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La chimica computazionale e le motivazioni del Nobel 2013

di Giuseppe Alonci

Se chiedeste a un fisico di tracciare la traiettoria di una pallina, probabilmente non avrebbe molte difficoltà a farlo.
Conoscendo la posizione, l’angolo e la velocità iniziale, un semplice conto matematico è più che sufficiente a simulare quasi con esattezza la traiettoria che seguirà, a conoscere la sua energia in ogni momento e a prevedere cosa farà dopo l’urto.

curva di energia potenziale in relazione alla "dispozione nello spazio" della parti di una molecola complessa

curva di energia potenziale in relazione alla “dispozione nello spazio” della parti di una molecola complessa

Se però scendiamo nell’infinitamente piccolo e tentiamo di seguire lo stesso approccio per studiare il moto e le energie di atomi, elettroni e particelle il discorso si complica enormemente. Alla meccanica classica, cioè il ramo della fisica che si occupa di studiare oggetti macroscopici (e lenti rispetto la velocità della luce), bisogna infatti sostituire la meccanica quantistica, la parte della fisica che si occupa invece della particelle microscopiche e che è molto più complicata e laboriosa.
Chi volesse approfondire questo argomento, può leggere i due articoli introduttivi di Giovanni Villani sulla meccanica quantistica (Il concetto di struttura e la meccanica quantistica e L’atomo quantistico. Uno strano oggetto).
In effetti, le leggi che governano gran parte del mondo fisico e praticamente tutta la chimica sono note ormai da più di settant’anni.   Continua...

perchè si usano le formule chimiche? (e come interpretarle)

molecola tatuata sul collo - esempio di struttura molecolare semplificata Le formula chimiche sono il modo che il chimico ha di rappresentare gli oggetti di cui si occupa, ovvero le molecole, evidenziandone caratteristiche costitutive utili per la comprensione delle stesse.
Sarebbe errato affermare che la funzione principale di una formula chimica sia quella di consentire di scrivere o menzionare in modo semplificato una molecola: se è vero che scrivere H2O è sicuramente più breve che scrivere “acqua” ed NaCl è più breve di “sodio cloruro”, la casistica più generale, specie quando si considera la chimica organica, smentirebbe clamorosamente questo modo di vedere le cose, in quanto è quasi la norma il fatto che una formula risulti più elaborata e detto concretamente “difficile da scrivere” che non il nome di una molecola, specie se per questa esiste un nome comune o volgare.

Prima di scendere maggiormente nel dettaglio relativo alle diverse tipologie di formule chimiche disponibili, è tuttavia necessario fare un doveroso distinguo di tipo linguistico fra due contesti scientifici totalmente distinti all’interno dei quali viene usata la parola “formula” con due significati nettamente diversi, con il risultato di generare talvolta nel lettore più inesperto una confusione di base che dev’essere assolutamente spazzata via prima di affrontare ogni altro approfondimento.

In fisica in primo luogo, ma anche il moltissime altre discipline scientifiche, applicazioni tecnologiche e perché no anche nella stessa chimica, esistono “formule” di tipo matematico che mettono in relazione quantitativa alcune entità misurabili con altre. Continua...

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