veri e proprî spazî intermolecolari. Si può parlare del potere assorbente di un certo solido rispetto a liquidi determinati; e tale potere dipende evidentemente dalla maggiore o minore adesione fra il solido e i singoli liquidi. Così Liebig trovò che la vescica di bove secca assorbe in 24 ore il 238% d'acqua (in peso), il 38% di spirito di vino, il 170% di olio d'ossa.
L'assorbimento in fisiologia.
L'organismo vivente è in ricambio incessante di materie diverse col mondo esterno: una corrente materiale esce dall'organismo e si riversa all'esterno, e un'altra di materie differenti vi entra, quella è costituita da materie di rifiuto, di escreti; questa, di materie necessarie all'organismo, perché possa conservarsi in vita, mantenersi a una temperatura costante se è omeotermo, produrre lavoro.
Le materie che entrano possono dirsi, con termine generico, sciolti, e prodotti della digestione delle materie alimentari organiche, che entrano attraverso la parete dell'intestino; ossigeno, che entra per i polmoni. Il passaggio dell'ossigeno nel sangue attraverso la parete degli alveoli polmonari costituisce parte della funzione respiratoria; il passaggio delle sostanze del primo gruppo, dalla cavità del tubo gastroenterico nel sangue e nella linfa circolante per i capillari della mucosa intestinale, attraverso la membrana epiteliale che tappezza questa mucosa, si dice, in senso stretto, assorbimento. Ma può avvenire assorbimento di sostanze diversissime dalle cavità sierose (pericardica, pleurica, ma principalmente dalla peritoneale), dagli spazî interstiziali del tessuto connettivo sottocutaneo e del tessuto muscolare, attraverso le pareti limitanti quelle cavità e questi spazî, nonché attraverso la pelle, dall'esterno. Ora il meccanismo dell'assorbimento, sempre complicatissimo e assai difficile a risolvere nei fattori fisici e chimico-fisici che lo promuovono e intrattengono, è, per giunta, diverso per le diverse sostanze assorbende e per le diverse cellule o membrane cellulari assorbenti. Conviene, quindi, studiarlo partitamente a proposito delle varie superficie attraverso le quali può effettuarsi, e, da un punto di vista generale, come anche da quello particolare delle singole sostanze assorbite, a proposito del sistema digerente. Questo dovrebbe esser detto anche assorbente, perché, in fondo, proprio dall'intestino, in condizioni normali, vengono assorbite ogni giorno, le sostanze nutritive, che non solo sono chimicofisiologicamente le più importanti, ma sono anche la maggior quantità, in confronto con quelle che eventualmente potrebbero essere assorbite attraverso altre membrane, cioè per via parenterale (v. digerente, sistema; peritoneo; pelle; connettivi).
Bibl.: E. H. Starling, The fluids of the body, Londra 1909 (particolarmente i capp. III: The intake of fluid, pp. 41-61 e V: The absorption of the intestinal fluids, pp. 88-103); S. Goldschmidt, On the mechanism of absorption from the intestine, in Physiolog. Reviews, I (1921), p. 421; E. H. Starling, Die Resorption vom Verdauungs- Kanal aus; überarbeitet und ergänzt, von L. Pincussen, in C. Oppenhaimer's, Handb. d. Biochemie, 2ª ed., 1925, V, p. 217; U. Fiedmann e St. Kwasniewksi, Parenterale Resorption, ibidem, p. 254.