La coppellazione è un processo termico utilizzato in metallurgia, mediante il quale si isolano i metalli preziosi da altri metalli meno nobili.
Tale procedimento si applica particolarmente all’argento, ma può anche essere impiegato per la raffinazione dell’oro.
Il processo di coppellazione prevede una fusione ossidante nella quale il piombo e gli altri metalli eventualmente presenti, per la loro facilità di reazione con l’ossigeno, vengono ossidati. I metalli nobili, come oro e argento, non si ossidano a temperature elevate e quindi si posso separare dalle impurezze.
Il metodo è stato migliorato nel corso del tempo, ma anche criticato dagli scienziati nel XVIII e XIX secolo per la sua approssimazione; in particolare per la determinazione del tasso di oro in una lega oro-argento.
PROCEDIMENTO
Il procedimento richiede un crogiolo in fosfato di calce, chiamato coppella (recipiente a forma di capsula con fondo poroso).
La pasta che costituisce la coppella proviene da cenere bianca ottenuta da ossa di animali, setacciata e agglomerata con acqua in un panno.
Formare una coppella è un processo impegnativo, che richiede una certa esperienza: la coppella deve essere sufficientemente porosa per assorbire piombo, ma sufficientemente pressata per non lasciar passare completamente il metallo.
La coppella viene poi riscaldata in un forno a temperatura moderata.
Il saggiatore preleva dal pezzo da testare due piccoli campioni di metallo per sottoporli all’esperimento (test distruttivo). Questi due campioni vengono pesati; un campione viene tenuto da parte come controcampione, l’altro viene posto nella coppella.
Il saggiatore mette nella coppella il campione con il piombo. La quantità di piombo da aggiungere è determinato dalle tabelle ufficiali.
L’insieme del materiale da coppellare viene collocato in un piccolo forno a riverbero. Sotto l’effetto del calore, il piombo diventa litargirio (ossido di piombo) e viene assorbito dalla coppella, trascinando con sé l’ossido di rame presente nella lega o il metallo da testare.
Quando l’operazione è compiuta, cioè quando tutto l’ossido di piombo si è separato dall’argento, si nota una luce caratteristica detta lampo d’argento, che indica la fine del processo di coppellazione.
Dopo il riscaldamento resta solo il metallo puro, non ossidato (oro, argento o un misto dei due).
Questo residuo viene confrontato per pesata con il controcampione e così si determina per proporzionalità il tasso di metallo puro nel pezzo, ad eccezione per l’oro e argento misto.
La quantità di metallo prezioso ottenuto con il processo di coppellazione è molto elevata.
Raffinazione: inquartazione e trattamento in acqua regia
Oro e argento sono due metalli puri e sono spesso utilizzati in maniera complementare: nella lavorazione dell’oro, l’argento serve per compensare la malleabilità e la duttilità.
Tuttavia durante la coppellazione, oro e argento risultano legati dopo la fusione e non è possibile determinare la proporzione di ciascun metallo.
Per conoscere la proporzione d’oro presente nel campione, si utilizza la tecnica dell’inquartazione.
Tale metodo consente un ulteriore affinamento in acqua regia, che permette di ottenere un metallo ad alto tenore di oro.
Il termine inquartazione deriva dall’aggiunta di argento fino a ricavare una lega composta da 1/4 di oro e 3/4 di argento.
In questo modo dopo la fusione, la lega può essere immersa in acido nitrico (HNO3). L’argento scompare ed il residuo insolubile è formato da oro. Per renderlo puro è necessario procedere con la dissoluzione in acqua regia.
Al termine dell’inquartazione è possibile conoscere la quantità dell’oro presente nel campione.
L’argento utilizzato nell’inquartazione è perduto. Per recuperarlo sarà necessario immergere nella soluzione acida delle lastre di rame su cui si depositerà l’argento.
CENNI STORICI
Il metodo della coppellazione era conosciuto già prima del III secolo a.C., sia dai cinesi che dai popoli mesopotamici.
Agli inizi del XII secolo il processo è stato descritto dal monaco Teofilo e divenne popolare in Francia intorno al 1300, da cui si espanse in tutta Europa.
Il procedimento utilizzato inizialmente funzionava per oro o argento, ma non per una lega di questi due metalli: nel 1518 la scoperta del metodo di inquartazione risolse questo problema.
CRITICHE AL METODO
Il metallurgista francese Mathieu Tillet tra il 1761 e il 1769 ha pubblicato i risultati dei suoi esperimenti per quanto riguarda il processo di coppellazione.
Tillet ha constatato che questo metodo non è preciso, in quanto sono possibili errori di diversi millesimi in funzione dei luoghi e dei saggiatori.
Questi risultati, tuttavia, non saranno considerati per l’assenza di contestazioni e per i radicali cambiamenti necessari per modificare la metodologia.
A seguito del perfezionamento dei metodi di produzione dei metalli preziosi, il chimico-fisico Joseph Louis Gay-Lussac ha ripreso le constatazioni di Tillet ed identificato le numerose lacune della coppellazione, confermando i possibili errori sul controllo dei millesimi.
Traduzione di “coppellazione” in altre lingue:
- Cinese: 灰吹法
- Francese: Coupellation
- Giapponese: 灰吹法
- Inglese: Cupellation
- Olandese: Cupellatie
- Polacco: Kupelacja
- Portoghese: Copelação
- Spagnolo: Copelación
- Tedesco: Kupellation
- Turco: Kupelasyon