Definizioni e Distinzioni

Vivente e non-vivente nell’ottica chimica

di Giovanni Villani

Sulle problematiche della vita, sulle sue definizioni, e sullo studio dei viventi in generale, la chimica ha svolto un ruolo fondamentale, non molto noto nel campo dei “non addetti ai lavori”.  È oggi ben noto che molta parte delle spiegazioni biologiche si fondano sulla biochimica, ma che questo approccio non sia recente e che da secoli la chimica è stata uno dei modi di spiegazione del mondo vivente, questo è sicuramente meno noto.
Salvador DalìLa chimica è da tempo la disciplina scientifica che opera sia nel piano macroscopico sia in quello microscopico con l’ausilio di concetti sistemici. Anche senza saperlo, quando nella seconda metà del XIX secolo furono elaborati nella forma attuale i concetti di composto chimico e di molecola, nacque la prima scienza sistemica: la chimica (Villani, 2010). Nella rimozione della dicotomia tra il vivente e il non-vivente, quindi, essa può svolgere un duplice ruolo. La sua autonomia, la sua irriducibilità alla fisica, moltiplica e stempera le differenze. L’idea è che gli enti strutturati/organizzati sono presenti in tutti gli ambiti e, quindi, creano differenze epistemologiche e non dicotomie. Dall’altro lato, come scienza sistemica, essa lavora con un mondo pluralistico in cui milioni di enti (molecole/composti) sono soggetti e oggetti di spiegazione e fa da ponte tra il mondo “semplice” della fisica e quello “prorompente” della biologia.

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La chimica intorno a noi: per una cultura della chimica basata sui suoi principi fondanti

(3° parte) Dall’inserto speciale “La chimica: una scienza naturale per uno sviluppo sostenibile” a cura di Caterina Vittori, Franco Rosso ed Annarita Ruberto, pubblicato sulla rivista Scuola e Didattica (n. 8, 1 dicembre 2011, anno LVII, Editrice La Scuola).
Sull’argomento “La Chimica intorno a noi”, leggi la 1° parte “La Chimica: percepirne la presenza per valorizzarne le opportunità”  |  leggi la 2° parte “La Chimica: come scienza naturale e come applicazione tecnologica. Una realtà da (ri)scorprie

formule di chimica alla lavagnaNello scenario non propriamente favorevole finora descritto, la scuola secondaria di primo grado può svolgere un ruolo delicato ed essenziale per favorire la crescita, nei ragazzi, delle coscienze e di quella forma mentis che dovrebbe auspicabilmente precedere l’acquisizione delle conoscenze disciplinari specifiche, che si concentrerà nel ciclo scolastico successivo ed eventualmente nel percorso universitario.
Le criticità, finora sollevate nell’esaminare la percezione della chimica, e relative ad una popolazione adulta o tale da collocarsi comunque al di fuori del percorso formativo di tipo scolastico, lette in negativo possono costituire una valida traccia circa gli argomenti culturali riguardanti la chimica, su cui sarebbe più opportuno soffermarsi nella delicata fase educativa di tipo preliminare.
Sembrerebbe in apparenza un’ovvietà, o per taluni, al contrario, un sovvertimento dell’ordine logico delle cose, ma risulta a questo punto essenziale riuscire a trasmettere un’idea corretta di cosa la chimica effettivamente sia, prima ancora che ne vengano trasmessi i contenuti informativi specifici.

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Come si scopre un ciclo biochimico? L’esempio di Krebs, dall’intuizione ai dettagli delle reazioni

di Domenico Cavallero

INTRODUZIONE

Hans Adolf Krebs (1900 – 1981)

Fig. 1 – Hans Adolf Krebs (1900 – 1981)

Hans Adolf Krebs, biochimico inglese di origine tedesca , nacque a Hildesheim in Germania nel 1900 da Alma e Georg Krebs (chirurgo otorinolaringoiatra) (Figura 1).  Dapprima frequentò le scuole della sua città, in seguito studiò  medicina  presso diversi atenei (Università di Gottinga, Friburgo e Berlino)  dal 1918  al  1923. Nel 1925 conseguì la laurea presso l’Università di Amburgo , poi fece ritorno a Berlino per un anno dove si specializzò in chimica e dal 1926 al 1930 divenne assistente del biochimico Otto Heinrich Warburg ( premio Nobel per la Medicina nel 1931 per le sue ricerche sugli enzimi respiratori) al Kaiser Wilhelm Institut für Biologie di Berlino-Dahlem.

Nel 1930 si dedicò all’attività di medico ma nel 1933 in seguito alle discriminazioni razziali in Germania in quanto ebreo per parte di madre, gli fu vietato di praticare la medicina e per questo motivo dovette emigrare in  Inghilterra a Cambridge dove lavorò presso il Dipartimento di Biochimica alle dipendenze di Sir Frederick Gowland Hopkins (1861 – 1947) e poi a Sheffield dove insegnò farmacologia e biochimica.  Nel 1954 ottenne la cattedra di biochimica all’Università di Oxford (Figura 2).
I suoi studi furono dedicati alla comprensione di numerose reazioni metaboliche cioè di quei processi del metabolismo con cui le cellule viventi trasformano energia.  

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Sul termine “Chimicare”: dalla rivisitazione alla valorizzazione di un’espressione popolare

Dalla connotazione popolare secondo la citazione di Primo Levi ne “Il Sistema Periodico” quasi come sinonimo di “analizzare”, il termine Chimicare viene rivisto nella prospettiva dell’evoluzione culturale e storica della professione del chimico e della sua percezione da parte del grande pubblico dei non addetti ai lavori, fino alla ricollocazione in chiave assolutamente nobile del termine in qualità di “applicazione del punto di vista chimico”, significato che sarà poi fissato nell’intitolazione dell’omonima associazione culturale per la diffusione e la promozione della cultura della chimica, nell’aprile 2011.

E’ presentato il video slide-show tratto dal testo del 2009 già pubblicato nelle pagine della rubrica chimiCOMPRENDE del sito Chimicare.org, con lettura ed interpretazione a cura dell’attore di Valerio Dell’Anna.

Primo Levi“In realtà avevo sentito usare questa espressione ben da prima di leggerla nella pagine di Primo Levi, quando nel capitolo “Arsenico” della sua raccolta di racconti autobiografici ispirati alla sua vita professionale “Il sistema Periodico”, racconta di un dignitoso signore che un giorno gli porta una campione di zucchero sospetto“da chimicare”.  Chimicare nella sua accezione popolare significa in senso stretto “analizzare”, nulla di più, ovvero sottoporre ad analisi chimica. Si scoprirà in seguito che quello zucchero era stato corrotto con arsenico da parte di qualcuno che a quel distinto signore proprio non voleva tanto bene.  

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Come classificare le reazioni chimiche? Un approccio trasversale, tra l’inorganica e l’organica

Classificare è stata da sempre una delle esigenze imprescindibili non soltanto del chimico, ma dello scienziato in generale.  Oltre alle sostanze, per le quali la storia dei tentativi di sistematica, più o meno riusciti, vanta un percorso quasi millenario, da poco più di cent’anni ci si è posti il problema di classificare anche le modalità attraverso le quali le stesse sostanze chimiche si trasformano in altre.  In pratica una volontà di classificare le reazioni chimiche.

esempi di reazioni chimiche

Una volontà che diventa esigenza sensibile dal momento che le reazioni chimiche conosciute iniziando a diventare migliaia, l’aspetto delle molecole in gioco (ad esempio la loro struttura) tende a prevalere, almeno a colpo d’occhio, sulla natura stessa della trasformazione, ed infine le necessità didattiche, dalle quali neppure le scienze più raffinate possono in fin dei conti sfuggire, impongono anch’esse l’imperativo della classificazione sistematica della complessità, basata su regole chiare e generalmente accettate.
Come in ogni lavoro di classificazione che sia degno di questo nome, il chimico si è posto dunque come interrogativo iniziale la ricerca di quella che si suol definire una “chiave di classificazione”, ovvero il criterio attraverso il quale raggruppare e quindi suddividere gli oggetti da classificare, nel nostro caso le reazioni chimiche.

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Acido e Base: significati ed implicazioni da Brønsted-Lowry a Lewis (2° parte)

Avevamo affrontato in un articolo precedente (“acido e base: l’evoluzione di un significato“) l’evoluzione del significato e della definizione di acido dai diversi contesti della vita quotidiana, dall’utilizzo come aggettivo per definire un sapore, fino alla sostantivazione ed all’utilizzo in chimica, accennando alle connotazioni riferite ai liquidi corrosivi in genere – spesso fortemente erronee – dell’iconografia popolare, fino ad arrivare a comprendere come nello stesso ambito chimico la definizione di acido (e quella ad essa complementare di base) abbia subito mutamenti storici, frutto dell’evoluzione della conoscenza ma anche dell’adozione di punti di osservazione via via diversi nell’esaminare le proprietà delle sostanze.
Dopo aver riportato la prima definizione di acido formulata da Svante A. Arrhenius nel 1884 come sostanza in grado di dissociarsi in acqua liberando ioni H+ avevamo infatti accennato come questa fosse doveroso ricordarla per ragioni per lo più storiche (oltre che per giustificare il nome di “acido” nel più semplice degli approcci alla chimica inorganica), mentre una definizione più rigorosa sarebbe giunta successivamente grazie al lavoro del chimico danese Johannes Nicolaus Brønsted (1879-1947) e dell’inglese Thomas Martin Lowry (1874-1936), che quasi contemporaneamente giunsero a formulare la teoria protonica delle reazioni acido-base, da cui scaturisce direttamente quella che oggi è nota come la definizione di acidi e di basi secondo Brønsted-Lowry.

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#33 Carnevale della Fisica: “Le basi fisiche della conoscenza chimica”

principi matematici della filosofia naturale - Isaac Newton

principi matematici della filosofia naturale – Isaac Newton

LA FISICA COME
“ATOMO SCIENTIFICO”

Allo stesso modo nel quale l’atomo – per lo meno nella sua accezione filosofica – costituisce l’unità minimale ed indivisibile della materia, così la fisica rappresenta (almeno secondo il pensiero laico) la spiegazione ultima della  Natura, dei suoi fenomeni e – in un certo senso – della sua natura.   Chiedo scusa per l’apparente tautologia, ma come avrete notato, il termine natura compare in questa espressione con due significati fra loro ben diversi.§Non per niente fino a pochi secoli fa, quando i suoi confini rispetto ad altre discipline risultavano ancor più sfumati di oggi, la fisica era anche chiamata “filosofia naturale”.   E non si creda che i prodotti dell’arte umana di creare oggetti e manufatti, fra i quali nuove molecole, nuovi elementi e persino sorgenti di energia che egli stesso non aveva mai incontrato prima, si collochino al di fuori di questo concetto di Natura.   Diversamente dalla visione antitetica uomo/natura, che ha portato fra le altre conseguenze ad una demonizzazione “di principio” dell’artificio umano sullo scenario di un natura in sé stessa per definizione perfetta, equilibrata, autosufficiente e benigna, il concetto di “Natura” al quale si riferisce la fisica può con maggiore correttezza essere letto come “Realtà”.

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i tempi della chimica: la velocità dei processi di trasformazione della materia confrontati alla scala dell’uomo

 
il tempo dell'uomoI tempi della chimica, rapportati a quelli dell’uomo, si possono considerare più o più veloci?

Per quanto affascinante questa domanda merita ovviamente una doverosa premessa, anzi due, relative proprio a cosa possiamo intendere con tempi della chimica e dell’uomo.
Iniziamo dall’uomo.   Dalla scala massima dell’ordine delle decine di anni entro i quali l’uomo può apprezzare – non con i sensi ma con il ricordo e la ragione – un cambiamento importante (es. com’erano le cose in gioventù e come lo sono nella vecchiaia), si passa ad una scala di minuti, talvolta anche di sencondi, per poter apprezzare una trasformazione in modo sensoriale.   La percezione di un cambiamento di colore, di stato fisico, di profumazione, ecc, escludendo la partecipazione razionale con il confronto del prima con il dopo, avviene su di una scala temporale non superiore ai minuti, piuttosto qualcosa in meno.   Da questo punto di vista possiamo fissare un riferimento soggettivo-percettivo umano per valutare la rapidità o la lentezza di una trasformazione – nel nostro caso della materia o delle sue proprietà – sull’ordine delle decine di secondi.

Rispetto a questo riferimento umano, ben inteso del tutto arbitrario, la chimica offre un ventaglio di tipologie di trasformazioni così diverse fra loro per natura e meccanismi da poter coprire tranquillamente decine di ordine di grandezza temporali, ovvero dai femtosecondi ai milioni di anni.

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Acido e Base: l’evoluzione di un significato (1° parte)

 

SOSTANZE CAUSTICHE E VETUSTE INQUIETUDINI

Quando le nostre mamme, o per i più giovani di noi le nonne, sarà capitato di leggere nella lista degli ingredienti sull’etichetta di un prodotto, magari di un alimento oppure di un cosmetico, “acido ascorbico”, oppure “acido benzoico” o anche semplicemente “carbonato acido di sodio”, probabilmente avranno sobbalzato e un’inquietudine nemmeno delle più leggere si sarà impadronita della loro sensazioni: “Ma come, ci danno da mangiare dell’acido?”.  Ancora più probabile è però il fatto che, a suo tempo, molti prodotti dei quali ora siamo abituati a leggere la composizione in etichetta, non godessero di questo privilegio, ed il consumatore di questo diritto legittimo a farsi inquietare.

diverse accezioni e significati per il termine "acido"

diverse accezioni e significati per il termine “acido”

Chi avesse letto con particolare attenzione la frase che ho voluto mettere in bocca all’anziana signora – sicuramente non un chimico – avrà senz’altro notato l’uso dell’articolo determinativo: “dell’acido” al posto di quell’articolo indeterminativo che oggi anche la maggior parte dei non addetti ai lavori utilizzerebbe: “un acido”.
acido cloridrico diluito (noto come acido muriatico): l'acido domestico per antonomasiaNell’immaginario popolare, ormai fortunatamente superato, L’acido era uno, una sostanza specifica: come il sale, il mercurio, lo zucchero, l’acqua e la birra (e neppure alcune queste, come il sale, a ben vedere sono sostanze necessariamente definite in modo univoco dal loro stesso nome) e ben poco importava se il venditore – ammesso che lo facesse – riportava in etichetta un’ulteriore specifica rispetto alla parola acido, ad esempio solforico, cloridrico (anticamente, ed oggi volgarmente, chiamato muriatico), forforico, nitrico…  In fondo chi più chi meno tutti questi “acidi” avevano una caratteristica ben comune fra loro, da conoscere bene e con la quale non si poteva affatto scherzare: quella di risultare altamente pericoloso, corrosivi sui materiali tanto da poter arrivare a scioglierli, sulla pelle e sugli occhi dell’uomo, tanto da poter provocare anche gravissime e dolorosissime ustioni e deturpazioni.

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nascita e crescita di un corpo chimico: la cristallizzazione

spazio

INTRODUZIONE

La nascita e la crescita di un cristallo è probabilmente uno dei fenomeni chimici più affascinanti che creano un ponte fra il mondo microscopico, quello popolato da molecole invisibili, a quello macroscopico degli oggetti che possiamo vedere e manipolare con i quali abbiamo a che fare tutti i giorni.

esempi di cristalli: quarzo ametista, berillo, sodio cloruro

esempi di cristalli: quarzo ametista, berillo, sodio cloruro

Gran parte dei materiali che ci circondano, quando si presentano allo stato puro, mostrano infatti una natura cristallina, anche se i cristalli sono spesso così piccoli da non essere subito identificati come tali (es. zucchero), o da non essere proprio percepibili (es. il talco in polvere) o magari appressati e miscelati in complesse formazioni allo stato solido con cristalli di altre sostanze tanto da formare un corpo unico (es. le rocce).
E non dobbiamo immaginare che la cristallinità appartenga unicamente al mondo minerale, o per lo meno a quello inorganico: riprendendo quanto già anticipato appena poche righe sopra, ribadisco il concetto che l’unica caratteristica richiesta è il fatto che la sostanza che deve cristallizzarsi sia pura o semipura… e se non lo è a sufficienza, come vedremo più avanti, “si purifica da sola” durante la cristallizzazione.   Non a caso già i nostri maestri alchimisti utilizzavano la cristallizzazione, a volte anche ripetuta e reiterata (facendo riscogliere i cristalli quindi di nuovo cristallizzare per poi di nuovo risciogliere, ecc) per perfezionare la purificazione di una sostanza.  

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