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La Chimica:

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L’occhio del mondo sul chimico
come il mondo vede il chimicoQuando il mondo guarda il chimico lo vede rinchiuso nel suo oscuro laboratorio a costruire sostanze pericolosissime esplosive, puzzolenti e dai nomi impronunciabili Se chiedessi di disegnare un chimico l’immagine sarebbe sicuramente quello di un attempato signore un po’ pazzo che porta su di sé i segni evidenti di una reazione esplosiva mal controllata.

L’occhio del chimico sul mondo
Quando un chimico guarda il mondo, lo vede come un gigantesco laboratorio in cui avvengono trasformazioni di ogni tipo, ad ogni scala di grandezza. Per lui tutto è chimica dalla più piccola trasformazione che coinvolge gli atomi ai processi che sono alla base della vita, allo studio delle sostanze che governano i l nostro comportamento e il nostro pensiero.

Ma come si possono conciliare due scuole di pensiero così distanti fra loro.  Come trovare la giusta prospettiva?

Facciamo così: mettiamoci nei panni di un chimico, incominciamo a guardae con i suoi occhi e a usare quel suo astruso linguaggio, sottolineando e colorando le parole tipiche del suo slang.

Il primo sguardo è per il cielo: uno sguardo verso l’infinito, uno sguardo profondo milioni di anni luce.  Corpi luminosi organizzati in galassie o gruppi di galassie; infinite stelle e tutto quello che troviamo qui, agli inizi dell’universo, è per il 999 per mille costituito da atomi di idrogeno e di elio.  Questo significa, che solo l’1 per mille del cosmo è costituito da elementi pesanti, il resto è tutto H e He.

composizione chimica della crosta terrestreOra guardiamo la Terra , la crosta su cui camminiamo e osserviamola da chimici: ecco che le cose cambiano e molto.  Quello che nell’universo è un insignificante 1 per mille, quasi un’anomalia, sulla Terra è diventato preponderante mentre H e He sono passati in minoranza : ossigeno, alluminio, ferro e silicio costituiscono infatti il 90% della crosta terrestre.

Anche se in tutto questo discorso ci sono parole colorate e quindi probabilmente non del tutto chiare, un fatto emerge evidente: la Terra ha una composizione diversa da quella dell’Universo. Penso che questa osservazione scateni da sola un serie di domande, di perché, quando, come .

Ma non è finita.  Osserviamo da chimici quello che cresce sulla crosta terrestre: la vegetazione.  Alberi, fiori erba sono per la maggior parte composti da: ossigeno, carbonio, idrogeno, azoto, fosforo, zolfo, silicio
O, C, H, N ,P, S, Si

E visto che ci siamo diamo un’occhiatina anche alla composizione di chi si aggira sulla crosta terrestre, per esempio gli esseri umani.  Il corpo umano è composto Al 99/in massa da questi elementi: ossigeno, carbonio, idrogeno, azoto, calcio, fosforo
O, C, H, N, Ca, P
Da questo punto di vista, assomigliamo molto alle piante! E che cosa è quel carbonio che non avevamo notato fra i componenti della crosta terreste?  E ancora domande, domande domande.
E una perplessità
Questo chimico che osserva le cose da un così particolare punto di vista, questo signore che scatena domande, ha anche risposte?
Ebbene: ha risposte,teorie, ipotesi , esperimenti.  Alcune sono risposte che arrivano in pochi passaggi, per altre il cammino è più complesso, altre ancora non danno certezze, ma indicazioni, suggerimenti per possibili percorsi da esplorare.
Proviamo allora a pensare alla chimica come a un canovaccio per interpretare il mondo in cui viviamo e da cui ci siamo sviluppati.  Difficile?  Forse, ma sicuramente intrigante.

Torniamo lassù, sulle stelle. Le temperature sono così elevate da dare origine a reazioni nucleari : 4 atomi di idrogeno si fondono per dare origine a un atomo di elio e l’energia di questa reazione fornisce il combustibile alle stelle.  Se l’energia è sufficiente , l’elio per fusione può dare origine a elementi più pesanti.  Queste trasformazioni che avvengono sulle stelle , sono reazioni nucleari: un elemento viene trasformato in un altro mediante l’alterazione del proprio nucleo.
Qui sul pianeta Terra le temperature sono decisamente meno elevate e possono quindi avvenire reazioni chimiche: gli atomi si uniscono, si separano, si legano con altri atomi senza modificare il nucleo e quindi la propria identità.
Questa frase è scritta in slang chimico stretto e probabilmente risulta estremamente enigmatica.  Niente paura! Come primo esercizio incominciate a raccogliere i vocaboli colorati e mettete un punto interrogativo vicino a quelli il cui significato non vi è chiaro.  Ogni volta che leggendo il testo vi si accenderà una lampadina, scrivete il significato del termine, lasciando spazio per eventuali correzioni e ampliamenti di significato.  Da parte mia, toglierò il colore a quei vocaboli ai quali penso di aver già dato un senso.

Due atomi di H che si avvicinano a temperatura moderata formano una molecola H2

L’ elio invece no.  Quando due atomi di elio si urtano, rimbalzano senza legarsi.  Ed ecco uno dei concetti cruciale della chimica con il quale avremo modo di confrontarci.   Il Legame chimico.  E ancora scaturiscono innumerevoli domande: come si formano questi legami?  Perché?  Che influenza avranno sulle sostanze chimiche a cui danno origine?  Capire Il significato di legame chimico richiederà diverse righe o forse pagine: non abbiate fretta!

aria in bottiglia!

aria in bottiglia!

Come si presenta la materia, in che modo si aggrega?

Alla temperatura del nostro pianeta He e H2 ci appaiono allo stato di gas: gli atomi di elio e le molecole di idrogeno si muovono indipendentemente con una velocità che è proporzionale alla loro energia cinetica: più è alta la temperatura più veloci si muovono le particelle.  La temperatura, quindi è misura dell’energia media delle particelle di un gas.
gasPossiamo così dire che in un gas, le singole molecole si muovono liberamente nello spazio entrando in contatto solo al momento delle collisioni a cui fa seguito il loro rimbalzo. Un gas non ha né forma né volume definito: si adatta alla forma del suo recipiente e può essere compresso o fatto espandere.
liquidoQui sul nostro pianeta , a temperatura ambiente la materia si può presentare anche sotto forma di liquido : qual è la differenza? Le molecole di un liquido sono in contatto fra loro, infatti ogni atomo e ogni molecola presenta una debole attrazione per gli altri atomi o molecole, ma hanno sufficiente energia per scivolare le une sulle altre, mutando la loro posizione.  Perciò, un liquido ha volume relativamente stabile, ma non una forma definita.
solidoGran parte di ciò che ci circonda è però allo stato solido.  In un solido cristallino le molecole sono impacchettate l’una sull’altra secondo uno  schema regolare, e non hanno energia sufficiente per rompere questo schema e scivolare da una posizione all’altra.  I cristalli hanno una forma e un volume definiti, ed è necessario compiere un lavoro per deformarli e romperli.

solidoNaturalmente questo non è tutto quello che un chimico ha da dire sullo stato della materia!
Questa è solo una minuscola finestra sul mondo incredibilmente vasto e affascinante della chimica.  A presto!

 

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