CROMATOGRAFIA: Scienza dell'analisi chimico-fisica dei colori
di Franco LANUCARA
Alle prese con una lunga ricerca sulla caffeina estratta da foglie di thè, riflettevo sulle "incertezze" dei metodi di analisi quando, per problemi di ordine pratico, come ad esempio un reattivo mal conservato, non si riesce a concretizzare un'analisi chimica che deve dare risultati ineccepibili.
Le ricerche di laboratorio orientate alla separazione e purificazione di composti organici, richiedono certezze scientifiche e metodi d'analisi che vengono riscontrate nei valori e nelle peculiarità delle sostanze oggetto di analisi.
Per estrarre la caffeina dal thè o dal caffè, o per solubilizzare e poi analizzare la clorofilla da piante che contengono questo pigmento verde, si rendono necessari metodi di analisi apparentemente semplici.
Le conoscenze nella preparazione di apparecchiature usate per l'estrazione di composti organici che riguardano, ad esempio, distillazioni in corrente di vapore o sottovuoto, i reattivi a volte pericolosi perchè facilmente infiammabili o velenosi per inalazione, presentano difficoltà anche per gli addetti ai lavori più attenti. Su queste cose riflettevo nel laboratorio di chimica organica, mentre controllavo, i valori ottenuti su una lastra di gel di silice uscita dalla camera di sviluppo, che mi era servita per un'analisi cromatografica sulla caffeina.
Il principio della cromatografia si fonda sulla distribuzione differenziale dei componenti di una miscela da analizzare, tra due fasi: una fissa e l'altra mobile. Con questa tecnica si riconoscono qualitativamente e si dosano quantitativamente moltissime sostanze organiche, inoltre si purificano e si separano miscele complesse.
La caffeina è un alcaloide (gli alcaloidi sono sostanze di natura basica che si trovano in piccole quantità nel mondo animale e vegetale) e, come tutti gli alcaloidi è una sostanza che può essere molto velenosa. Basti pensare che in dosi superiori a 10 grammi, la caffeina è un veleno mortale. Un bevitore accanito di caffè comunque non ne consuma più di 0,5 grammi al giorno, che sono equivalenti a 10 tazzine di caffè.
Abituati come siamo alle tazze di thè o di caffè, associamo la caffeina al colore ambra del thè o al nero del caffè. La caffeina allo stato puro, è solida e si presenta, dopo averla separata dalla soluzione per sublimazione, in bianchi cristalli che profumano di caffè.
Un'altra lastra di gel di silice separava intanto, colorandosi, vari strati di una macchia del pigmento verde di una soluzione concentrata di clorofilla; mi mostrava ancora una volta che l'analisi della realtà ci fornisce dati che si discostano molto da ciò che appare. Il mito platoniano della caverna ci insegna che ciò vale sempre, dentro qualsivolgia laboratorio scientifico e fuori di esso.
Mentre lavoravo sulle cromatografie della caffeina e della clorofilla è venuto a trovarmi nel laboratorio di chimica organica il direttore di questa rivista. Io stavo calcolando i valori dell'analisi. La lastra bianco latte di gel di silice aveva fissati solo alcuni piccolissimi punti con una matita ben appuntita, appena visibili. Gli mostrai la lastra che gli sembrò candida mentre gli parlavo dell'analisi che avevo effettuato su di essa. Chiusi le finestre e nella penombra del laboratorio illuminai con una lampada U.V. la lastra. Come per incanto si presentarono ai nostri occhi, che sanno guardare solo dal violetto al rosso, le macchie violacee della caffeina corrispondenti ai punti segnati con la matita. La lastra della clorofilla, intanto sviluppata, mostrava anch'essa una realtà diversa da quella iniziale.
La cromatografia, tecnica particolarmente usata nelle analisi organiche, è come una penna multicolore, che sà indacare e vedere sia nel campo del visibile sia dove i nostri occhi non riescono a vedere. Il principio su cui si basa è quello di fare assorbire la miscela da analizzare sciolta in un solvente opportuno e su particolari substrati, che hanno la capacità di trattenere diversamente, cioè su vari strati, i componenti di una miscela che verranno poi trascinati dall'eleuente (solvente usato in cromatografia). La cromatografia è pertanto un processo di separazione di soluti e si basa sulla diversa velocità di migrazione di quest'ultimi sotto l'effetto trascinante di un solvente.
Così i vari componenti presenti in una macchia verde di clorofilla, trascinati dall'eluente su una lastra (substrato) di gel di silice o su particolare carta per cromatografia, vengono trascinati con diversa velocità e separati in macchie di diverso colore. Se maggiormente assorbiti si muovono più lentamente e si separano dagli altri che non sono fortemente adsorbiti. Ecco allora che la macchia di clorofilla che appariva come un pigmento verde prima della separazione cromatografica, mostra l'altra faccia della realtà, quella nascosta, che con mezzi d'indagine appropriati, "esplode" raccontando, così, un'altra storia.
Lo spettro di assorbimento nel campo del visibile scopre la verità scientifica dei pigmenti colorati in grado di assorbire la luce e operanti nel processo della fotosintesi. Il verde degli alberi, dei prati, della natura, è costituito da più componenti diversamente colorati. La cromatografia li traccia sulla lastra che ho sviluppato: essa, solcata ora da linee di colore verde-giallo, verde-azzurro, giallo, giallo arancio, somiglia ad un quadro naif dove la natura esplode mostrando i colori prataioli della primavera.
