atomo

L’atomo quantistico. Uno “strano oggetto”

Articolo 6/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni Villani

Agli inizi del XX secolo, la teoria atomica era praticamente universalmente accettata.  Se ha senso in scienza usare una data come spartiacque, la pubblicazione del libro Les Atoms di Jean Perrin nel 1913 segnò la definitiva vittoria dell’atomismo.  Per esempio, Perrin usando tredici metodi sperimentali diversi, determinò il valore del numero di Avogadro e tutti erano consistenti, mostrando in maniera inequivocabile che gli atomi si potevano “contare”.  Il successo di Perrin convinse anche Wilhelm Ostwald e Henri Poincaré, che erano stati scettici sulla reale esistenza degli atomi, a ricredersi.  Dice Poincaré: “l’ipotesi atomica ha recentemente acquisito abbastanza evidenza da cessare di essere una mera ipotesi”.  Nel breve volgere di un trentennio (dal 1896, scoperta della radioattività, al 1927, con la formulazione del principio di indeterminazione di Heisenberg), tra l’altro a cavallo del libro di Perrin, cambiò tutto, con la nascita dell’atomo quantistico e le sue “strane” caratteristiche.

Per poter parlare dell’atomo della meccanica quantistica, bisogna iniziare dall’atomo del modello di Bohr del 1913 che rappresenta il primo modello atomico con la quantizzazione dell’energia (e delle orbite elettroniche).   Continua...

L’atomo da Dalton a Mendeleev. Nascita della chimica classica

Articolo 5/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni Villani

La rinascita del concetto greco di atomo viene di solito attribuita a Pierre Gassendi.   Ovviamente, la visione atomistica greca non era mai sparita del tutto dal panorama culturale occidentale, anche se fortemente avversata dalla Chiesa.   Occorreva, tuttavia, un uomo di chiesa, Gassendi era canonico a Digne, per potere, se non eliminare almeno ridurre, il collegamento tra atomismo e ateismo.  Gassendi nella sua formazione filosofica metteva insieme tre culture: quella medioevale clericale, quella rinascimentale e quella scientifica.   Egli si proponeva di fare una sintesi di queste tre visioni, per molti aspetti opposte.   L’immagine del mondo della materia di Gassendi somigliava a quella di Democrito, a parte le differenze dovute a considerazioni teologiche.   Gli atomi erano anche qui invisibili, ma non privi di estensione, erano divisibili matematicamente, ma non fisicamente; la natura ultima di questi atomi consisteva di soliditas, ossia di fermezza e impenetrabilità; essi erano pertanto sostanze permanenti e invariabili, che non differivano tra loro in qualità.   Anche per Gassendi le proprietà caratteristiche dei singoli atomi erano la moles (la dimensione) e la figura (la forma), mentre come terza proprietà veniva aggiunta il pondus (il peso), che in realtà, era già stato aggiunto da Epicuro. Continua...

Principi, elementi e composti. Materia chimica

Articolo 4/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni Villani

I concetti di elemento, composto e quello più antico (ma ora in disuso) di principio, costituiscono, insieme a quello di molecola (per il concetto di atomo vale un discorso a parte, essendo, solo parzialmente, un concetto chimico) la base concettuale della chimica.  Su di essi si è costruita tutta la fitta rete di concetti, e relativa parte sperimentale, della nostra disciplina.  Per questo motivo, seppure trattati specificatamente in questo articolo, il loro ruolo è essenziale (e, come vedremo, ritornerà spesso in primo piano) all’interno di tutto il libro e di quest’insieme di articoli.

Da un punto di vista scientifico, i problemi connessi a questi concetti di base sembrano lontani nel tempo e si ritiene che i pochi problemi (soprattutto “linguistici”) rimasti, risiedano solamente in ambito didattico.  Io credo che una rivisitazione e chiarificazione di questi concetti sia, invece, essenziale, soprattutto (ma non solo) in un’ottica “culturale” della chimica.

quattro elementiLa differenzazione che la chimica fa della materia in tantissime (e sull’aggettivo ritorneremo) entità è un qualcosa che si è costituito lungo la storia di questa disciplina.   Continua...

la chimica imparata prima di chiamarla chimica: racconto autobiografico della chimica scolastica sotto i 15 anni

spazio
Il mio primo ricordo in assoluto in fatto di chimica imparata a scuola risale agli anni delle elementari, ovvero di quella che viene oggi denominata scuola primaria.   Epoca di maestro unico, di tempo non sempre così pieno e di un rapporto di conoscenza profonda e di empatia tra insegnante ed alunni che non sono certo appartenga ancora alla scuola italiana contemporanea.
La chimica alle scuole elementari in realtà evoca in me almeno tre ricordi distinti: gli atomi appunto, la plastica ed il DNA.

la mia scuola elementare - ingressoPremetto a ragione del vero che, a differenza di quanto questi tre semplici aneddoti potrebbero suggerire, il Maestro che mi ha seguito in modo esclusivo ed ininterrotto per 5 anni, che mi ha insegnato non soltanto a leggere, a scrivere e a disegnare, ma anche ad amare le scienze e a coltivare passione ed interesse per la complessità del mondo naturale, rappresenta senza dubbio una delle figure umane alle quali debbo di più in termini di formazione della mia coscienza e consapevolezza, scientifica ma non soltanto.
Allevavamo in classe tartarughe marine di varie specie, pesci ed anfibi, insieme a piante terrestri e lacustri di ogni tipo, ed il maestro ci coinvolgeva spesso nelle operazioni manuali di manutenzione e gestione di questi piccoli mondi e dei loro abitanti.   Continua...

sul concetto di elemento chimico: l’evoluzione di un punto di vista

Il concetto di elemento chimico trova oggi un riscontro concreto nell’atomo di quello stesso elemento, che differisce dagli atomi degli altri elementi chimici sulla base del numero dei protoni contenuti nel nucleo, grandezza questa descritta dal valore del Numero Atomico.

berillio, magnesio, calcio, stronzio e bario in forma elementareDa un certo punto di vista si è arrivati ad un’identificazione concettuale biunivoca fra atomo ed elemento chimico corrispondente.

Per quanto questa descrizione, per taluni praticamente una tautologia, rappresenti il punto di arrivo di una ricerca filosofica e scientifica vecchia quasi quanto la stessa civiltà umana e trovi oggi finalmente riscontro in molteplici evidenze oggettive largamente comprovate ed accettate dalla comunità scientifica internazionale, sono convinto che gli Antichi non sarebbero stati poi così soddisfatti dal risultato raggiunto.   Mi pare di sentire Paracelso borbottare fra sé e sé qualcosa del tipo:  “Sì, va bene, gli atomi esistono e sono probabilmente proprio come dite voi.  Ma parlando di elementi io intendevo parlare di tutta un’altra cosa!”.

In effetti l’idea di elemento, chimico ma non soltanto, ha raccolto su di sé ed intorno a sé così tanti significati e connotazioni nella storia dell’uomo, e ancora ne conserva tutt’ora nella nostra cultura, che la pura descrizione atomista di un concetto così complesso rischia di venire tacciata di riduzionismo scientifico. Continua...

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