Metodo gasometrico – determinazione del calcare totale

Il metodo gasometrico è utilizzato per misurare il volume di gas prodotto in una reazione chimica. Uno degli strumenti più noti che si basa su questo principio è il Calcimetro di Fruling Dietrich.

Il Calcimetro di Fruling Dietrich è costituito da una boccia denominata “A”, il cui tappo è attraversato da un tubo collegato a un refrigerante verticale chiamato “C” (Fig.1).

Fig.1 – Calcimetro di Fruling Dietrich per la determinazione del calcare totale

Il refrigerante comunica con l’esterno attraverso un rubinetto a tre vie e con un cilindro graduato di 200 cm³. Il cilindro è collegato inferiormente, tramite una giunzione di gomma, a un ampio tubo “B” che è parallelo ad esso e può essere sollevato o abbassato. È importante che tutte le chiusure e le giunzioni siano completamente sigillate per evitare perdite di gas.
Per utilizzare l’apparecchio, viene introdotta esattamente una quantità pesata di sostanza (solitamente 0.50-1.00 grammi) all’interno della boccia. Un tubetto contenente acido cloridrico al 18% (Fig.2) è inserito nella boccia contenente il terreno da esaminare. Dopo aver sigillato la boccia, dovrà essere accuratamente agitata in modo da far fuoriuscire la miscela per consentire la reazione miscela-terreno.

Fig.2 – Prelievo di acido cloridrico necessario alla reazione per determinare il calcare totale

Lo sviluppo della anidride carbonica ottenuta dalla reazione genererà un abbassamento del livello nel tubo “B”, opportunamente graduato, nel quale sarà possibile eseguire direttamente la misura del volume del gas prodotto.
Quindi, in presenza di calcare si svilupperà CO₂ secondo la reazione:

CaCO₃ + 2HCl → CO₂ + CaCl₂ + H₂O

Per l’elaborazione dei risultati, risulterà necessario inserire la temperatura e la pressione barometrica alla quale viene eseguita la prova.

Valutazione della presenza di carbonati totali nel suolo e scopi

Nel campo della Scienze della Terra, Ambientali e Agronomiche, la calcimetria è il metodo più diffuso, efficiente e rapido per determinare il calcare totale nelle rocce e nei terreni. Tuttavia, i campioni con basso tenore di calcare possono presentare problemi di affidabilità.
L’analisi del “calcare totale” ha lo scopo di determinare la quantità di tutti i carbonati presenti nel terreno (CaCO₃, MgCO₃, Na₂CO₃, ecc), anche se impropriamente il risultato viene espresso come carbonato di calcio (CaCO₃) perché è predominante rispetto agli altri e il metodo analitico non permette la distinzione fra le varie forme e convenzionalmente il calcare del terreno viene espresso come % di carbonato di calcio (%CaCO₃; Tab.1).

Tab.1– Classi del terreno in base al contenuto % di calcare totale secondo lo schema interpretativo ARPAV

La conoscenza del contenuto di carbonati totali del suolo è utile per diversi scopi: per una migliore interpretazione del pH, per valutare l’incidenza del calcare nel volume del suolo, comprensione del cambiamento del livello freatico in zone umide, per il calcolo dei fabbisogni idrici. Inoltre, conoscendo la percentuale di argilla in un suolo, può dare informazioni sul coefficiente di mineralizzazione. Infine, dal punto di vista geologico, nel caso dei terreni coesivi (argille e limi) può essere indicativo di un certo tenore in contenuto fossilifero. Pertanto, considerando la rapidità della prova e l’esiguo costo di esecuzione, i risultati di prova potrebbero rendere più efficienti e razionali le successive prove di approfondimento sui campioni da esaminare.

Calcare e decomposizione della sostanza organica nel terreno

Come sopra menzionato, la presenza totale di calcare nel terreno influisce sulla velocità di degradazione della sostanza organica presente. Più elevata è la quantità di calcare nel terreno, maggiore sarà l’inerzia del terreno nei confronti dei processi di trasformazione dei composti organici. In altre parole, il calcare agisce come un fattore che rallenta la decomposizione della materia organica nel terreno.
La velocità di questo processo viene descritta dal coefficiente di mineralizzazione che può essere ottenuto empiricamente con la seguente formula proposta da Remy e Marin-Lafleche:

CM = 1200 / [(A+20) * (CT+20)]

dove:

• CM è il coefficiente di mineralizzazione,
• A è il contenuto di argilla in %,
• CT è il contenuto di carbonati totali in %.

Il coefficiente menzionato rappresenta la percentuale di sostanza organica che si mineralizza nel terreno durante un anno. Secondo la relazione descritta dalla formula, la velocità di degradazione dei materiali organici nel suolo è inversamente proporzionale al contenuto totale di calcare presente. In altre parole, maggiore è il contenuto di calcare nel terreno, minore sarà la velocità di degradazione della sostanza organica.

Bibliografia e ringraziamenti

– Controls 48-D0570- Dietrich Fruling gasometer
– ARPAV – L’interpretazione delle analisi del terreno, strumento per la sostenibilità ambientale
– Metodo9 – Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale, Serie generale n.121, 1992

Si ringrazia il laboratorio di prove geotecniche I.P.G. di Castrolibero (CS) per la disponibilità fornitaci al fine di realizzare e comprendere in campo pratico il calcimetro di Dietrich Fruling.