La cera di paraffina è una sostanza familiare perché è usata per fare le candele. È un solido bianco morbido a temperatura ambiente che si scioglie e brucia facilmente. La sua composizione chimica è un mix di molecole di idrocarburi note come alcani. La cera di paraffina si scioglie a temperature comprese tra 125 e 175 gradi Fahrenheit, a seconda della sua esatta miscela. La cera ha diversi usi ed è stata determinante nella scoperta di una particella subatomica, il neutrone.
Composizione chimica
La formula generale per la cera di paraffina coinvolge n atomi di carbonio e 2n più 2 atomi di idrogeno, dove n è almeno 16. Ad esempio, uno degli idrocarburi nella cera potrebbe avere la formula C31H64. Nella produzione di cera di paraffina dal petrolio, diverse quantità di raffinazione possono modificare la miscela di idrocarburi e quindi modificare alcune delle proprietà della cera, come il suo punto di fusione. I produttori producono la cera rimuovendo l'olio da un sottoprodotto ceroso della distillazione del petrolio. Oltre al suo significato storico nell'aiutare a identificare il neutrone, viene utilizzata la cera di paraffina in molte applicazioni, tra cui microfusione, rivestimenti, sigillanti, lubrificanti, candele e pastelli.
Scoperta del neutrone
L'alto contenuto di idrogeno della cera di paraffina spinse James Chadwick a usare la sostanza nel 1932 per scoprire l'esistenza di una particella subatomica elettricamente neutra che chiamò neutrone. Chadwick ha usato un elemento radioattivo, il polonio, come fonte di radiazione alfa, che è un flusso di elettroni ad alta energia. Ha diretto la radiazione alfa su un bersaglio di berillio che poi ha emesso la propria radiazione. Chadwick ha diretto questa radiazione secondaria elettricamente neutra in un campione di cera di paraffina all'interno di una camera collegata a un contatore Geiger. La radiazione secondaria ha fatto sì che i protoni ionizzati, atomi di idrogeno privati dei loro elettroni, si registrassero sul contatore. Il numero di protoni di cera di paraffina spostati indicava che la radiazione secondaria neutra conteneva particelle approssimativamente della stessa dimensione dei protoni: neutroni.
Colata di investimento
Le parti metalliche, come le pale delle turbine, sono spesso prodotte utilizzando il processo di microfusione o "cera persa", che si basa sullo stampaggio di modelli in cera. La cera di paraffina è uno dei diversi tipi di cere adatte per realizzare modelli e la cera può contenere additivi che ne aumentano l'utilità. La procedura consiste nel creare un modello master da plastica, legno, cera, argilla o metallo e quindi creare uno stampo in gomma o metallo, il modello master, dal modello. La cera fusa viene quindi versata nello stampo master, in molti piccoli strati o tutti in una volta. Dopo che i modelli in cera si sono raffreddati e induriti, vengono applicati materiali ceramici per produrre il rivestimento, che è uno stampo in cui vengono colati i metalli fusi.
Altri usi
La cera di paraffina è atossica, indigeribile e utilizzata per rivestire alimenti come caramelle e formaggi. Può essere usato per sigillare contenitori e come additivo per gomme da masticare. La sua capacità di resistere all'agglomerazione e all'umidità lo rende un'utile aggiunta ai fertilizzanti. I surfisti spesso incerano le loro tavole con una miscela di cera di paraffina nota come cera da surf che aggiunge aderenza. Come sciolina, aiuta gli sci e gli snowboard a scivolare attraverso la neve e il ghiaccio. La cera di paraffina si trova in un'ampia gamma di prodotti, inclusi inchiostri solidi, composti di gomma, palline di burro di arachidi, carta cerata, palline di vernice, tessuti, vaselina e balsamo per le labbra.