Quale reagente chimico si può utilizzare per "sciogliere" o comunque fondere una lastra di ferro o acciaio? Grazie
La risposta alla domanda della lettrice richiede una premessa lessicale. Il termine “sciogliere” nell’italiano corrente viene usato con due accezioni completamente diverse tra loro, e cioè solubilizzare (ovvero portare in soluzione) e fondere (ovvero trasformare un solido in un liquido). Si tratta di due azioni assai differenti tra loro: sciogliere del sale da cucina è un’operazione banale e quotidiana se intendiamo la parola come sinonimo di solubilizzare (ad esesmpio in acqua) mentre richiede forni capaci di raggiungere la temperatura di almeno 801 °C se il sale da cucina (cloruro di sodio) lo vogliamo fondere.
Questo premesso, e non essendo chiaro a quale delle due azioni si riferisca la domanda, provo a rispondere nelle due ipotesi possibili.
Per disciogliere in soluzione del ferro occorre, come sempre per un metallo, procedere a due operazioni chimiche concettualmente distinte: ossidare il metallo e quindi complessarlo per rendere solubile in acqua (tipicamente) lo ione formatosi nel processo di ossidazione. I due processi decorrono generalmente in modo simultaneo o in rapida sequenza uno dopo l’altro. Nel caso del ferro, ad esempio, l’ossidazione del metallo porta alla formazione di ioni di ferro trivalente (Fe3+) anche per banale esposizione del ferro all’aria. L’ossigeno atmosferico ossida come noto il metallo formando un ossido rossastro a tutti noto con il nome di ruggine. Se il processo decorre in acqua (o in presenza di umidità) l’ossidazione risulta più rapida e la sua velocità cresce all’aumentare dell’ossido formatosi (il processo è detto autocatalitico). La velocità di solubilizzazione può essere ulteriormente accresciuta se, invece di lasciare alle molecole d’acqua il compito di complessare gli ioni Fe3+, facciamo svolgere questo lavoro agli ioni cloruro, più efficienti: del banale acido cloridrico scioglie quindi abbastanza efficientemente una lastra di ferro. Se abbiamo più fretta possiamo anche pensare di usare ossidanti più potenti dell’ossigeno come, ad esempio, l’acido nitrico. Usato da solo l’acido nitrico ossida la superficie del ferro ma l’ossido che si forma viene rimosso troppo lentamente dalla superficie del ferro metallico perché il processo possa avere qualsiasi interesse pratico (si dice, un po’ impropriamente, che il ferro si passiva). Se però l’acido nitrico viene impiegato unitamente ad un agente complessante che favorisca la rimozione degli ioni di Fe3+ dalla superficie del ferro metallico man mano che il processo ossidativo ha luogo il processo di dissoluzione diventa rapidissimo. Un buon complessante è ad esempio lo ione cloruro, per cui una miscela di acido nitrico e acido cloridrico riesce rapidamente a sciogliere (nel senso chimico del termine) un pezzo di ferro. La miscela di acidi di cui sopra, comunemente nota come acqua regia, è in effetti un potente agente per la dissoluzione dei metalli, e riesce a sciogliere anche l’oro, metallo scarsamente reattivo e quindi in generale difficile da solubilizzare. Nel caso degli acciai (leghe di ferro e carbonio) vale in generale la stessa ricetta – meno che per taluni acciai speciali (ad esempio gli acciai marini, usati nella fabbricazione delle navi) che resistono all’azione complessante degli ioni cloruro.
Per fondere il ferro, invece, le cose sono decisamente più complesse. Trattandosi di un processo fisico e non chimico, l’unica azione coadiuvante che può svolgere un reagente è quella di favorire la formazione di eutettici, cioè di soluzioni solide bassofondenti. Per il ferro (che fonde come tale a 1538 °C) è ben nota ad esempio la formazione di eutettici con il carbonio (a formare un eutettico detto ledeburite caratterizzato da una temperatura di eutettico di circa 1150 °C). Anche altri elementi formano eutettici profondi con il ferro ma, dato che sospetto che la lettrice fosse interessata a solubilizzare del ferro e non ad aprire uno stabilimento siderurgico, mi fermo qui su questo argomento.
Un’ultima nota di prudenza: se la domanda posta avesse una valenza operativa (cioè se la nostra lettrice volesse davvero solubilizzare del ferro) è bene le sia noto che qualsiasi procedura chimica è intrinsecamente pericolosa se condotta da persone inesperte e prive degli opportuni strumenti di protezione. Le sconsiglio quindi di mettersi a trafficare con acidi o altro a casa, dato che i rischi di ustioni da acido e di intossicazione possono essere decisamente gravi: meglio ricorrere eventualmente ad una struttura qualificata e attrezzata per ogni concreta necessità.