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22 January 2024

 Sulla chimica - 1


(...) la chimica descrive la realtà esattamente come ognuno di noi descriverebbe una serie tv – trova la risoluzione più adatta per capire quello che sta succedendo e per tentare di prevederne l’evoluzione. È chiaro che gli atomi non sono delle letterine in un quadrato, e che ogni atomo è fatto di protoni, neutroni ed elettroni, e che a loro volta queste particelle subatomiche sono composte di altre particelle ancora più minute: ma, se il tuo scopo è sapere che succede alle condizioni ordinarie, la temperatura e la pressione della vecchia madre terra, te ne puoi allegramente fregare nel 99.99% dei casi. A queste condizioni, gli atomi si scambiano fra loro e formano famiglie, clan, partiti o anche file ordinate – i chimici le chiamano molecole, complessi, polimeri.

Queste molecole si formano e agiscono in maniera comprensibile e prevedibile; prevedibile a patto di conoscere il contesto, cioè l’atomo, la molecola in cui è inserito e l’ambiente nel quale opera.
Ecco, questo è molto importante: cercare di prevedere o di capire il comportamento di un atomo in maniera parziale, dire “ l’azoto è pericoloso” o “ il mercurio è velenoso” senza dire in che molecola si trovino o in che ambiente agiscano è totalmente insensato.

L’azoto, per esempio, è un atomo veramente bipolare: messo accanto a un suo omologo, nella molecola N2, è uno degli atomi più tranquilli che esistano, e N2 è una molecola stabilissima ( ce ne accorgeremmo altrimenti: il70% dell’aria che respiriamo è azoto molecolare). Se messo in compagnia di alcuni ossigeni e alcuni idrogeni forma composti noti come nitrati, ovvero le basi dei fertilizzanti; ma gli stessi nitrati, per esempio il nitrato d’ammonio, possono essere combinati con oli combustibili per dare degli esplosivi potentissimi. In compagnia di un acido organico, invece, gli azoti amminici formano i cosiddetti “ amminoacidi”, le basi delle proteine; con buona pace dei filologi (“ azote” significa “ il senza vita”), l’azoto è essenziale per la vita stessa. Il che ci porta a un altro punto importante di questo discorso.

 
(...)
Conoscere la chimica sta diventando sempre più urgente nella nostra vita, se non altro perché c’è un pianeta intorno a noi che ce lo ricorda, avvolgendoci nel suo crescente calore giorno dopo giorno. Se voi poteste ricordarvi una cosa sola di questo lungo discorso, vorrei che teneste a mente questo: non
sapere una materia non è sbagliato. Se avete studiato filologia, siete padronissimi di non conoscere la chimica: ma, in questo caso, quando si parla di chimica la cosa giusta da fare sarebbe ascoltare e domandare – magari sfiancare chi parla di domande finché non risulta convincente o finché non trovate una falla nel suo ragionamento - ma non certo esprimere “ la vostra opinione”.

Ricordatevi che parlare di chimica senza sapere cosa stiamo dicendo non è solo azzardato, ma è anche dannoso. Parlare di cose che non si sanno può comunque convincere, formare opinioni, sfornare cittadini con certezze granitiche ma sbagliate, e questo in certi ambiti è eticamente spregevole. Se un giorno il nostro pianeta diventerà inabitabile prima del previsto, sarà colpa anche di quelli che hanno parlato senza sapere cosa stavano dicendo.

Marco Malvaldi da "Robinson" - 21/01/24

12 November 2020

 

Dare i numeri ai tempi del Coronavirus 

 

Interessanti considerazioni sui legami tra le diverse attività scientifiche, dalla fisica, alla chimica, alla biologia, e le loro relazioni con i modelli matematici, con un occhio di attenzione all'applicazione della modellistica ad un fenomeno complessocome la pandemia di Covid-19...
 
...Per qualsiasi disciplina che voglia definirsi scientifica, quando si ricorre a dei dati, per ricavare o confermare eventuali modelli o teorie, è fondamentale stimare l’affidabilità dei dati stessi e eventualmente isolare quali sono da scartare. Ciò implica sapere come son stati presi, quanto sono riproducibili, valutare eventuali incertezze ed errori sistematici. Inoltre, tramite ipotesi a priori e approssimazioni, è necessario fare una scelta di quali variabili considerare per la descrizione del fenomeno, quindi scegliere cosa debba essere oggetto di quantificazione matematica e cosa invece possa essere trascurato, ed eventualmente valutare se è possibile separare il fenomeno in più componenti. Idealmente potremmo letteralmente matematizzare ogni aspetto della realtà che ci circonda, ma al livello pratico non è sempre possibile proprio per la limitatezza degli strumenti a disposizione, sia di natura empirica che matematica. E se veramente si vuole fare previsioni, serve anche fare uno sforzo di immaginazione per ipotizzare i meccanismi alla base del fenomeno che si sta studiando, chiaramente alla luce delle osservazioni e dei dati a propria disposizione. Poiché tutti questi passaggi richiedono un certo livello di approfondimento della dinamica che si vuole studiare, conoscere poco la natura del problema rischia di compromettere irrimediabilmente i risultati del proprio studio, a dispetto dell’esattezza e della raffinatezza dell’elaborazione matematica. Insomma, visto che non si tratta di magia, se in entrata inseriamo spazzatura la matematica non potrà certo restituirci oro in uscita....
 

19 October 2019



2019 - Anno Internazionale celebrativo dei 150 Anni della Tavola Periodica degli Elementi Chimici 


 
L'UNESCO ha proclamato l'anno 2019 Anno Internazionale della Tabella Periodica degli Elementi Chimici per celebrare i 150 anni dalla prima pubblicazione della Tabella di Dmitrij Mendeleev.

Un esempio interessante di interazione comunicativa: gli elementi atomici in uno Smartphone...


Originale presso la mostra Elements, Ca' Foscari Mestre






Una attività interattiva: clicca qui






18 July 2019

Colore, clorofilla, cromatografia

Una attività sperimentale rivista e ricommentata per capire come ciò che sembra omogeneamente verde nelle foglie, sia in realtà un sistema più complesso...



Ma in qualche modo analizzabile anche nella scuola media...


  1. L'esperienza in prima media
  2. Un articolo in Science in school, luglio 2019 

12 March 2018

Didattica della geometria: ritorno al 1979



I temi dei “Nuovi Programmi del 1979” (da ora definiti N.P.) richiamano 3 caratteristiche significative della geometria:
1) La geometria è un modello matematico dello spazio fisico. Cioè gli enti matematici punto, retta, piano, angolo ecc. sono idealizzazioni di punti, rette, piani e angoli fisici e le relazioni che si instaurano tra gli enti geometrici sono molto simili alle relazioni fra i loro corrispondenti fisici.
2) La geometria, in base all'idea espressa da Klein nel suo Programma di Erlangen del 1872, può essere considerata come lo studio di quelle proprietà delle figure che rimangono invariate quando lo spazio è assoggettato a un gruppo di trasformazioni. Da questo punto di vista lo studio delle figure congruenti, nella geometria piana euclidea, rientra nell'analisi delle isometrie del piano.
3) La geometria è intimamente legata all'algebra. Sin da quando Descartes e Fermat inventarono la geometria analitica, sappiamo che i concetti della geometria possono essere espressi sotto forma algebrica. Così un punto del piano euclideo può essere definito come una coppia ordinata (x;y) di numeri reali, una retta nel piano può essere definita dall'equazione  della forma ax+by = c e cosi' via. Ovviamente il discorso può essere visto anche in senso opposto: i concetti algebrici possono cioè essere espressi attraverso concetti geometrici.
4)Non viene invece preso in considerazione dai N.P. l'aspetto della geometria come sistema assiomatico, come sistema cioè in cui vengono poste delle proposizioni primitive, o assiomi, da cui, per deduzione vengono dimostrati i vari teoremi.
Questo orientamento dei N.P. trova giustificazioni di carattere: a) epistemologico, b) psico pedagogico.
a) L'esigenza, sul piano didattico, di partire da un corso a carattere sperimentale dove gli assiomi trovino le loro radici intuitive, è conseguente dal punto di vista epistemologico all'ipotesi che l'ente geometrico si formi nella mente umana per astrazione, a partire da oggetti reali e da esperienze su questo.
Costituisce parte integrante delle teorie psicologiche oggi più comunemente accettate (e ci riferiamo in particolare agii psicologi che si rifanno, almeno come origine a Piaget) l'idea che la base di ogni apprendimento è l’attività del b. che interagisce con il suo ambiente sociale e fisico. Basti pensare ai tre modi attraverso cui, secondo Bruner, la conoscenza è rappresentata (azione - immagine - simbolo) e alle esperienze didattiche operate da Dienes partendo da questo  presupposto. Del resto l’esperienza didattica  quotidiana mostra chiaramente che il b. di 11-12 anni segue con difficolta anche semplici ragionamenti a carattere ipotetico – deduttivo.
L’insegnamento della geometria a livello di scuola dell'obbligo dovrebbe in conclusione mirare a formare quei concetti, a far intravedere quelle relazioni, a introdurre quei tipi di ragionamento che verranno eventualmente approfonditi e sistematizzati all'interno di un sistema assiomatico - deduttivo in seguito e che comunque sono di per sé autosufficienti per far capire, a livello elementare la struttura interna della disciplina. (...)

Brano tratto da qui....

09 March 2018

Alcune osservazioni sulla didattica della chimica

 

Nel passaggio alla scuola superiore in molte situazioni lo studente si trova di fronte ad una frammentazione delle scienze in percorsi che difficilmente possono integrarsi. Soprattutto nel biennio questa specializzazione non è, a mio parere, favorevole ad una omogenea distribuzione dei contenuti.

Resta sempre problematica la separazione delle scienze naturali dalla programmazione della fisica, in cui gli aspetti caratteristici della matematizzazione del metodo scientifico sono stati così importanti da influenzare lo sviluppo stesso, ad esempio, della chimica teorica e quindi della chimica dei processi biologici.

Mentre poter confrontare le caratteristiche algebriche della fisica classica con gli aspetti più probabilistici e statistici di alcune parti della biologia avrebbe forte impatto cognitivo.
Indipendentemente da queste considerazioni epistemologiche, mi pare importante che al centro di processi di continuità siano messi:

1.  lo studio del metodo scientifico
2.  l'integrazione delle scienze
3.  la problematizzazione nel processo di apprendimento
4.  la ciclicità e la reticolarità nei percorsi curricolari  che tutti i punti precedenti contiene e percorre...

... L'articolo completo può essere letto qui.

05 February 2018

Sulla chimica...

‘Chimico’ viene spesso letto come ‘artificiale’, e quindi come ‘dannoso’, in un errore cognitivo carpiato tipico di chi ragiona a senso unico, in modo approssimativo.

 ‘Naturale’ non significa necessariamente ‘innocuo’ (la cicuta e alcuni funghi sono ottimi esempi), e allo stesso modo ‘artificiale’ non significa per forza velenoso, tossico o cancerogeno. Una bella pagnotta è il risultato di una serie di processi chimici artificiali, sconosciuti prima dell’uomo, ma ben poche persone sono morte per aver ingerito del pane.


Ma il discorso è un po’più ampio. Perché già la prima associazione, chimico-artificiale, è assurda. Secondo questa idea, sarebbe artificiale la luce delle lucciole (che viene da un fenomeno chimico, la foto isomerizzazione) e la tela dei ragni (anch’essa un processo chimico, una delle polimerizzazioni più spettacolari del creato). 

La chimica non è altro che la scienza di come il mondo si trasforma nel tempo, studiata con un linguaggio – quello degli atomi e delle molecole – fatto di lettere e parole che non sono visibili ai nostri sensi. E imparare a gestire ciò che va al di là dei sensi non è facile.
Per fare questo, il chimico impara a leggere la natura usando un linguaggio fatto di lettere particolari - gli atomi – che possono combinarsi tra loro in parole e frasi ramificate – le molecole. Non di rado queste molecole hanno un significato ambiguo: esattamente come le frasi del linguaggio comune, il loro effetto dipende dal contesto.  

ll glucosio può essere usato come carburante, reagendo con l’ossigeno per dare energia, ma anche come mattoncino da costruzione: la cellulosa, il materiale costitutivo di cui sono fatte le piante, non è altro se non un polimero del glucosio – tante piccole molecole di zucchero che si tengono per mano, e grazie a questa robusta collaborazione diventano un solido affidabile e tenace.
Ho usato, nella frase precedente, un termine che le persone digiune di scienza spesso adorano usare a casaccio: energia. 

Etimologicamente, significa ‘la capacità di fare lavoro’, ma in chimica la si usa in un altro senso. 

L’energia è ciò che si conserva: l’unica caratteristica di un sistema isolato dal resto del mondo che non può cambiare. Siccome però i sistemi isolati esistono solo nella testa dei chimici e dei fisici, è necessario misurare anche quanto il sistema si trasforma, e dove va a finire questa trasformazione. 

I chimici esprimono questo concetto con il termine ‘entropia’ – ciò che si trasforma (e non significa semplicemente ‘disordine’). Ecco, grazie a questi due termini misteriosi, energia ed entropia, più una terza quantità un po’ meno sconosciuta, la temperatura, chi sa la chimica è in grado di prevedere cosa farà qualsiasi sistema – a patto che li sappia misurare o calcolare, cosa non sempre possibile.
Processi belli e spettacolari, a volte, come l’acqua che cristallizza in ghiaccio, una soluzione che da trasparente diventa d’improvviso viola, o le molecole di butadiene (un gas) che si coalizzano in una gomma. Processi schifosi o pericolosi, altre volte; l’odore degli acidi organici, o il terrificante tanfo dei seleniuri, o l’esplosiva isteria della nitroglicerina.
  
Ecco, lo studio della chimica non vi trasformerà necessariamente in dei serial killer avvelenatori di pozzi. Piuttosto, vi permetterà di collegare un altro mondo invisibile, quello delle molecole, con il palese e inevitabile mondo in cui viviamo. Chiamatelo ambiente, chiamatelo universo, chiamatelo come volete; ma se volete veramente ragionarci sopra, e conoscere o inferire le conseguenze delle azioni chimiche vostre o altrui, non potete ragionarci sopra se non conoscete la chimica.   

Questo testo è stato ricavato dall'articolo di MARCO MALVALDI, Il Fatto Quotidiano del 4 Feb 2018.

Alcuni momenti della storia della Chimica





29 January 2018

Da: "Dove si trova la bellezza segreta della matematica" 

di Claudio Bartocci

 

Il protagonista de "L'uomo senza qualità " (Musil)...

"intento a riflettere su un difficile problema matematico: «Aveva tirato le tende e lavorava con la luce soffusa, come un acrobata che in un circo in penombra, prima che venga ammesso il pubblico, si esibisce in nuovi salti pericolosi davanti a una platea di intenditori. La precisione, la forza e la sicurezza di questo pensiero, che nella vita non hanno uguali, lo colmavano quasi di malinconia»."

Disegno in Logo
La matematica, per Musil, è una attività funambolica del pensiero, nella quale si combinano eleganza e leggerezza,«una delle avventure più appassionanti e incisive dell'esistenza umana» .



La matematica - come mostrano gli esempi di Cantor, Poincaré o Grothendieck - è assimilabile a un’arte, sebbene del tutto particolare, nella quale l`arbitrarietà delle invenzioni si concilia con il rigore delle dimostrazioni e l`immaginazione si accorda con la ragione. 

La bellezza è inscindibile dalla libertà creativa.










26 December 2017

Didattica multimediale e uso delle LIM


Si segnalano alcune unità didattiche prodotte per il software ActivInspire per le LIM Promethean, inserite tra le Risorse disponibili presso il sito Promethean-Classflow
I numeri figurati (aritmo-geometrie) Il pi-greco
I solidi platonici Geometria dinamica e figure auto-somiglianti
L'effetto serra Antartide
Introduzione alla chimica Introduzione alla genetica
Si segnalano alcune unità didattiche prodotte per il software Notebook per le LIM Smartboard, inserite tra le Risorse disponibili presso il sito SMART exchange Italia.
Antartide I frattali
I solidi platonici Il pi greco
DNA e la genetica Chimica: un approccio
L'effetto serra I numeri figurati (aritmo-geometrie)