REFERENZIAZIONE

REFERENZIAZIONE

, Materiali e processi di

Negli anni Ottanta, fra i settori più innovativi della chimica è da collocare la chimica analitica, il cui sviluppo è stato determinato essenzialmente dalla richiesta di conoscenza e di controllo inerente a nuovi sistemi e a nuovi processi da parte di una committenza più vicina ai problemi reali e più attenta a conciliare valore e costo. Pur riconoscendo che l'analisi non è soltanto chimica e non viene eseguita esclusivamente da chimici e con mezzi chimici, è pur vero che le scienze chimiche, che già in passato hanno avuto particolari benemerenze nello sviluppo della chimica analitica, contribuiscono attualmente al suo profondo rinnovamento mediante la revisione critica dei principi e con il potenziamento dei mezzi d'indagine, a monte di decisioni riguardanti molti aspetti della società, in particolare la salute pubblica, la qualità dell'ambiente e l'avanzamento delle tecnologie.

La chimica, dalle origini e per molti anni, fu fortemente analitica, impegnata nell'acquisizione di conoscenze sul mondo inorganico e poi su quello organico, sulla composizione della materia e sulla sua struttura, e sui processi che si determinavano nei sistemi indagati. Quando il bagaglio di conoscenza fu notevole, fu possibile trarne vantaggi dal punto di vista applicativo e produttivo, in termini di merci (migliori e in maggiore quantità), di tutela della salute pubblica e di benessere generalizzato. Il ruolo euristico dell'analisi chimica decadde allora a quello di controllo e garanzia della conservazione di queste acquisizioni e prevalse la tendenza a relegare l'analisi chimica a un ruolo indispensabile, ma pur sempre ancillare. Questa situazione ebbe oggettivi riscontri sia nella minore considerazione per questa disciplina negli ambiti accademici, sia nel rifugiarsi di cultori della materia in campi di ricerca più o meno lontani dei problemi reali (a tal punto che molte e importanti scoperte furono fatte da analitici non chimici, per lo più di estrazione biologica e medica), sia, infine, nell'atteggiamento tipico, in buona parte perdurante ancora oggi, del committente che chiede al chimico analitico la risoluzione di alcuni aspetti specifici di un determinato problema, escludendo che egli possa contribuire alla definizione dei suoi termini più generali. Oggi questa limitazione va scomparendo e si sta sviluppando una ricerca analitica motivata da problemi attuali, a fini conoscitivi per i fenomeni di base, a fini risolutivi per l'ottimizzazione e per la gestione economica dei processi, tesa allo sviluppo di mezzi d'indagine adeguati e all'apertura di nuovi capitoli.

Misurazioni fisiche, prove tecniche e analisi chimiche. - Sono procedimenti necessari per la definizione, la realizzazione e la tutela della qualità. Le misurazioni fisiche hanno come oggetto le grandezze fisiche del Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI); le prove tecniche riguardano proprietà di merci, di processi industriali e di servizi, definite dal loro impiego; le analisi chimiche riguardano proprietà chimiche di sistemi, di materiali e di processi naturali, tecnologici e antropici. Da un punto di vista generale si tratta in ogni caso di operazioni conoscitive (analitiche); l'uso preferenziale di uno dei termini dipende dal contesto (rispettivamente fisico, tecnologico e chimico), ma esse sono interconnesse e molto spesso copresenti nei problemi della qualità (v. anche qualità, in questa Appendice). Occorre altresì ricordare che le misurazioni sono regolamentate dalla metrologia, si basano su campioni fisici di riferimento (physical standards) e sono preposte alla taratura degli strumenti di misura. Le prove tecniche (tests) si basano su rigorosi procedimenti atti ad accertare l'idoneità all'uso di tutto ciò che la tecnologia propone.

Per definire il ruolo dell'analisi chimica e della metrologia in chimica bisogna fare delle premesse. Sei delle sette grandezze di base del SI (lunghezza, massa, tempo, intensità di corrente elettrica, temperatura termodinamica e intensità luminosa) sono grandezze fisiche, la settima (la quantità di sostanza) è grandezza chimica. L'analisi chimica coinvolge sempre la settima grandezza e, a seconda dei casi, una o più delle altre sei; pertanto essa è dipendente dalla metrologia e dai campioni fisici di riferimento e in più dalla cosiddetta ''metrologia nella chimica'', insieme di regole che poggiano su campioni chimici di riferimento (chemical standards). Poiché l'analisi chimica è preposta alla soluzione di problemi di qualità in tutti i numerosi settori che coinvolgono problematiche chimiche (tecnologico, farmaceutico, biomedico e clinico, botanico, biologico, geologico, oceanografico, agroalimentare, ambientale, archeologico, ecc.), la portata della metrologia nella chimica va al di là del campo puramente chimico. Perché possa espletare al meglio questa sua funzione, l'analisi chimica, diventando in effetti analisi chimica di qualità, accetta l'autorità della metrologia con la sua estensione nella chimica.

Metrologia nella chimica. - Per quanto detto, può essere intesa come disciplina e organizzazione che definisce e tutela affidabilità e riferibilità delle analisi chimiche, e inoltre la compatibilità e la comparabilità tra i differenti laboratori primari e tra i laboratori accreditati nazionali e internazionali. Due aspetti importanti del rinnovamento riguardano: lo spostamento da criteri analitici basati sullo stato di equilibrio termodinamico a quelli imperniati su processi lontani da detto equilibrio e la richiesta di valutazione dell'affidabilità delle analisi sulla base di riferimenti materiali e processuali internazionalizzati (materiali, sistemi, processi e metodi di riferimento). Gli impieghi dei ''materiali di riferimento'' riguardano operazioni di calibrazione; di verifica di procedimenti di misura in condizioni analitiche di routine; di verifica dell'applicazione corretta di metodi standardizzati; di sviluppo e validazione di nuovi metodi. Questa tematica viene sempre più frequentemente inquadrata con la denominazione di referenziazione, e costituisce il nucleo della dottrina analitica, anche in vista dell'allargamento dei mercati, in particolare del Mercato unico europeo e dello sviluppo di programmi culturali, d'istruzione e di ricerca.

L'ultimo catalogo BCR (Bureau Communitaire de Reference) dei materiali di riferimento comprende tutta una serie di campioni: di suoli, funghi, ceneri, piante, miscele gassose, composti organici puri, matrici alimentari, latte in polvere, cereali, proteine, oli e grassi, carni, tromboplastine, sangue (metalli), siero (calcio), cortisonici, film sottili, carbone, coke, fertilizzanti, semiconduttori, vetro, cristallo, cosmetici, ecc.

I paesi nei quali è attiva un'organizzazione nazionale nel campo della r. sono: Australia, Brasile, Canada (2 enti), Cecoslovacchia, Cina (2), Francia (3), Germania (3), Giappone (3), Olanda, Polonia, Regno Unito (2), Sud Africa (2), Ungheria, USA (5), ex URSS. Esistono, altresì, numerosi enti a livello mondiale (CGPM, Conference Générale des Poids et Mesures; BIPM, Bureau International des Poids et Mesures; ISO, International Organization for Standardization; IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry; ecc.). Vi sono infine enti a livello comunitario (per es., il già citato BCR) che consentono ai prodotti da essi garantiti di circolare liberamente e legalmente all'interno del Mercato unico europeo, annullando le barriere tecniche tutt'oggi esistenti. Cardini di questa struttura sono gli organismi per la normazione, l'accreditamento, la certificazione e gli enti preposti alla taratura e alla gestione dei materiali di riferimento.

L'Italia, al fine di adeguarsi alle direttive dell'Unione europea, sta attualmente organizzando una struttura di certificazione e prove in grado di essere riconosciuta negli altri paesi. Mentre organismi di normazione, di accreditamento, di certificazione e di taratura sono già operanti, manca tuttora in Italia una struttura consolidata che si occupi dei materiali di riferimento, dei materiali cioè con caratteristiche fisiche e/o chimiche certificate indispensabili per la valutazione dell'accuratezza delle misure, per il confronto tra i laboratori, per il controllo della strumentazione.

I certificati, sulla base delle differenze fra i dati dei laboratori affidabili, che li hanno caratterizzati, potranno fornire esiti comunque a un livello di affidabilità non inferiore del 95%. Le prime attività che sono comparse all'inizio degli anni Novanta in questo settore riguardano: supporto e coordinamento dell'attività nazionale riguardante la produzione e la distribuzione dei materiali di riferimento; interfacciamento con le organizzazioni internazionali e raccordo di queste con enti e aziende italiane; coordinamento con gli organismi nazionali di normazione, accreditamento, certificazione e taratura; diffusione delle informazioni; promozione di studi e di attività di ricerca.

Come s'è visto, l'analisi chimica sta tornando al suo ruolo di dottrina vitale per acquisire nuove conoscenze, che permettano di prendere decisioni valide su tanti problemi dell'umanità. Per quanto riguarda gli aspetti prettamente tecnici, questa rinascita, oltre a quelli già trattati, riguarda le tecniche non distruttive, non invasive e non manipolative, e le analisi in campo, e in vivo, continue, a tempo reale, affidabili, utili ed economiche. Un altro campo della committenza da cui emergono richieste è quello dei materiali di riferimento gassosi con il componente d'interesse a concentrazione maggiore, minore e minima (tracce); le richieste provengono in particolare dalle scienze della Terra, dalla clinica e dalle scienze ambientali (soprattutto nell'ambito dell'inquinamento atmosferico). Vanno ricordati infine (anche se altre istanze sono pressanti ed emergenti): i sensori, per i quali in altri paesi la ricerca è addirittura esplosiva (una volta sviluppati essi richiedono materiali di riferimento, per lo più a livello di tracce e in matrici complesse, per la loro calibrazione e per quella dei metodi analitici che li impiegano); i nuovi materiali, per ognuno dei quali c'è necessità di materiali di riferimento.

Bibl.: C. Egidi, Introduzione alla metrologia, Milano 1982; H.N. Norton, Sensor and analyzer handbook, Englewood Cliffs (N.J.) 1982; P.H. Sydenham, Handbook of measurement science, voll. 1 e 2, New York 1982; B.E. Noltingk, Instrumentation Reference Book, Londra 1988; C. Egidi, Giovanni Giorgi and his contribution to electrical metrology, Atti del Convegno, Torino 21-22 settembre 1988, Torino 1990; C.L. Nachtigal, Instrumentation and control - Fundamentals and their applications, New York 1990; A. Zanini, Elementi di affidabilità, Bologna 1991; H. Marchandise, Quality and accuracy in analytical chemistry, in Fresenius J. Anal. Chem., 345 (1993), pp. 82-86.