Corso di chimica generale ed inorganica
Introduzione al corso di chimica generale ed inorganica Introduzione L'uomo
percepisce ciò che lo circonda con i sensi di cui dispone (vista, udito, tatto,
gusto, odorato), oggi variamente potenziati da congegni o strumenti dei più
diversi tipi. Ciò che possiamo osservare viene da noi classificato in termini
di massa materiale (gli oggetti, il nostro corpo, ecc.) o di energia (la luce,
il calore, ecc.). In realtà è stato dimostrato (Einstein) che questi due
aspetti della realtà sono tra loro strettamente collegati, per cui essi
costituiscono un unica "sostanza". Ad una variazione di energia
corrisponde una variazione di massa e viceversa, essendo le due grandezze
correlate dall'equazione DE = Dm
x c2 (c = 3 x 108
m/s) dove c, che rappresenta la
velocità della luce, è una costante universale. (Si dicono costanti universali quelle grandezze -
fisiche o numeriche - che risultano del tutto indipendenti da qualsiasi
condizione; ad esempio una ben nota costante universale numerica è data dal
valore di p = 3,14.. che esprime il rapporto tra la lunghezza della circonferenza
di un cerchio e quella del suo diametro. Tale rapporto è sempre lo stesso, per
qualsiasi cerchio si possa immaginare ed in qualsivoglia condizione). Naturalmente
non abbiamo alcuna garanzia che le nostre percezioni debbano necessariamente
fornirci un quadro coerente e ragionevole di ciò che esiste; in effetti speso
si è potuto accertare che le informazioni accettate senza alcuna riflessione ci
portano ad una rappresentazione ingannevole della realtà. Così ad esempio i nostri
sensi ci fanno pensare che sia il sole a girare ogni giorno intorno alla terra;
non va dimenticato quanto sia stato difficile e per molti aspetti penoso
renderci conto che è la terra a girare attorno al sole. (Si potrebbero trovare molti altri esempi, forse meno
immediati, di informazioni sensoriali apparenti poi dimostratesi ingannevoli,
dalle diverse illusioni ottiche ai più strani medicamenti per le più diverse
malattie). E' compito
della mente umana porre in relazione tutte le osservazioni disponibili per
poter disporre fin dove possibile, di un quadro coerente e razionale
dell'universo e di noi stessi. Tale ruolo unificante della mente del singolo
individuo è stato a lungo fine a sè stesso ed abbastanza vano, finche non è
stato possibile riunire gli sforzi di comprensione di più menti (e su molte
generazioni), con l'applicazione del metodo scientifico. Questo è si
basa regola fondamentale che sono accettabili solo le osservazioni ovvero gli
esperimenti ripetibili da chiunque e riproducibili. Dai risultati
degli esperimenti, sia qualitativi che quantitativi, si ricavano delle ipotesi,
che tendono a spiegare in modo coerente l'insieme delle misure eseguite; la
conferma sperimentale di una o più ipotesi porta alla formulazione di una
teoria. Va sottolineato come l'acquisizione di una teoria può essere
estremamente utile ai fini pratici, ma non ha nulla da vedere con il concetto
(filosofico) di "verità". Quandanche mille esperimenti confermassero
quanto previsto dalla teoria ed uno solo (ben eseguito) non fosse con questa
spiegabile, sarebbe necessario modificare o cambiare radicalmente la teoria
inventandone una nuova, ma non sarebbe comunque consentito ignorare il nuovo
esperimento. Questo rigore è parte essenziale del metodo scientifico e spiega
diverse crisi, vissute e superate (in tutto o in parte) da varie teorie. La
scienza discute sempre su sè stessa e si impone una continua verifica. Di
conseguenza noi non disponiamo di alcuna "verità assoluta", dato che
nessuno può fare tutti gli infiniti esperimenti pensabili e possibili; ma di
una verità relativa e provvisoria, che ci è comunque molto utile. La scienza
offre quindi una possibilità di comprendere la realtà (seppure con dei limiti)
e - cosa per noi essenziale - di operare nella realtà stessa per realizzare i
cambiamenti che riteniamo esserci favorevoli. (La valutazione della reale qualità dei cambiamenti
che apportiamo al nostro modo di vivere è questione di gusto personale. Alcuni
si possono considerare di fatto irrinunciabili; tra questi la disponibilità di acqua corrente, l'utilizzazione
della corrente elettrica nelle sue numerose applicazioni, la facilità di
accesso alle informazioni, la disponibilità della carta igienica, ecc.) Nella scienza
è d'uso fare delle distinzioni tra i diversi tipi di esperimento. Così, quando
agendo su di un sistema lo si modifica reversibilmente, ovvero la modifica
viene a cessare quando cessa la nostra azione (ad esempio riscaldando un corpo
la sua temperatura aumenta; smettendo di riscaldarlo il corpo si riporta allo
stato iniziale) si parla in genere di fenomeno fisico. Quando invece la nostra
azione comporta la trasformazione di uno o più corpi in qualcosa di diverso e
tale trasformazione rimane stabile dopo che il nostro intervento è cessato si
parla di solito di fenomeno chimico. La chimica è la scienza che si occupa
della trasformazioni delle sostanze, di come da una cosa se ne possa ricavare
un'altra (ma non solo, come vedremo). Nelle
trasformazioni chimiche le quantità di energia in gioco non sono tali da poter
verificare sperimentalmente la trasformazione di massa in energia e viceversa,
prevista dall'equazione di Einstein. La legge E = mc2 è sempre valida, ma i nostri strumenti
non sono abbastanza sensibili da cogliere le minime variazioni di massa dovute alle
variazioni energetiche legate ai processi chimici. L'equazione trova conferme
in discipline non chimiche (fisica delle particelle elementari, ecc.) ed in
alcuni fenomeni del settore, molto specifico, della chimica nucleare o
radiochimica. Il metodo scientifico
si basa su sull'esecuzione di esperimenti, dei tipi più diversi, che debbono
peraltro essere riproducibili; tali cioè che chiunque, rieseguendo
l'esperimento nelle stesse condizioni, ottenga gli stessi risultati.
L'acquisizione di dati sperimentali di tal fatta ha consentito di accumulare
informazioni - e quindi conoscenza - trasmissibile da una generazione alla
successiva. L'utilizzo di informazioni, quindi conoscenza, ovvero
"scienza" tramite esperimenti riproducibili e quindi
"insegnabili" risale certamente alla preistoria. Basti pensare ai
metodi per accendere il fuoco o alle tecniche per l'estrazione di alcuni
metalli. Tuttavia il riconoscimento generalizzato della validità del metodo
scientifico ed il valore dell'esperimento rispetto alla elucubrazione
fantasiosa si ha nel rinascimento (Galileo, Newton, ecc.), talvolta senza che
gli stessi personaggi coinvolti se ne rendano pienamente conto (c'era chi si
occupava scientificamente di fisica trastullandosi al tempo stesso con
l'astrologia e simili vaghezze). E'
indispensabile sapere come i risultati degli esperimenti vengano oggi divulgati
e trasmessi. I risultati ottenuti nei diversi laboratori di ricerca, pubblici o
privati, vengono pubblicati dagli autori su riviste scientifiche specializzate
nei diversi settori. Le riviste possono essere locali o a diffusione
internazionali e le più serie ed importanti hanno ormai generalmente adottato
il metodo dei "referees" anonimi. Si tratta di questo: gli autori
propongono all'editore un articolo che illustra e commenta i nuovi risultati
ottenuti; copie del manuscritto vengono inviate a degli esperti del settore
(referees appunto), scelti dall'editore ma del tutto ignoti agli autori
dell'articolo. I referees giudicano il lavoro, accettando il manoscritto per la
pubblicazione o respingendolo; eventualmente suggeriscono modifiche e/o
miglioramenti. In caso di disaccordo l'editore può, se necessario, richiedere,
ad un nuovo livello, l'intervento di un terzo referee. In tal modo si
garantisce la serietà della rivista, quindi il suo interesse e quindi la sua
diffusione. Le riviste che
interessano la chimica sono, al mondo, alcune centinaia e nessuno è in grado di
seguirle tutte con la dovuta attenzione. Perchè ciò sia possibile è stato
istituito (da più di un secolo) il servizio dei "Chemical Abstracts".
Redattori specializzati leggono e riassumono, con le informazioni essenziali,
tutti gli articoli che compaiono, ed i riassunti sono pubblicati e distribuiti
in tutto il mondo (settimanalmente, in inglese; il centro dei servizi è nello
stato dell'Ohaio, USA) come volumi stampati (con i dovuti indici, per nomi, per
formula, per autore) e/o per via informatica. Chiunque consultandoli può
rendersi conto dello "stato dell'arte" per quanto riguarda un particolare
argomento o una determinata sostanza. [torna
su] |