Chimica e didattica della chimica Le origini della chimica Luca Fiorani.

Chimica e didattica della chimica

Le origini della chimica

Luca Fiorani

Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica

Gli elementi nell'antichità L'idea di elemento è antichissima (spesso

gli elementi emergono dal caos e corrispondono a una cosmogonia): Genesi: separazione di terra e acque Tradizione sanscrita: spazio, vento, fuoco,

acqua, terra Taoismo: yin e yang Mesopotamia e Iran: caos e ordine

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Gli elementi nell'antica Grecia Dal mito (o Rivelazione in forma di mito)

alla filosofia I primi filosofi sono filosofi della natura Talete: l'acqua è l'elemento fondamentale

(arché) Empedocle: terra, acqua, aria e fuoco sono

i quattro elementi fondamentali A partire dall'acqua o dai quattro elementi

fondamentali si ottengono tutte le sostanze

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Parentesi filosofica Sostanza: “Si tratta dell’ente primario e

completo, a cui fanno necessariamente riferimento tutti gli altri enti […] la sostanza è l’ente la cui determinazione è essere per sé e in sé; accidente è l’ente la cui determinazione è essere per e in altro, che è la sostanza […] si possono individuare vari tipi o ordini di sostanza: materiale, materiale e spirituale, spirituale” (A. Molinaro: Lessico di metafisica, San Paolo, 1998)

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Gli elementi nell'antica Grecia Le forme dell'acqua o i quattro elementi

fondamentali corrispondono agli stati fisici della materia

Per la scienza moderna la materia: ha massa e occupa spazio e tempo è solida, liquida, aeriforme (vapore, gas),

plasma

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Gli elementi per Aristotele I quattro elementi fondamentali sono

composti dalla stessa materia prima e si distinguono per due proprietà che danno loro la forma

terra: fredda e secca acqua: fredda e umida aria: calda e umida fuoco: caldo e secco Gli elementi possono trasformarsi l'uno

nell'altro I materiali sono miscugli dei quattro

elementi fondamentali 6


Gli atomisti Per Aristotele la materia è continua Per gli atomisti la materia è fatta di atomi Gli atomi sono particelle indivisibili della

stessa materia ma dotati di forma, grandezza, peso e movimento differenti

Muovendosi e urtandosi si uniscono e si separano in vari modi formando tutte le sostanze

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Gli elementi per Platone I quattro elementi fondamentali sono

composti da particelle che hanno forme geometriche

terra: cubi acqua: icosaedri aria: ottaedri fuoco: tetraedri e il dodecaedro? Etere… Le facce triangolari si

dispongono in vari modi(trasformazioni fisiche e chimiche)

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Medioevo Materia continua Trasmutazione delle sostanze: una

sostanza può trasmutarsi in un'altra, cambiando le proporzioni di elementi fondamentali che la costituiscono

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Medioevo Filosofi naturali:

teoria dei quattro elementi fondamentali Alchimisti:

ricette segrete componente magica tecnologia raffinata particelle di dolce, di secco, di pesante, di

dorato… oro e pietra filosofale

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Medioevo Artigiani

tingono stoffe, cuociono vasellami, forgiano metalli

conoscono i materiali, sanno dove trovarli, sono competenti nel maneggiarli, padroneggiano il fuoco

pensano che ci siano altri elementi (oltre ai quattro classici): l'oro è il miscuglio (perfetto) di mercurio e zolfo

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Nasce la chimica Antichità: il ferro è un miscuglio dei

quattro elementi fondamentali Medioevo: il ferro è un miscuglio

(imperfetto) di mercurio e zolfo XVIII secolo: il ferro è costituito da

particelle di ferro e le sue proprietà dipendono dalle caratteristiche delle particelle e dal modo in cui si organizzano (non dal miscuglio delle proprietà di elementi fondamentali)

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Nasce la chimica Si compilano tabelle delle trasformazioni

chimiche Riaffiora l'idea di affinità (alcune sostanze

tendono a unirsi fra loro) Si isolano nuovi elementi Si distinguono sostanze semplici

(elementi), sostanze composte (composti) e miscugli

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Elementi, composti e miscugli Esempi di elemento (sostanza semplice):

ferro (Fe) e zolfo (S) Miscuglio: è separabile fisicamente Composto (sostanza composta): ha

proprietà nuove Esempio di composto: solfuro ferroso

(FeS)

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Lavoisier Introduce la nomenclatura chimica Enuncia il principio di conservazione della

materia (1787): "si può accettare come assioma il fatto che in ogni trasformazione, sia prima che dopo che essa è avvenuta, esiste la stessa quantità di materia"

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Dalton Enuncia la legge delle proporzioni multiple

(1808): "quando due elementi si combinano in modi diversi, una certa quantità di un elemento si combina con quantità dell'altro che stanno tra loro come numeri piccoli e interi". Ad esempio, 7 g di azoto (N) si combinano con 4, 8, 12, 16, 20 g di ossigeno (O).

Deduce la teoria atomica moderna Attribuisce una massa agli elementi, a

partire dall'idrogeno (H) a cui assegna massa unitaria

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XIX secolo Gli studi di Avogadro, Berzelius e

Cannizzaro permettono di distinguere atomi e molecole

Si sviluppa la teoria della valenza: ad esempio, il carbonio (C), di valenza 4, si combina con due atomi di ossigeno (O), di valenza 2, o con quattro atomi di idrogeno (H), di valenza 1

Mendeleev osserva che gli elementi, ordinati per massa crescente, mostrano proprietà periodiche e crea la "tavola periodica degli elementi" (con alcuni spazi vuoti, riempiti da elementi naturali o artificiali scoperti successivamente)

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Tavola periodica degli elementi

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Fine della lezione…

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