4 - Società Chimica Italiana

ISSN 0392-5942 Anno XXVII, n. 4, 2005Giornale di Didattica della Società Chimica ItalianaC n SLA CHIMICA NELLA SCUOLASpedizione in abbonamento postale Art. 2 comma 20/C Legge 662/96 Filiale di BolognaBOYLE E LA FILOSOFIACORPUSCOLAREI POLIMERI CONIUGATIIL CONCETTO DI SISTEMAIN CHIMICAhttp://www.sci.uniba.ithttp://www.didichim.org

Anno XXVIISettembre - Ottobre 2005Direttore responsabilePierluigi RianiDipartimento di Chimica e Chimica IndustrialeVia Risorgimento, 35 - 50126 PisaTel. 0502219398 - fax 0502219260e-mail: riani@dcci.unipi.itPast-EditorPaolo Mironee-mail: paolo.mirone@fastwebnet.itLA CHIMICANELLA SCUOLARedattorePasquale FettoFavoltà di Medicina VeterinariaVia Tolara di Sopra, 50 - 40064 OZZANO E (BO)Tel. 0512097897 - fax 0516511157e-mail: pasquale.fetto@unibo.itComitato di redazioneLiberato Cardellini, Marco Ciardi, Pasquale Fetto,Paolo Mirone, Ermanno Niccoli, Fabio Olmi, PierluigiRiani, Paolo Edgardo Todesco, Francesca Turco, GiovanniVillaniComitato ScientificoLuca Benedetti, Rinaldo Cervellati, Rosarina Carpignano(Presidente della Divisione di Didattica), Luigi Cerruti,Giacomo Costa, Franco Frabboni, Gianni Michelon,Ezio RolettoEditingDocumentazione Scientifica EditriceVia Irnerio, 18 - 40126 BolognaTel. 051245290 - fax 051249749Periodicità: bimestrale (5 fascicoli all’anno)Abbonamenti annualiItalia euro 48 - Paesi comunitari euro 58Fascicoli separati Italia euro 12Fascicoli separati Paesi extracomunitari euro 15Gli importi includono l’IVA e, per l’estero le spese dispedizione via aereaSpedizione in abbonamento postale Art.2 comma 20/C Legge662/96 Filiale di BolognaUfficio AbbonamentiManuela MustacciSCI, Viale Liegi, 48/c - 00198 - RomaTel. 068549691 fax 068548734E-mail: soc.chim.it@agora.stm.itCopyright 1995 Società Chimica ItalianaPubblicazione iscritta al n. 219 del registro di Cancelleriadel Tribunale di Roma in data 03.05.1996La riproduzione totale o parziale degli articoli e delle illustrazionipubblicate in questa rivista è permessa previaautorizzazione della DirezioneLa direzione non assume responsabilità per le opinioniespresse dagli autori degli articoli, dei testi redazionali epubblicitariEditoreSCI - Viale Liegi 48/c - 00198 RomaStampaLE GRAFICHE RECORD sncS. Giorgio di P. (BO) - Tel. 0516650024SOMMARIOEDITORIALE2005 - L’anno delle riforme 83di Rosarina Carpignano,DALLA COPERTINAJöns Jacob Berzelius 86a cura di Francesca TurcoESPERIENZE E RICERCHEIl concetto di sistema strutturato/organizzato inchimica e confronto con le altre discipline scientifiche 88di Giovanni VillaniEvaporazione ed ebollizione:come i corsisti SSIS comprendono i fenomeni 98di Raffaele PentimalliLA CHIMICA NELLA STORIALa filosofia corpuscolare e l’opera di Robert Boyle 101di Raffaella SeligardiSCI - CRUPPO GIOVANII polimeri coniugati e le loro applicazioninella vita quotidianadi Alessandro Fraleoni-Morgera 106GIOCHI E OLIMPIADI DELLA CHIMICAGiochi e Olimpiadi della Chimica 2005 109di Mario AnastasiaRUBRICHELETTERA AL LETTORE 114Il dentro e il fuori della scuoladi Ermanno NiccoliCONVEGNI E CONGRESSI 116European Variety in Chemistry EducationCracovia, 4 – 7 luglio 2005di Liberato CardelliniGRUPPO GIOVANI - SCI 118Premio Primo Levi - Bando di Concorso 2005XIV CONGRESSO 119Il programmaDALLA DIVISIONE III Cop.Accreditamento presso il MIURLe figure esornative sono tratte dal testo: P.Lugol - Leçons élémentairesde Chemie - Paris, Libraire Classique Eugène Belin - 1905

EDITORIALEdi Rosarina Carpignano2005 - L’ANNO DELLE RIFORMEL’anno 2005, in buona parte trascorso, è un annodi forti sconvolgimenti per l’intero sistema formativoitaliano.Lasciando da parte l’Università nella quale, malgradole forti e autorevoli contestazioni, la riforma dellostato giuridico dei docenti è diventata legge, duesono i principali campi oggetto di riforma: la ScuolaSecondaria Superiore e la formazione dei docenti.La Riforma della Scuola Secondaria SuperioreDopo che la Conferenza Unificata Governo-Regionidel 15 settembre scorso sembrava aver portato adun temporaneo arresto, il 17 ottobre è stato emanatoil decreto della riforma della Scuola SecondariaSuperiore, che diventerà però operativo solo dalsettembre 2007.Fin dalla prima bozza del decreto legislativo, resapubblica nel gennaio 2005 ,la Divisione Didattica, a nome anche della ComunitàScientifica dei Chimici, aveva espresso il suo totaledissenso rispetto all’impianto del progetto di riformache penalizza fortemente l’insegnamentoscientifico a cui la Chimica dà un apporto irrinunciabile.Il tentativo di offrire alla Fisica qualche blasone inpiù non produce certo un effetto positivo rispetto alquadro generale che vede fortemente penalizzatatutta la scienza. E’ proprio dalla co-presenza di tuttele aree della scienza, con pari dignità esplicativa,illustrativa e revisionale, che si può offrire ai nostrigiovani le chiavi del loro mondo.Se anche la filosofia che sta all’origine del progettodi riforma fosse condivisibile, essa appare chiaramentecontraddetta nei fatti (distribuzione delle disciplinee quadri orari).Si parla di “ cittadini attivi, in grado di concorrere alprogresso materiale e spirituale del Paese (art. 4della Costituzione) e dell’Unione Europea”, ma comeè possibile rispettare tale assunto con una Riformache non potenzia l’attuale insufficiente preparazionescientifica degli studenti, ma anzi arriva addiritturaad azzerarla in alcuni indirizzi liceali?Si vuole definire il sistema dei Licei “per il carattereSettembre - Ottobre 2005propedeutico……rispetto alla prosecuzione deglistudi…”: come potranno gli studenti orientarsi all’Universitàverso le discipline scientifiche se non sipermette loro di conoscerle nella scuola secondaria?E’ veramente schizofrenico che da una parte ilMinistero faccia progetti per incentivare le iscrizioniai corsi di laurea di Chimica, Fisica, Matematica(progetto Lauree scientifiche) e dall’altra nei Liceiriduca drasticamente l’insegnamento delle Scienze,in modo particolare della Chimica.Nel testo della riforma si parla inoltre di “integrazionetra teoria e pratica”, laboratorietà, alternanzascuola-lavoro, di “sviluppo delle conoscenze relativeall’uso delle nuove tecnologie”, ma anche questedichiarazioni vengono contraddette dalle scelte distruttura. La Chimica e le altre discipline scientifichesperimentali offrono un contributo insostituibileperché queste finalità non rimangano solo scritte sullacarta ma vengano realizzate. La Chimica viene invecepenalizzata e con essa tutta l’area scientifica.Davvero si pensa che i giovani possano realizzarsinella vita vivendo solo di servizi e di assistenza?Come si possono raggiungere conoscenze significativein campo tecnologico senza una adeguatapreparazione scientifica? Come si può pensare divivere senza produrre e senza il riconoscimento dell’eticadel lavoro che si incarna nelle realizzazionitecnologiche, figlie della ricerca scientifica?Nel sistema dei Licei che la riforma prefigura, lapenalizzazione dell’insegnamento scientifico avvienein un periodo in cui, come conseguenza del declinodell’innovazione, in Italia si sta verificando unaperdita di competitività nella produzione industrialead alto contenuto di scienza e di tecnologia. L’innovazioneè legata direttamente alla preparazione digiovani ricercatori da parte di docenti adeguatamenteaggiornati, entro ordinamenti scolastici che rispettinole esigenze dei tempi dedicati all’insegnamentodelle discipline a maggior contenuto scientifico - tecnologico,con nuovi curricoli e strategie didattiche.Alla prima versione della bozza di DL ne sono seguitepoi diverse altre, con modeste variazioni, che,a parte il passaggio dalle ore settimanali a quelleCnS - La Chimica nella Scuola83

84Editorialeannuali, non mutano l’impostazione.Vari documenti sono stati redatti dalla Divisione anchein collaborazione con le altre Associazioni diinsegnanti chimici e inviati al Ministro, alla stampa ea tutti i possibili interlocutori con critiche e proposteprecise. I documenti sono pubblicati nel sito dellaDivisione www.didichim.org .Pur non condividendo l’impianto del progetto di riforma,su richiesta del MIUR, in base al protocollodi intesa sottoscritto fin dal 2002, abbiamo fatto losforzo di indicare gli OSA per i vari indirizzi dei Licei,pubblicati in CnS 2005, n.1.Anche la Società Chimica Italiana è intervenuta (lettera del Presidente al Ministro del 30.3.05) siaper sottolineare la scarsa considerazione data allaChimica nel progetto di Riforma e addirittura la suaeliminazione da alcuni Licei (Economico, Artistico)sia per richiedere che alla chimica sia restituito lostatus di disciplina autonoma.Il ddl emanato non solo non tiene conto delle nostreosservazioni ma continua ad accorpare la Chimicaa Biologia e Scienze della Terra in una generica disciplinadenominata impropriamente e arcaicamente“Scienze naturali”.Una certa evoluzione si è vista invece per quantoriguarda i Licei Tecnologico ed Economico. Caratterizzatiinizialmente dalle discipline proprie dell’areacomune dei Licei (es. Filosofia), con una modestapresenza delle materie di indirizzo, nelle bozze chesi sono susseguite, dietro la pressione degli imprenditorisono andati perdendo la caratteristica licealee si sono orientati verso la capacità di preparare igiovani all’inserimento nel mondo del lavoro.Prima della Conferenza Stato-Regioni sedici organizzazioniimprenditoriali hanno preparato e diffusoun documento comune in cui chiedono che l’istruzionetecnica e commerciale, nata per risponderead esigenze specifiche della realtà produttiva italiana,conservi anche dopo la riforma della scuola secondariasuperiore “la sua specificitàprofessionalizzante” (IL SOLE-24-ORE del 3 settembre2005).Gli imprenditori ritengono che il Liceo Tecnologicoed il Liceo Economico debbano conservare la lorotriplice vocazione: preparare al proseguimento deglistudi nell’Università, all’inserimento nel lavoro (ribadendola necessità di diplomati nel prossimo futuro),all’apprendimento per tutta la vita.La posizione della Divisione, contraria allo smantellamentodell’istruzione tecnica, è stata espressa intutti i documenti e in vari articoli di questa rivista(CnS, 2005, n.1). Anche in questa occasione è statainviata al Ministro, e per conoscenza aFederchimica, una lettera (9 settembre 2005) in cuisi è richiesto il rilancio delle figure intermedie chefinora gli Istituti tecnici e in particolare quelli per peritichimici hanno degnamente preparato, accumulandoun prezioso patrimonio culturale, didattico, tecnicoe tecnologico.In questa ottica e in accordo con le proposte delleAssociazioni imprenditoriali è stato preparato un modellodi quadro orario per il triennio del Liceo Tecnologicoad indirizzo Chimico e Materiali, che riteniamopotrebbe rispondere agli obiettivi di salvarel’autonomia scolastica e assicurare continuità congli Istituti tecnici dell’area chimica.La proposta, portata avanti da Federchimica, è stataINDIRIZZO CHIMICO E MATERIALIProposta SCI - DIDIII Biennio V annoDISCIPLINE 3° anno 4° anno 5° annoTecnologiechimiche e 99 165 198biotecnologie, (33) (66) (99)Principi diautomazioneChimica fisica, 330 231 297Elettrochimica, (132) (132) (132)Analisi ChimicaChimica organica, 132 165 99biorganica delle (66) (99) (66)fermentazioniTotale ore 561 561 594indirizzoTotale discipline 528 528 495comuniOre facoltative 66 66 66Ore totali annue 1.089 1.089 1.089+ 66 + 66 + 66Nelle parentesi sono indicate le ore di laboratorio all’internodelle discipline, in copresenza con l’insegnante tecnico-pratico.recepita nel decreto emanato il 17 ottobre. E’ peròemerso un elemento molto negativo: in tutti gli indirizzil’insegnamento delle scienze sperimentali, è limitatoal biennio ed è affidato ad una disciplina di nuovaintroduzione che sotto il nome di “Scienze integrate”accorpa confusamente tematiche disciplinari di Chimica,Fisica, Biologia e Scienze della Terra.Le finalità di un simile insegnamento e le possibilitàCnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

Editorialedi realizzarlo concretamente in modo sensato appaionooscure.Insieme all’AIF e all’ANISN è stato inviato al Ministroun documento (28 ottobre 2005) in cui si chiedeche si rivedano le scelte affrettate compiute eche i nuovi percorsi formativi si basino sudeliberazioni motivate, condivise e convincenti dalpunto di vista culturale.La riforma delle SSISAnche il decreto legislativo concernente la definizionedelle norme generali in materia di formazionedegli insegnanti ai fini dell’accesso all’insegnamento(ai sensi dell’art. 5 della legge 28 marzo 2003N° 53) è stato emanato il 17 ottobre 2005. Essoprevede la sostituzione delle attuali Scuole diSpecializzazione con una Laurea Magistrale biennale,successiva alla Laurea triennale di primo livello,che si conclude con un esame di Stato abilitante.Gli abilitati si iscriveranno ad un albo regionale esaranno assegnati dall’Ufficio Scolastico Regionalead una scuola, dove svolgeranno un anno di applicazione,con un contratto di inserimento al lavoro,nel corso del quale avranno responsabilità di insegnamentoe dovranno fare alcune attività formativesotto la guida di un insegnante tutor e al termine delquale riceveranno una valutazione.Il possesso dell’abilitazione, attestato dall’iscrizionenegli albi regionali, unitamente alla valutazionepositiva dell’anno di applicazione, costituirà requisitoesclusivo per l’ammissione ai concorsi a postidi insegnamento nelle scuole statali, da bandirea cadenza almeno triennale secondo le esigenze dellaprogrammazione, nel rispetto dell’autonomia delleistituzioni scolastiche.Uno dei punti più significativi dello schema di decretonella sua forma del febbraio scorso era proprioquello dell’ingresso in ruolo certo, per chi soddisfacevaa tutti i requisiti formativi. Questo puntoqualificante è stato eliminato dal Decreto del 17 ottobre:questo è un dato preoccupante.La Divisione è intervenuta (lettera 5 marzo 2005)nel dibattito che ha avuto luogo all’interno del Tavolo7, la Commissione ministeriale appositamentecostituita, chiedendo che il modello di formazionegià sperimentato con successo nelle SSIS e nei corsidi laurea di Scienze della Formazione Primaria, incui concorrono le competenze teoriche disciplinarie quelle didattico-metodologiche, messe in campocon pari dignità dall’Università e dalla Scuola, costituiscal’asse portante della formazione iniziale e inservizio degli insegnanti.Il decreto legislativo sembra rispondere a questi criteri.Le finalità dei percorsi di formazione iniziale deidocenti, individuate come ”acquisizioni delle competenzedisciplinari, pedagogiche, didattiche,organizzative, relazionali e comunicative, riflessivesulle pratiche didattiche che caratterizzano il profiloformativo e professionale del docente”(art.2 comma1), sono in linea con le attuali conoscenze sull’educazionee sui processi cognitivi.Con uno o più decreti dovranno essere individuate leclassi dei corsi di laurea, il profilo formativo e professionaledel docente e le correlate attività didattiche,comprensive di laboratori e attività di tirocinio” sottola guida di un tutor della Scuola, gli ambiti disciplinarie i “relativi crediti distinti per i settori scientifico-disciplinariin misura pari all’80% dei complessivi 120 creditiformativi universitari, di cui non più del 25% dell’areapedagogico-professionale”.L’attivazione da parte degli Atenei delle LaureeMagistrali per l’insegnamento non potrà quindi essereattuata, finché non siano stati approvati i sopraddettidecreti per le singole abilitazioni all’insegnamento,le quali a loro volta devono essere determinatecon altri decreti.Se la situazione generale appare ingarbugliata, èpositivo il fatto che le Direzioni Generali del MIURstiano cercando di porre riparo ai deludenti risultatiottenuti dai quindicenni italiani nei test di valutazionedelle conoscenze in matematica, lettura, scienze eproblem solving (progetto OCSE-PISA 2003). Nel2006 la valutazione sarà ripetuta e avrà come oggettoprincipale scienze e linguaggio.Le Associazioni disciplinari AIF, ANISN e DD-SCIhanno messo a disposizione del MIUR le loro competenzeper attuare il progetto ISS (Insegnare ScienzeSperimentali), importante piano di formazione peri docenti della scuola di base di tutte le Regioni.Ci si augura che nei prossimi giorni venga firmato ilprotocollo con il MIUR quale testimonianza di uncorretto approccio al problema del miglioramentodell’insegnamento scientifico.85Settembre - Ottobre 2005CnS - La Chimica nella Scuola

DALLA COPERTINAJöns Jacob BerzeliusVäfersunde-Sörgåid 20 agosto 1779Stoccolma 7 agosto 1848A cura di FRANCESCA TURCO86Il chimico svedese Jöns Jacob Berzelius può essere annoveratofra i più grandi scienziati di ogni tempo. Fra il 1820 eil 1840 ha letteralmente dominato la scena della chimica edella mineralogia, ma anche successivamente la sua teoriadualistica dei composti chimici ispirò le migliori ricerche incampo inorganico, fino a diventare il fondamento della teoriadei sali complessi, proposta da Alfred Werner nel 1893.Della teoria dualistica e degli altri contributi di Berzeliusparleremo più oltre, dopo un cenno biografico che saràbrevissimo, dato che in questo stesso numero di Chimicanella Scuola è pubblicato un bel saggio di Ferdinando Abbridedicato al nostro chimico.Berzelius nacque in una famiglia di modeste condizionieconomiche, ed ebbe un’infanzia funestata prima dallamorte del padre, poi – dopo che la madre si era risposata –anche dalla morte della madre. Per fortuna di Berzelius (edella scienza) il patrigno era un uomo giusto, e malgrado leristrettezze economiche fece sì che il ragazzo crescessedotandosi di una buona cultura per poi iscriverlo all’Universitàdi Uppsala, dove si laureò in medicina. Fu in queltorno di tempo che il mondo scientifico visse uno dei momentipiù emozionanti della sua intera storia. Nel 1800 fupubblicata sui Proceeedings della Royal Society la letteradi Alessandro Volta in cui il fisico italiano annunciava lascoperta della pila e ne indicava nei dettagli le modalità dicostruzione. Si può dire che al di là delle pratiche sperimentalicon la pila, iniziate nel 1802, la complessafenomenologia elettrochimica messa in luce dall’invenzionedi Volta servì da modello per l’intero pensiero teoricodel chimico svedese.La carriera accademica di Berzelius non fu affatto rapida.In un primo tempo fu nominato assistente volontario (cioènon pagato) presso la scuola di chirurgia di Stoccolma; simantenne quindi preparando acque minerali artificiali, epraticò la medicina come medico dei poveri. Nel 1807 divenneprofessore di medicina e farmacia presso la Scuoladi chirurgia, istituzione trasformata nel 1810 nel KarolinskaInstitutet. Berzelius mantenne questo ruolo fino al 1832,quando si dimise per dissapori con l’amministrazione. Comesottolinea Abbri nel suo saggio, il punto di appoggio principaleper l’attività scientifica del grande chimico fu l’AccademiaReale delle Scienze di Stoccolma, di cui divennemembro nel 1808 e Segretario nel 1819.Tutta la carriera di Berzelius si svolse a Stoccolma e nelsuo laboratorio lavorarono molti di quei chimici tedeschiche nel XIX secolo portarono contributi fondamentali allescienze chimiche. Fra questi basti ricordare EilhardMitscherlich, lo scopritore dell’isomorfismo, C. G. Gmelin,G. Magnus, e soprattutto Friedrich Wöhler (1800-1882),uno dei più grandi chimici di ogni tempo, fra i pochi chehanno dato rilevanti contributi sia alla chimica inorganicasia alla chimica organica. Possiamo seguire in qualche dettaglioi rapporti fra Berzelius e Wöhler perché sono significativi– più in generale – della particolare qualità dei rapportiche i maestri di allora intrattenevano fra di loro e coni loro allievi.Wöhler era interessato alla medicina, e in particolare all’ostetricia,disciplina in cui si laureò ad Heidelberg nel1823. Aveva comunque studiato e praticato chimica a lungo,sotto la guida di Leopold Gmelin, il cui nome si ritrovaancora nelle nostre biblioteche in quanto primo autore delfamosissimo Handbuch der anorganischen Chemie, ilmonumentale trattato di chimica inorganica che è giuntofino ai nostri giorni. Gmelin aveva notato la straordinariaabilità sperimentale del giovane medico e gli consigliò didedicarsi completamente alla chimica. Wöhler seguì il consigliodel suo primo maestro, e scrisse a Berzelius, chiedendogliil permesso di frequentare il suo laboratorio diStoccolma. La risposta, immediata, di Berzelius è rimastafamosa: “Chi ha studiato sotto la direzione del SignorLeopold Gmelin avrà certamente poco da imparare da me[…] Lei può venire quando lo desidera”.Ottocento miglia più a nord, Wöhler si trovò di fronte allamodesta casa del maestro svedese. “Con il cuore palpitante– scrisse più tardi Wöhler – stetti di fronte alla porta diBerzelius e suonai la campanella. Mi fece entrare un gentiluomo,distinto e ben vestito, di costituzione florida e sana.Era Berzelius in persona. Mi accolse molto cordialmente,mi informò che mi stava aspettando da qualche tempo, eche voleva sapere come era andato il viaggio – il tutto intedesco, lingua che gli era familiare come anche il francesee l’inglese”. In quello stesso primo giorno Berzelius accompagnòil nuovo allievo al Karolinska Institutet, doveteneva le lezioni per gli studenti di medicina. Le lezionierano spesso seguite anche da ufficiali dell’esercito e daamici e colleghi di Berzelius. Nei suoi ricordi Wöhler aggiunge:“Non appena abituai l’orecchio alla lingua andairegolarmente a lezione. Questo mi diede l’opportunità diammirare il suo eloquio calmo e chiaro e la sua abilità nell’eseguireesperimenti”.Berzelius sapeva bene che un allievo di Gmelin non potevaessere un principiante, e quindi il primo compito che gliassegnò era assai difficile. Si trattava dell’analisi di unazeolite, ma prima ancora di iniziare Wöhler ebbe un’altrasorpresa. Berzelius eseguì per primo l’intera analisi, mostrandoall’allievo i dettagli di ogni singola operazione. Poifu la volta dell’allievo, che con una certa facilità possiamoCnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

immaginare nuovamente emozionato perché il maestro rimaseimperterrito a guardarlo e ad ammonirlo bonariamente.Ogni qualvolta Wöhler si affrettava durante una qualsiasioperazione, anche la più semplice, Berzelius sentenziava:Doctor, das was schnell, aber schlecht, “Dottore, questoera rapido, ma mal fatto”.Wöhler rimase a Stoccolma meno di un anno, ma rimase intermini di gratitudine, amicizia e di affetto verso il maestrofino alla sua scomparsa. Un frutto duraturo di questa rispettosaamicizia fu la traduzione in tedesco del rapportoche Berzelius presentava all’Accademia delle Scienze diStoccolma. Per più di due decenni Wöhler curò l’edizionedel Jahresbericht del maestro, mettendo a disposizione ditutti gli scienziati europei un’opera impagabile per vastitàdi interessi e profondità di analisi. Berzelius compilò il suoJahresbericht non solo come mezzo di informazione suun’area culturale che andava dalla chimica alla fisica e allamineralogia, ma lo usò anche come strumento di criticadelle idee altrui e di penetrazione delle proprie. Il lettore delJahresbericht non può non rimanere colpito dall’ampiezzadelle letture di Berzelius, e d’altra parte questo monumentodella letteratura scientifica fu uno dei tanti risultati diuna vita condotta, per certi aspetti, con stile monastico.Singolare come il suo proprietario, l’abitazione di Berzeliusera modesta ed essenziale. Il chimico svedese utilizzava intutto quattro stanze, messe in serie. La camera da letto diBerzelius si apriva da un parte sul salotto in cui ricevevagli ospiti, e dall’altra sul laboratorio. Oltre il laboratoriovero e proprio si trovava uno strano locale misto, metàcucina e metà laboratorio, regno incontrastato di Anna, lacuoca di Berzelius, che nei suoi ricordi Wöhler descrivecome “dispotica” e che badava non solo a cucinare maanche a ripulire la vetreria e il vasellame utilizzati in laboratorio.Nel salotto e nella cucina vi erano le due entratedell’alloggio, quella ‘signorile’ a cui aveva bussato Wöhler,e quella ‘di servizio’. La porta del salotto condivideva ilpianerottolo con l’ingresso della stanzetta riservata all’ospitedi turno (Berzelius accettava un solo studente pervolta). Berzelius si sposò nel 1835, a 56 anni, essendo rimastofino ad allora fedele al monito del suo docente di chimica,Johan Afzelius, che gli aveva consigliato di rimanerescapolo per poter dedicare tutto il suo tempo alla scienza.Il nostro chimico, quindi, non aveva ‘distrazioni’, e dividevai suoi impegni fra i compiti accademici, il lavoro di laboratorioe la lettura di riviste e libri scientifici, lettura a cuidedicava immancabilmente le prime ore del mattino.In quattro decenni di diuturna pratica sperimentale e diassidua riflessione teorica Berzelius può essere considerato– assieme all’inglese Dalton – un fondatore della modernateoria atomica. Vediamo ora, quasi come sempliceelenco, le principali scoperte e proposte di Berzelius.Per molti aspetti furono le migliaia di analisi corrette eseguiteda Berzelius, e la sua determinazione del peso atomicodi quasi tutti gli elementi allora conosciuti (45 su 49),che posero su una salda base sperimentale la teoria atomicaproposta da John Dalton. Dalton era uno scienziato diestrema rigidità teorica, e l’atomismo chimico sarebbe statocondannato a sicura, prematura estinzione, se non fossestato confermato in innumerevoli scritti del chimico svedese,e in primo luogo nell’Essai sur la cause desproportions chimiques et sur l’influence chimique del’électricité, pubblicato a Parigi nel 1819. Nel contesto dellaconferma della teoria atomica, che assegnava ad ogni sostanzauna costituzione atomico-molecolare ben definita,Settembre - Ottobre 2005Dalla Copertinava collocata anche la messa a punto nel 1815 di un metododi analisi organica in grado di dare risultati affidabili. Ilmetodo richiedeva pazienza, abilità ed era discretamentepericoloso; rimase comunque in uso fino agli inizi deglianni 1830 quando fu sostituito dal metodo di Liebig.Nella storia della chimica pochi scienziati possono gareggiarecon Berzelius nel numero di elementi scoperti o isolatiper la prima volta. Già nel 1803, in collaborazione con WilhelmHisinger, scoprì il cerio, scoperta a cui fece seguire più tardianche quella del selenio e del torio. Berzelius isolò, per primo,anche il silicio, lo zirconio e il titanio.Berzelius concepì un complesso ‘sistema’ dualistico basatosull’ipotesi che gli atomi di una sostanza semplice abbianouna polarità elettrica ben definita. Rispetto all’attrazioneesterna alla particella, l’elettricità positiva e l’elettricità negativanon hanno la stessa forza, così a seconda che dominil’una o l’altra, l’elemento è per sua natura elettropositivo oelettronegativo. Berzelius suddivise gli elementi chimici inqueste due grandi classi, collocando l’ossigeno all’estremonegativo (il fluoro non era isolato) e il potassio a quellopositivo, per di più, con perspicacia straordinaria, pose l’idrogenoal centro della scala elettrochimica, vero discrimine fragli elementi elettronegativi e quelli elettropositivi. Il nostrochimico era ben avvertito che gli atomi di elementi fondamentalicome lo zolfo si potevano comportare comeelettropositivi o elettronegativi a seconda della naturaelettrochimica degli atomi a cui si univano, suppose perciòche il segno elettrico di ciascun elemento potesse cambiarea seconda del composto in cui entrava. Solo l’ossigeno erainvariabilmente negativo. A partire dalla ‘qualità’elettrochimica del singolo elemento Berzelius sostenne chei composti degli elementi con l’ossigeno erano ‘atomi composti’del primo tipo, anch’essi con cariche residue positive(gli ossidi dei metalli) o negative (le anidridi). I sali che risultavanodall’unione di ossidi e anidridi erano stabili per viadell’attrazione residua tra i due componenti; i sali erano definiti‘atomi composti’ del secondo tipo. Ma i sali potevanoassumere acqua di idratazione, e si giungeva ad ottenere‘atomi composti’ di terzo tipo. Infine, a coronamento di questagerarchia, si avevano i sali doppi come gli allumi, ‘atomicomposti’ di quarto tipo. Questa rappresentazione gerarchicadei composti chimici fu adottata universalmente. Essa simantenne immutata nella chimica inorganica, anche quandoi progressi la resero superata in chimica organica.Dobbiamo infine ricordare che ogni qualvolta parliamo diisomeri, polimeri, catalisi utilizziamo termini e concetti introdottida Berzelius. Ma la nostra testimonianza dell’influenzadel grande scienziato svedese sulla chimica è assolutamentecontinua, non limitata a certi settori di ricerca. Infatti nelcorso delle ricerche analitiche sulla costituzione atomica dellamateria, Berzelius elaborò uno specifico sistema dinomenclatura chimica. Scelse come simbolo di riferimento,qualitativo e quantitativo, per ogni elemento la prima letteradel suo nome latino o latinizzato; per evitare confusioni efraintendimenti in caso di ambiguità, la prima lettera venivaseguita da una lettera complementare. Associando questeiniziali Berzelius otteneva la formula della sostanza composta,nella quale i simboli erano accompagnati da esponentinumerici corrispondenti alle unità di peso atomico di ciascunelemento costituente il composto. Il principio di questanotazione non è mai stato abbandonato.Per approfondire: E.M. Melhado, Jacob Berzelius. TheEmergence of his chemical system, Stockholm, Almqvist& Wiksell, 1981.CnS - La Chimica nella Scuola87

ESPERIENZE E RICERCHEIl concetto di sistema strutturato/organizzato in chimica econfronto con le altre discipline scientifiche88GIOVANNI VILLANI *1. IntroduzioneIl concetto di sistema ha due accezioni diverse in ambitoscientifico. In certi ambiti (per esempio in meccanica) persistema s’intende un pezzo di realtà (un ente) in studio.Tale concetto non è per niente collegato ai concetti d’organizzazioneo di strutturazione. In altre realtà, si pensi aisistemi viventi, nel concetto di sistema è implicito che sistia parlano di un pezzo di realtà strutturata e/o organizzata.In questo contesto non mi addentrerò sulla differenzatra i concetti di struttura e di organizzazione perché questidue concetti sono, almeno in ambito chimico, considerabilicome equivalenti. L’accezione di sistema che useremo inquesto lavoro è la seconda, vale a dire quella di realtàstrutturata. Quando tale accezione può essere considerataequivoca (come nel titolo) aggiungeremo esplicitamenteil legame con i concetti di struttura e organizzazione.La valenza didattica del concetto di sistema è, a mio avviso,fondamentale in generale ed essenziale in chimica. Noncredo sia, infatti, possibile introdurre correttamente i concettidi molecola (in ambito microscopico) e di compostochimico (in quello macroscopico) senza specificare chesono dei sistemi chimici, cioè delle frazioni strutturate/organizzate di realtà.Due ottiche generali possono essere utilizzate nell’analisiscientifica della realtà: un’ottica riduzionista e un’otticaolistica. Nel primo approccio si suppone, più o meno implicitamente,che la realtà complessa che ci circonda èsemplificabile poiché nel “profondo”, sia materiale sia concettuale,la realtà è semplice. L’ottica è ben esemplificatadalla teoria atomistica greca, quella di Leucippo eDemocrito cui si fa qualche cenno anche nei testi scolasticiscientifici. La concezione principale di questi dueautori era la seguente: le cose erano aggregati (più o menostabili, ma mai indivisibili) di parti indivisibili (“atomi”),eterne, immutabili, senza parti o moto al loro interno e dinumero infinito. Gli atomi erano frammenti del medesimoessere, la materia prima, che non poteva essere ulteriormentedefinita e differivano fra loro soltanto nella forma enelle dimensioni. Questi atomi erano, infatti, di diversegrandezze, diverse figure, occupavano nel corpo posizionidiverse, ma erano tutti qualitativamente identici, o meglionon avevano in sé qualità, se non quelle sopraddette,matematicamente identificabili. Un aspetto molto importantedel programma degli atomisti era, infatti, la riduzioneIstituto per i Processi Chimico-Fisici (IPCF) del CNRArea della Ricerca di Pisavillani@ipcf.cnr.itdei cambiamenti qualitativi a livello macroscopico a cambiamentiquantitativi a livello atomico. Gli atomisti concordavanocon i pitagorici nel dire che le spiegazioni scientifichedovevano essere formulate in termini di rapportigeometrici e numerici e la “vera” realtà era accessibilesolo quantitativamente: la vera scienza era la scienza matematicadella natura. Opposta è l’idea olistica della realtà.Tale idea, che tra un attimo andremo a qualificare, è statasempre minoritaria in ambito scientifico al punto che essa èidentificata con più di un termine (olistica, non-riduzionista,complessità, ecc.). L’idea che è alla base di questa visionedella realtà è che “il tutto è più della somma delle parti”. Aparte qualche ambiguità terminologica (il significato di “somma”,per esempio) tale frase suggestiva sta ad indicare chesebbene sia possibile dividere una realtà in pezzi (le “parti”)e dalle loro caratteristiche e interazioni ottenere informazionisulla realtà originale (il “tutto”) in quest’operazioneanalitica/sintetica qualcosa si perde. Per venire ad unesempio più concreto: spezzettando un essere vivente peranalizzarlo e poi ricomponendolo si perde la proprietà “vita”che non è presente in nessun suo pezzo, solamente neltutto. Questo che appare evidente in ambito biologico è, amio avviso, una caratteristica generale che cercheremo difar vedere all’opera in chimica.In un’ottica tipicamente riduzionista non dovrebbero esseremesse in evidenza (e quindi esistere concettualmente)né le molecole né i composti chimici in quanto “aggregati”di uniche e vere realtà concettualmente distinte: gliatomi e gli elementi. Qui ovviamente si trascura, ed inambito chimico è corretto farlo, che gli atomi non sono leparticelle elementari della materia e neppure gli elementirispettano il loro nome (elemento viene da elementare).Non ha senso, infatti, inserire un piano, concettuale oltreche fisico, intermedio tra il mondo atomico ed il mondomacroscopico: come non esiste un termine per gli aggregatidi molecole così non dovrebbe esistere un termineper gli aggregati di atomi. Il problema trova soluzione nell’affermareche una molecola non è un aggregato di atomi,ma un sistema (strutturato) di atomi. Ecco perché senzaintrodurre il concetto di sistema diventa impossibile (atutti i livelli non solo in quello didattico) inserire coerentementeil concetto di molecola e di composto chimico.1a. Cenni sulla teoria dei sistemiNella seconda metà del XX secolo si è sviluppata unateoria unitaria degli enti organizzati: i sistemi. Molti autorihanno espresso apertamente la convinzione che esistaun modo universale di considerare gli enti compositi, sufficientementediverso da quelli ormai saldamente stabilitie basati sull’analisi, e che perciò si possa parlare effettivamentedi “pensiero sistemico”. La corrispondenza formaletra i principi generali, a prescindere dal tipo di componentie dei rispettivi rapporti che li “legano” nei siste-CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

mi, porta a concepire una “Teoria generale dei sistemi”,intesa come una dottrina scientifica nuova che s’interessadei principi applicabili ai sistemi nella loro generalità. In talmodo, la teoria dei sistemi schiude nuovi campi di studio inmolte discipline scientifiche. In fisica, e questo risultato èancora più notevole se si tiene presente che questeproblematiche nascono da una pezzo di fisica (latermodinamica) che appariva ormai da tempo come unadottrina consumata. Per quanto riguarda la chimica, comeaccennato e come vedremo tra poco, il concetto di sistemaè collegabile a quello di molecola (principale concetto dellachimica in ambito microscopico) e a quello di compostochimico. Per quanto concerne la biologia, il concetto disistema si trova alla base dei fenomeni fondamentali dellavita e tale concetto sembra indicare, oltre che spianare, lavia da imboccare anche alle scienze umane per tendere anch’essea scienze esatte. Qui vogliamo sottolineare un ulterioreaspetto storico-epistemologico. In genere sono iconcetti fisici ad agire sulla chimica e sulla biologia. Nelcaso del concetto di sistema, gli sviluppi fondamentali dellafisica teorica sono stati stimolati da considerazioni ditipo biologico. In realtà, non solo la chimica e la biologiadevono “basarsi” sulla fisica, ma bisogna riconoscere cheil punto di vista biologico e quello chimico possono aprirenuove vie anche nel campo della fisica teorica.I primi passi verso la creazione di una Teoria dei Sistemifurono fatti nelle scienze del comportamento (in rapportoall’analisi dei processi interni degli organismi) e nello studiodelle organizzazioni sociali, le cui parti dovevano esseremesse in relazione con l’insieme cui appartenevano. Traquesti primi esempi possiamo ricordare la biologiaorganicistica di Jennings, di Cannon e di Handerson, laprima teoria della Gestalt e le sue successive derivazioni.Molti di questi tentativi furono rappresentati con il modellodel sistema chiuso. Un importante passo in avanti sicompì in seguito quando ci si trovò a dover mettere inrelazione i sistemi con i loro rispettivi ambienti, giungendocosì ai modelli dei sistemi aperti. Fu von Bertalanffy chemise in luce per primo l’importanza della condizione d’aperturao chiusura degli organismi viventi nei confronti dell’ambiente.Il concetto d’organismo inteso come sistemaaperto fu avanzato nel 1932, seguito dallo sviluppo dei principigenerali della cinetica, nonché le loro implicazioni incampo biologico 1 ,2 . In seguito venne il lavoro fondamentalesulla termodinamica dei sistemi aperti di Prigogine 3 ,4 .La differenza tra sistemi aperti e sistemi chiusi fu usataper distinguere gli esseri viventi dagli oggetti inanimati esostenere che, a contrario degli oggetti materiali inanimati,tutti gli organismi vivono importano certi tipi di materialedall’ambiente esterno, li trasformano secondo le lorocaratteristiche e riesportano verso l’ambiente altri tipi dimateriale. Ben presto però fu messo in evidenza che lacondizione d’apertura del sistema si può trovare anche incerti sistemi inorganici 5 ,6 ,7 .1 L. von Bertalanffy, Naturwissenschaften, Vol. 28, 1940, p. 5212 L. von Bertalanffy, Bilogia Generalis, vol. 15, 1941, p. 1.3 I. Prigogine and S. Spiegelman, Journal of Physical Chemistry,vol. 49, 1945, p.81.4 I. Prigogine, Etude Thermodynamique des PhenoménesIrrèversibles, Durrod, 1947.5 L. von Bettalanffy, Theoretische Bilogie, Gebruder Borntraeger,1942.6 L. von Bettalanffy, Biologia Generalis, vol 19, 1949, p. 114.7 L. von Bettalanffy, Dal Biologiche Weltbuild, A. Franche, 1949.Settembre - Ottobre 2005Giovanni VillaniDobbiamo a Edgar Morin, filosofo e sociologo francese, ilmerito di aver gettato le basi per una teoria filosofica deisistemi veramente moderna, imperniata sulla nozione crucialedi organizzazione e di unità complessa organizzata, edi aver saputo sviluppare in tutta la sua fecondità il concettoternario: interrelazioni-organizzazione-sistema. PerMorin il sistema è prima di tutto paradosso: osservato dalpunto di vista del tutto, esso è uno e omogeneo; consideratodal punto di vista dei costituenti, esso è diverso edeterogeneo. In questo risiede uno dei caratteri più fortidella sua intrinseca complessità: esso associa da un latol’idea di unità, dall’altro quello di diversità e molteplicità,idee che a prima vista sembrano respingersi ed escludersi.Il sistema è un’unità globale, non elementare, costituitoda parti diverse in interrelazione; è un’unità originale,non originaria: possiede qualità proprie e irriducibili, madeve essere prodotto, costruito, organizzato; è un’unitàindividuale, non indivisibile: può essere scomposto in elementiseparati, nel qual caso la sua stessa esistenza siscompone; è un’unità egemonica e non omogenea: è costituitoda elementi diversi, con caratteristiche peculiari,mantenuti sotto il suo potere. Per Morin, se vogliamo tentareuna teoria del sistema come unità complessa organizzata,non dobbiamo, quindi, concentrare i nostri sforzisull’eliminazione del paradosso che ne sta alla base, nédobbiamo cercare di rompere le relazioni di circolarità ches’instaurano nel processo di descrizione del tutto e dellesue parti, dell’unità e della diversità. Dobbiamo invececoncepire questi caratteri insieme, nei loro rapporti contemporaneamentecomplementari e antagonistici.Il modo di operare della Teoria dei Sistemi si applica a tuttigli enti compositi organizzati, cioè a tutti gli enti formatida componenti in “particolari interazioni stabili”, ma lasua applicazione ai sistemi viventi e ai sistemi umani (società,istituzioni, ecc.) è stata senz’altro prioritaria, almenoda un punto di vista dello sviluppo storico della teoria.Infatti, secondo gli autori che si sono serviti di tale “approcciosistemico”, solo quest’approccio permette perquesti sistemi: (a) di rivelare le proprietà “gestaltiche” checaratterizzano i livelli organizzativi di ciò che noi chiamiamo“sistema vivente”; (b) di fornire una valida e sostanzialeforma di generalizzazione a queste proprietàgestaltiche comuni ai diversi livelli organizzativi (dai batterialle società umane).La teoria dei sistemi c’insegna anche che, quando si studianoi sistemi ai diversi gradi di complessità, non bisognaspingere l’analisi fino all’ultimo elemento, l’elementoprimo che secondo i riduzionisti racchiuderebbe in sé il“tutto”, ma soltanto fino ad un certo numero di gradi dicomplessità precedenti. Più sono sviluppate le connessioniinterne ed esterne e più complessi sono i sistemiparziali (sottosistemi) che costituiscono l’associazione,più questa dipende dalle sue singole componenti. In altreparole, la profondità cui deve essere spinta l’analisi permettere in luce i dettagli che occorrono per comprenderel’insieme è maggiore. Vi è poi il problema più generale disapere se le nostre spiegazioni dei sistemi – ammesso enon concesso che un corretto metodo scientifico per spiegarela loro natura sia di andare dalle parti al tutto – nonsiano condannate all’insuccesso perché, in natura le partinon sono mai date all’infuori di qualche intero e, peggioancora, l’esistenza del tutto sia la giustificazione ultima diquella delle sue parti. Il tutto non esisterebbe senza le sueparti, ma sono le parti che hanno prodotto il tutto, o piut-CnS - La Chimica nella Scuola89

90Il concetto di sistema in chimicatosto non è il tutto che ha incluso le parti come condizionedella sua stessa esistenza? Queste domande generalisaranno sempre presenti come substrato di tutto il nostroragionamento.2. Il sistema in ambito scientifico2a. Sistema e ambienteAbbiamo visto che con la Teoria dei sistemi s’imponecome concetto cardine quello di “sistema aperto”. Dalconcetto di sistema aperto, viene fuori che un punto essenziale,legato alla stessa definizione di sistema, è quellodi ambiente. Una teoria volta alla comprensione dei meccanismidi formazione ed evoluzione dei sistemi complessi,non può chiaramente prescindere dalla nozione di ambiente.L’ambiente è per definizione il contesto dal quale èstaccato il sistema di interesse, cioè tutto ciò che nonrientra nella nostra definizione di sistema. Chiaramente,poiché il sistema studiato è solitamente una piccola partedell’universo, l’ambiente, definito per negazione del primo,tenderà a riferirsi a gran parte dell’universo. Una suadescrizione risulta quindi difficoltosa, se non addiritturaimpossibile, e comunque più difficoltosa della descrizionedel sistema stesso. Solitamente, quindi, l’ambiente è circoscrittoai soli aspetti che afferiscono a forze o azioni aventidiretta rilevanza per il sistema. Parte del processo dimodellizzazione del comportamento del sistema si riferisceproprio all’individuazione di questi caratteri ambientali.Una fondamentale caratteristica di definizione di ambienteè legata al fatto che non c’interessa descrivere quelpezzo di realtà come un mondo materiale obiettivo nellasua totalità, ma soltanto i suoi aspetti che hanno rilevanzaper il nostro sistema. In ambito fisico e chimico questo èevidente tramite la modellizzazione che è fatta dell’ambiente.Per esempio, in chimica quantistica si studia lamolecola isolata e poi si connette alla molecola realeinteragente con l’ambiente introducendo una modifica aposteriori degli stati molecolari. In ambito biologico questotraspare da concetti come lo “spazio vitale” di un organismo.Quindi, in biologia quello che noi definiamo “ambiente”sarà un’entità condizionata dai “bisogni”, dagli “stimoli”o dagli “obiettivi” dell’organismo e dell’apparatopercettivo di quest’ultimo 8 . In questo caso, un sistema èperciò delimitato dall’ambiente disponibile per effetto dellasua capacità di interagire con esso e tutta la sua azione ècondizionata dall’ambiente disponibile. In particolare, gliinput che entrano nei sistemi aperti non sono costituitisoltanto da materiali energetici, destinati a essere trasformatio modificati dal lavoro che si svolge nel sistema, masono anche rappresentati da informazioni che fornisconoalla sistema segnali circa l’ambiente e informazioni circa ilfunzionamento del sistema in rapporto all’ambiente. Se unorganismo deve dare prova di adattabilità ad un particolareambiente, i tipi di modificazioni che può avere dipendononon solo dalle caratteristiche e dalla natura del sistema, maanche, ed in eguale misura, dall’ambiente e dalla possibilitàper il sistema di “conoscerlo”.Considerando il binomio sistema/ambiente, due terminigenerali (anche se vengono dalla tradizione biologica dovela loro importanza è evidente) si presentano ricorrenti:quello di ‘risposta’ e quello di ‘comportamento’. Il primo8 H. A. Simon, Rational choice and the structure of theenvironment, Psycological Review, vol. 63, 1956, p. 129-138, inTeoria dei sistemi, a cura di F.E. Emery, FrancoAngeli, Milano1994, p. 241.si riferisce alla descrizione della reazione del sistema inconseguenza di un mutamento dell’ambiente; il secondo,più ampio, considera l’insieme delle risposte del sistemadinanzi a una pluralità di variazioni delle condizioni ambientali.A loro volta i concetti di ‘adattamento’, ‘apprendimento’,‘evoluzione’ descrivono il modo in cui muta ilsistema in risposta a ripetute sollecitazioni, fra loro similio in qualche modo collegate, dell’ambiente.Esistono due posizioni estreme per il rapporto tra sistemae ambiente: una posizione, che con Morin chiameremoecologica, in cui il sistema è “immerso” nell’ambiente edun’altra nella quale si considera l’ambiente come privo distruttura, immutabile o completamente casuale, una sortadi rumore di fondo, il che equivale a ipotizzare un’assenzadi relazioni o interdipendenze specifiche fra le proprietàdel sistema e quelle dell’ambiente, a tutto vantaggio diun’interazione media. La scelta della prima o della secondaopzione di fondo qualifica in maniera diversa il ruolodell’ambiente per il sistema. Tale scelta è spesso operatain maniera implicita e porta a notevoli differenziazioni anchetra gli stessi scienziati e filosofi che lavorano suglistessi argomenti con approcci sistemici. Basti pensare chenell’importante concetto d’autopoiesi di Maturana eVarela, l’ambiente svolge, a mio avviso, un ruolosottostimato. Io credo, invece, ad una notevole importanzadella relazione sistema-ambiente perché è attraverso loscambio con l’ambiente che l’organismo si procura l’energiain più che gli permette di non tendere al massimod’entropia per quelle condizioni (e creare il paradosso dellafisica classica: l’ordine) e d’acquisire la capacità di raggiungeree mantenere la stabilità in uno stato stazionarioindipendente dal tempo: condizione necessaria per consentirel’adattamento ai mutamenti ambientali. Tali statistazionari differiscono moltissimo dagli stati d’equilibriodescritti dalla fisica classica (stati dei sistemi chiusi), e chesono stati utilizzati troppe volte come modelli per rappresentarele mutazioni biologiche e sociali. Negli stati d’equilibrio,infatti, una volta raggiunto l’equilibrio, il sistema nonpuò produrre più alcun lavoro. Viceversa, lo stato stazionariopermette, anzi implica, un continuo rapporto tra il sistemae il proprio ambiente e perciò non ne limita la capacità dilavorare che, se limitata, impedirebbe al sistema di adattarsie all’organismo di sopravvivere. Per fare un esempio nonbiologico, la costanza della fiamma di una candela è inseparabileda uno squilibrio termodinamico, cioè da un flusso dienergia che la percorre. Il flusso, invece di distruggere lafiamma, la alimenta, contribuisce necessariamente alla suaesistenza e alla sua organizzazione. Il blocco del flusso implicala morte del sistema.Un’ulteriore cosa da chiarire riguarda la linea didemarcazione che separa il sistema dall’ambiente. Comedetto, l’ambiente comprende gli oggetti e le trasformazioniche influiscono considerevolmente sul sistema materialesenza farne parte. Che cosa, tuttavia, fa parte di un sistemae cosa del suo ambiente dipende sia dalle caratteristichespecifiche dell’ente studiato (il sistema) sia dallo scopo percui è studiato. È, infatti, evidente che la parte che s’includenel sistema è più correlata della parte che s’inserisce nelsuo ambiente. Se tutto, infatti, fosse correlato allo stessomodo non sarebbe utilizzabile questa separazione e bisognerebbeallargare a dismisura il sistema. È questo, peresempio, il caso che si verifica nello studio della reattivitàchimica dove nell’atto reattivo i sistemi molecolari sonofusi in una “supermolecola”, un supersistema. È altrettan-CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

to evidente, tuttavia, che è lo scopo di studio del sistemaa concentrarci su alcune proprietà e, quindi, a separare inun modo o nell’altro il sistema dall’ambiente. Per esserepiù precisi, nella coppia sistema/ambiente, il rapporto tra“l’interno e l’esterno” deve essere differenziato a secondadell’ordine organizzativo proprio del sistema in studio edelle caratteristiche particolari che si intendono studiare.Quindi, a seconda del processo o della proprietà studiata, aseconda quindi dell’analisi a cui si vuole sottoporre l’ente,vi possono essere differenti divisioni in sistema e ambiente.Questo è vero tanto per i sistemi chiusi quanto per quelliaperti. Inoltre, per tutti i sistemi aperti, e specialmente per isistemi viventi, esiste un rapporto così stretto tra essi el’ambiente che in molti contesti parlare di sistema senzaincludervi l’ambiente può essere un non-senso. Infatti, ilsistema essendosi costruito l’“interno” partendo dall’ambientee assoggettandosi continuamente alle sue influenze,esiste in ogni momento solamente in interconnessionecon l’ambiente, sebbene non come oggetto passivo che nesubisce la sua influenza.Un’ulteriore precisazione riguarda la scala dei tempi in cuisi studia un sistema. Questo aspetto non sarà qui trattatoin dettaglio. Ora distinguiamo sono una trattazione staticaed una dinamica. Se ci si concentra su di un sistema da unpunto di vista statico, esso opera in una condizione diquasi-isolamento rispetto all’ambiente. Dal punto di vistadinamico, invece, i sistemi non possono non essere vistiin rapporto con il loro ambiente, ossia in rapporto d’elezionereciproca. Ad esempio, dal punto di vista dinamico,i pesci debbono essere considerati in relazione con glialtri pesci e con l’acqua del mare. Infatti, tutti i sistemireali sono in continuo mutamento e questi mutamenti sonodi due tipi: l’ambiente modifica il sistema e il sistema modifical’ambiente. La teoria dei sistemi aperti sostiene chele influenze provenienti dall’ambiente non sono fonte divariazione e di errore per il sistema, ma sono correlate inmodo integrale al suo funzionamento e che, quindi, nonpossiamo comprendere un sistema senza includere nellostudio le interazioni che costantemente lo modificano.Pensando alla dinamica dell’organizzazione come ad unsistema chiuso ci si pone nell’incapacità di comprendere imeccanismi (come il feedback) necessari a farci acquisireinformazioni adeguate circa i cambiamenti che intervengononelle forze ambientali.Vorrei chiudere questo paragrafo sull’ambiente accennandoal caso umano. L’uomo, in quanto essere vivente, è unsistema altamente organizzato. L’uomo, tuttavia, non nasceisolato, ma “naturalmente” implica una famiglia. Questaunità biologica e sociologica è un sistema organizzatocon proprie caratteristiche individuali da famiglia a famiglia.L’avere inserito l’uomo in una famiglia e averla definitaun’unità sia biologica sia sociologia ci apre due stradeche vanno entrambe percorse. L’uomo, in quanto esserevivente, è integrato in una habitat ambientale e comegli altri animali (e purtroppo anche di più) modifica il suostesso ambiente naturale. L’uomo, in quanto essere sociale,è inserito in una famiglia, in un clan, in un’etnia, inuno stato, ecc. e tutti questi enti sono sistemi sociologiciche sono determinati e determinano il singolo uomo. DiceMorin che l’uomo è un auto-eco-socio-organizzazione econ questa apertura sia sociale sia naturale dell’uomo nonposso che concordare.Passiamo ora ad esaminare il concetto di sistema in fisica(e più in particolare in meccanica), in chimica e in biologia.Settembre - Ottobre 2005Giovanni Villani2b. Il concetto di “sistema meccanico” 9Per trattare l’ente concettuale “sistema meccanico” partiamoda cosa s’intende per sistema e suo stato in meccanica.Diamo per assodato che è stato definito un entefisico, distinto dai processi in cui è immerso, nonostante iproblemi generali che esistono a riguardo 10 e riprecisiamoche nella meccanica il termine “sistema” è sinonimo di“ente” e non include in nessun modo il concetto di strutturao d’organizzazione. Consideriamo, quindi, un entefisico che muta nel tempo. Tale sistema sarà assunto isolatodall’ambiente. Questa è ovviamente una limitazione,ma lo studio di sistemi fisici aperti, come quelli trattatidalla termodinamica, è praticamente assente in meccanicaclassica. In fisica tale ente è descritto da un’ennupla divalori di grandezze fisiche osservabili. Tale ennupla puòessere divisa in due gruppi principali: le M grandezze chesono costanti (o approssimativamente costanti) nell’intervallodi tempo che c’interessa e le N-M restanti grandezzefisiche che si modificano in maniera sostanziale. Leprime, chiamate “variabili del sistema”, formano e descrivonoil sistema in esame; le seconde sono le “variabili diconfigurazione” (o di stato) del sistema e istantaneamentedescrivono il suo stato. Questa divisione in sistema esuo stato è legata all’intervallo di tempo in esame (a prioritutte le variabili si modificano) e alla precisione della misura,cioè alla strumentazione usata per misurare le variabili.Il numero delle variabili di stato (nel nostro caso N-M) ci dà il numero di “gradi di libertà” del sistema, numeroche è una caratteristica univocamente fissata per un datosistema in meccanica. Non sono, invece, determinate legrandezze fisiche che devono rappresentare tali gradi dilibertà. Tali grandezze sono, in generale, chiamate “coordinategeneralizzate” di un opportuno spazio, detto delle“configurazioni”. Tale spazio è essenzialmente statico e,quindi, può essere usato solo per descrivere gli statid’equilibrio del sistema. Se definiamo anche le “velocitàgeneralizzate”, cioè le derivate rispetto al tempo delle coordinategeneralizzate (saranno anch’esse N-M), possiamodefinire uno “spazio delle fasi” (di dimensione 2(N-M)) dove un punto in tale spazio individua lo stato dinamicodel sistema. Riassumendo, un sistema fisico isolato,nel senso della meccanica classica, è un sistema determinatodal proprio stato, il che significa, tra l’altro, che lostato del sistema in qualsiasi momento può essere rappresentatoda un’equazione univoca del suo stato iniziale edella coordinata del tempo. In pratica, in simili rappresentazioniteoriche lo stato del sistema in qualsiasi particolareistante è definito specificando i valori di una serie selezionatadi variabili per quel dato istante e della loro variazione(derivata). Tali variabili sono chiamate variabili distato e il loro numero dipende, naturalmente, dal gradod’astrazione o di semplificazione che si vuole inserire nelmodello e dalle condizioni che si presumono costanti aifini dell’indagine che si sta compiendo.Fu Hamilton, nel XIX secolo, a formulare il problema dinamicoin questa maniera astratta: non più in termini di coordinatespaziali e delle loro derivate rispetto al tempo (levelocità), ma introducendo coppie di variabili, p e q (coordinatee momenti generalizzati), considerate variabili indipendentie legate da una relazione fondamentale che le9 G. Villani, È la molecola un sistema meccanico?, in Storie dichimica e oltre, a cura di V. Villani, Aracne, Roma 2005.10 G. Toraldo di Francia, Tempo Cambiamento Invarianza,Einaudi, Torino, 1994, pp. 33-40.CnS - La Chimica nella Scuola91

Il concetto di sistema in chimica92definisce come variabili canoniche. Così uno stesso sistemapuò essere descritto mediante più coppie di variabilicanoniche differenti. In questo formalismo, l’energiadel sistema (la somma dell’energia cinetica e potenziale)svolge un ruolo fondamentale. Espressa nelle variabilicanoniche, essa costituisce l’hamiltoniana del sistema,che è lasciata invariata da tutte le trasformazioni canonichee da tutti i possibili cambiamenti di variabili. L’hamiltonianadi un sistema permette di esprimere le equazioni d’evoluzionedelle coordinate e velocità generalizzate sotto formadi 2n equazioni differenziali del primo ordine. Essagenera pertanto in qualche maniera il moto del sistema.Durante il XIX secolo, e fino ai giorni nostri, gli sforzi sisono concentrati soprattutto sulla questione dell’identificazionedei problemi dinamici che possono essere effettivamenterisolti in questo modo, cioè formulati in terminid’equazioni differenziali integrabili che permettano dunqueil calcolo delle traiettorie a partire dalle 2n variabilicanoniche.In meccanica esistono solo due forme d’energia: quellacinetica e quella potenziale. L’energia cinetica è legataalle velocità generalizzate, ed è sempre esprimibile in unaforma quadratica. L’energia potenziale, invece, è legataalle coordinate generalizzate, e può assumere diverse formematematiche in differenti sistemi. La somma dell’energiacinetica e dell’energia potenziale è l’energia totale delsistema e si deve conservare. Un punto importante daevidenziare è che in meccanica esiste una differenza sostanzialetra l’energia cinetica e quella potenziale. Mentrela prima può essere sempre scritta come una somma dicontributi, ciascun pertinente ad un singolo grado di libertà,non è sempre vero che ciò valga anche per l’energiapotenziale. Infatti, se fosse sempre vero che ambedue leforme d’energie possono essere scritte come somma di N-M contributi, ciascun relativo ad un singolo grado di libertà,si avrebbero N-M equazioni dinamiche indipendenti,una per ciascun grado di libertà, e per ognuno varrebbeun principio di conservazione dell’energia e nessuno scambiosarebbe possibile tra i diversi gradi di libertà che descriverebberoun sistema a N-M gradi non interagenti.Viceversa, un’energia potenziale che sia una funzione nondecomponibile delle coordinate costituirà un “serbatoiocomune” attraverso il quale i diversi gradi di libertà potranno,come risultato finale, scambiarsi energia cinetica.Esistono, poi, per i sistemi integrabili (sotto classe deisistemi dinamici) delle trasformazioni canoniche che hannoper effetto di annullare il termine d’energia potenziale.Tutta l’energia del sistema è con ciò attribuibile ad opportuneparticelle del sistema prese isolatamente, particelledefinite dalla trasformazione canonica. Tali particelle, inquesta descrizione, sono non-intereagenti le une con lealtre e, quindi, si muovono (hanno solo energia cinetica)in maniera indipendente. Ciò non vuol dire che si sia dimostratoche gli oggetti sono “realmente” indipendenti ele interazioni illusorie. Il formalismo hamiltoniano ha assuntoche tutte le interazioni sono della stessa natura edeliminabili mediante una trasformazione di variabili che lecontenga tutte allo stesso modo, generando una descrizionein termini di oggetti indipendenti che evolvono spontaneamente.Questo tipo di formulazione fa apparire in modoevidente una delle caratteristiche essenziali dei sistemi conservatividescritti dalla dinamica hamiltoniana: la loro completadeterminazione mediante le condizioni iniziali. La formulazionehamiltoniana mette in evidenza la proprietà essenzialedi tutti i sistemi dinamici integrabili: il determinismodell’evoluzione. In ciascun istante, lo stato del sistema èinteramente determinato da quello che era lo stato iniziale erisalta il carattere essenzialmente statico di questa evoluzionedinamica: la traiettoria di ciascun punto indipendenteè definita da un invariate e lo studio dell’evoluzione dellevariabili è ricondotto alla definizione di variabili tali da permetteredi ricondurre l’evoluzione stessa a invarianza.Ogni sistema fisico in meccanica classica è costituito daun insieme di “punti materiali”, cioè punti dotati di massa,ciascuno dei quali possiede tre gradi di libertà, rappresentatidalle sue coordinate spaziali. In meccanica, quindi,ogni sistema fisico è costituito da un insieme di P particelle(atomi, molecole, ecc.) con 3P gradi di libertà ed ilsuo stato ad ogni istante è determinato da 6P valori. Inmeccanica esistono leggi generali del moto, che si traduconoin un insieme d’equazioni differenziali, che, una voltarisolte, permettono di ottenere le funzioni che descrivonol’evoluzione temporale di tutti i punti materiali. Talifunzioni ci danno una traiettoria nello spazio delle fasi perogni singolo punto materiale e l’insieme delle traiettorie cidà la trasformazione nel tempo di uno stato del sistema.Ogni traiettoria resta interamente fissata una volta notoun suo punto (determinato dalle condizioni iniziali). Taletraiettoria descrive, quindi, la storia completa (passata,presente e futura) del nostro punto materiale e l’insiemedei punti materiali quella del sistema, che è del tutto determinatoe deterministico.In sintesi possiamo riassumere lo schema meccanico: ognicorpo può essere decomposto in un insieme di particelle,ciascuna con la propria energia cinetica e con un’energiapotenziale dovuta alla configurazione globale dell’insieme.Per ognuna di queste particelle esiste una traiettorianello spazio delle fasi che determina in maniera univoca lasua evoluzione temporale e per la quale passato e futurohanno lo stesso valore determinato.Vi è un ultimo appunto a questo schema meccanicisticoche qui vogliamo solamente segnalare. Per prima cosal’esperienza mostra che per quanto dettagliata sia la dissezionedel corpo nelle sue parti (particelle) esistono semprenei processi reali dei gradi di libertà non inclusi cherendono il sistema “dissipativo”. Se vogliamo, quindi,avere una conservazione dell’energia occorre introdurreun’altra forma d’energia (detta “interna”), e strettamentelegata all’entropia, che non può essere collegata direttamentealle coordinate e alle velocità generalizzate, cioènon è “meccanica”. Il determinismo ideale si scontra, quindi,con i fatti reali che, a causa dei processi dissipativi,sottraggono continuamente energia ai gradi di libertà delladescrizione dinamica, riducendo prima o poi il sistemaalla quiete. È quello che Prigogine chiama il tempo-realedella biologia contrapposto al tempo-illusione della fisica11. In esso gli oggetti non riescono a permanere in stato dimoto senza che qualche sorgente di energia non li riforniscacontinuamente e il moto uniforme non è uno statonaturale, ma uno stato mantenuto a prezzo di una costanteproduzione di entropia.2c. Sistemi chimiciLo scopo di questo paragrafo è di ricercare il concetto disistema, come da noi inteso (realtà strutturata), nell’ambi-11 I. Prigogine, La nuova alleanza, Einaudi, Torino, 1981, pp.273 sgg.CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

12 G. Villani, La chiave del mondo. Dalla filosofia allascienza:l’onnipotenza delle molecole, CUEN, Napoli, 2001, Cap. 1.Settembre - Ottobre 2005Giovanni Villanito della chimica e di mostrare le differenze e le similitudinicon il sistema meccanico già trattato. La chimica, comedetto, lavora su due piani: quello macroscopico delle sostanzepure (elementi e composti) e quello microscopicodegli atomi e delle molecole. Svilupperemo, di conseguenza,il concetto di sistema chimico su ambedue i piani. Inparticolare, ci concentreremo sul concetto di compostochimico nel piano macroscopico e sull’aggregato strutturatod’atomi, la molecola, nel piano microscopico.A differenza della fisica, ambedue questi tipi di sistemichimici svolgono un ruolo fondamentale in questa disciplina,configurando, quindi, la chimica come la prima verascienza sistemica e proponendola come uno snodo essenzialeper guardare al mondo materiale (inanimato e animato)in un’ottica non riduzionista e plurale. Infatti, giàprima di cercare il concetto di sistema in biologia, la visionedel mondo materiale che viene fuori è articolata, conun approccio riduzionista ed uno olista, con un’ottica fisicaincentrata sul “semplice” ed un’ottica chimica sulla“complessità”. Da un punto di vista culturale e filosofico,la peculiarità del mondo chimico è quella di essere unmondo ricco qualitativamente: i suoi tipi d’enti (molecolee composti), milioni, sono tutti diversi gli uni dagli altri alpunto da meritare un nome individuale. È questa sua caratteristicache rende la chimica atta a spiegare tanto ilcomplesso mondo macroscopico inanimato, fatto d’oggettidiversi sotto tanti punti di vista qualitativi, quanto,l’ancora più complesso, mondo vivente.Anche dal punto di vista strettamente scientifico, i livellidi complessità delle molecole e dei composti chimici presentanodelle peculiarità: sono il gradino precedente labiforcazione tra il mondo inanimato e quello animato. Rispettoal mondo vivente, le molecole ed i composti sono ilivelli di studio immediatamente precedente e sono, quindi,fondamentali nel suo studio, come la biochimica sta adevidenziare. Essi sono, tuttavia, anche i livelli immediatamenteprecedenti degli oggetti inanimati macroscopici checi circondano ed anche per essi il mondo molecolare equello dei composti chimici diventano il referente di spiegazione.Iniziamo dal livello macroscopico per poi proseguire conquello microscopico, seguendo sia un metodo storico siaun metodo epistemologico.Un punto essenziale nella genesi del concetto di compostochimico, come è ora concepito, è stato quello di superarela visione che tali sostanze fossero strettamente legatealla “metodologia” di ottenimento e che, quindi, fosserodi numero infinito. A prima vista, può sembrare stranoche per il concetto moderno di elemento si è dovutoprocedere verso una pluralità (dai quattro elementi diAristotele ai trentatré di Lavoisier 12 ) e per quello di compostoridurre la sua pluralità (da infiniti a moltissimi). Inrealtà, la logica riduzionista che porta a pochi elementipresuppone che i composti siano infiniti in quanto mescolanzasenza creazione di nuovo. La logica olistica, invece,presuppone a tutti i livelli una complessità intermediatra “pochi” e “infiniti”. Ritornando ai composti chimiciquindi, l’idea, alchemica prima che chimica, che essifossero in numero infinito costituiva un ostacolo da rimuovereverso l’attuale visione chimica. Nel Seicento eSettecento quasi tutti i chimici ragionavano secondo l’otticariduzionista. Per esempio nel 1706 W. Homberg nelsuo Essays de chimie diceva che, poiché la sostanza di uncorpo composto consisteva esclusivamentenell’assemblaggio delle materie di cui era composto, se sifosse cambiato quest’assemblaggio (o raggruppandonele parti in altro modo o aumentando qualcuna di questeparti), poiché tali possibilità erano in numero infinito, erachiaro che il cambiamento di sostanza poteva essere anch’essoinfinito. Inoltre, Homberg riteneva che erano leinnumerevoli circostanze concrete alle quali avvenivanole reazioni chimiche a dar luogo alla serie continua e infinitadi composti diversi: “La materia della luce producendole materie solforose, si introduce nella sostanza deicorpi, ne cambia l’arrangiamento delle parti e le aumenta,e di conseguenza cambia la sostanza stessa di questi corpiin tutti i modi in cui essa può differentemente collocarsie in quantità differente, la qual cosa produce una varietàinfinita; in modo tale che se si volesse paragonare la varietàdelle materie che esistono, a quella che potrebbeesistere per mezzo di tutte le combinazioni possibili, noisaremmo obbligati a dire che l’Universo conosciuto è benpoca cosa in confronto di ciò che potrebbe essere, e anchese si avessero numerosi Mondi come il nostro, essipotrebbero essere tutti forniti di oggetti differenti senzacambiare la materia, né la maniera in cui questi oggettisarebbero composti; la qual cosa dimostra una ricchezzaed una potenza infinita dell’Essere che ha prodotto l’Universo”13 . L’idea della esistenza in natura di un continuumdi composti chimici sviliva il significato e l’importanzadegli effettivi composti ricavati sperimentalmente. Essi,infatti, erano solo legati alle capacità storiche dellasperimentazione chimica e, quindi, anche ogni loro classificazioneera artificiale e limitata: l’essere strettamente legatialle condizioni delle reazione abbassava lo statusontologico dei composti chimici.All’inizio dell’Ottocento si opposero due visioni dei compostichimici e di conseguenza anche del loro numero:quella di Claude Louis Berthollet [1748-1822] e quella diJoseph Louis Proust [1754-1826]. Nel 1799 con laRecherches sur le loi de l’affinitté e nel 1803 con l’Essaide statique chimique, Berthollet costruì la sua teoria sulleaffinità chimiche, e qui ne analizzeremo solamente ilcorollario che riguarda il numero dei composti chimici. PerBerthollet il numero dei composti chimici era infinito ed inparticolare dalla mescolanza di due reagenti si ottenevauna serie infinita di prodotti la cui proporzione nei reagentiera sempre compresa tra due valori limite, un minimoed un massimo. L’esistenza di due punti limite in un compostodi due elementi, e quindi l’impossibilità di infinitialtri composti accanto agli infiniti possibili, emancipavaparzialmente i composti chimici dalle circostanze di reazionein quanto vi erano dei composti non ottenibili, inqualunque circostanza di reazione. Dall’altra parte, a seguitodi ricerche sperimentali soprattutto sugli ossidi metallicidel ferro, del rame e dello stagno, Proust enunciò lasua legge delle proporzioni definite secondo la qualeogni composto chimico era costituito da una proporzionefissa e costante dei componenti, indipendentemente dallecondizioni sperimentali nelle quali esso era formato. Lericerche di Proust ebbero un discreto successo e la legge13 W. Homberg, Suite de l’article trois des Essays de chimie, in A.Di Meo, in Riflessioni sulla Chimica: radici, specificità, attualità eprospettive, a cura di G. Villani, Nuova Civiltà delle Macchine,Rai-Eri, Vol. 3 2004.CnS - La Chimica nella Scuola93

94Il concetto di sistema in chimicadelle proporzioni definite prevalse sull’ipotesi continuistadi Berthollet.La conseguenza principale nell’ambito epistemologicodella legge delle proporzioni definite di Proust è che essaconfigura definitivamente i composti chimici come entitàindividuali da ricercare e determinare. Il problema dellanomenclatura ne è una normale conseguenza. Se i compostichimici fossero stati infiniti avrebbe avuto poco sensoricercare per loro un nome che non fosse una pura etichetta,ma che fosse, per così dire, “naturale”. Ora, invece,che ogni composto chimico è “a proporzioni definite”vale la pena di determinarne la formula e di legarla alle suecaratteristiche fisiche e chimiche. Ovviamente le circostanzedi laboratorio, ora come allora, determinano la realizzazioneo meno di un determinato composto, ma nessunacircostanza può generale le proporzioni non frazionarie(diverse cioè da 1/2, 1/3, 2/3, ecc.) e condizioni differentipossono dare lo stesso composto che è identico, per esempio,sia che venga ottenuto per sintesi in laboratorio siache venga estratto da un prodotto naturale. Questo è oggiritenuto più che ovvio, quasi naturale e, di conseguenza,non si riflette e non si fa apprezzare all’allievo in ambitodidattico, lo sforzo per giungere a questa conclusionetutt’altro che ovvia e banale.Il concetto di molecola è relativamente moderno, anche sepuò fare sfoggio d’antenati importanti, e questo non èstrano in un’ottica riduzionista. Che la materia fosse formatada aggregati (formati in maniera più o meno casuale)d’atomi era un’idea presente già in Democrito, padredell’atomismo greco, come abbiamo detto. Tuttavia, a lungonessuno si era occupato di evidenziare e studiare questiaggregati, che restavano, quindi, gruppi d’atomi le cuiproprietà erano quelle medie degli atomi costituenti, né diattribuire loro un nome. È, infatti, con l’attribuzione di unnome che si evidenzia un nuovo status ontologico di questienti che passano da aggregati (insieme d’atomi) a molecole(sistema d’atomi). Quando una porzione di materiaha un suo nome specifico significa che si vuole mettere inevidenza la sua individualità (proprietà specifiche) e talemolecola si può usare come un soggetto d’azione. La visionedel mondo microscopico fatta d’aggregati senza particolarisistemi da evidenziare trovava la sua contropartenel mondo macroscopico delle sostanze chimiche nell’ideache le sostanze semplici fossero poche (si pensi alle quattrosostanze d’Aristotele) ed era solo la loro combinazioneche creava una materia dall’apparenza così varia.Nell’atomismo classico, esisteva sia un ostacoloepistemologico sia un ostacolo scientifico alla definizionedi un concetto analogo all’attuale concetto di molecola.Da un punto di vista epistemologico, l’atomismo classicoè stato probabilmente la prima filosofia riduzionistanel senso che uno dei suoi scopi primari era di eliminaretutte le differenze qualitative che esistevano tanto a livellomacroscopico quanto a quello microscopico. In quest’ottica,la molecola come ente strutturato (sistema) distintodall’insieme degli atomi era incomprensibile. Nellastessa logica filosofica si muove la fisica odierna (meccanicaquantistica). L’insieme di enti atomici è per essa unaggregato non un sistema e niente di nuovo si generamettendo insieme un gruppetto di atomi. Dal punto divista scientifico poi, per Democrito, gli atomi non perdevanola loro identità nel processo di aggregazione e restavanoin contatto, giustapposti. Aristotele criticòl’atomismo perché questi atomi non potevano nelleaggregazioni formare nuove entità. Da questo punto divista, gli atomisti negavano l’individualità delle sostanzecomposte. Aristotele era su questo punto più consonocon la visione chimica moderna: i costituenti nel formare icomposti danno vita a sostanze nuove e non a semplicigiustapposizioni di elementi preesistenti. L’impenetrabilitàe l’eternità degli atomi democritei rendevano la visioneodierna delle molecole impossibile.Nel XIX secolo il concetto di molecola a lungo è statoconfuso con il concetto d’atomo. Alla fine del XVIII secoloe agli inizi del XIX i chimici francesi assegnavano iltermine molécule al limite di divisibilità delle sostanze,mentre i chimici inglesi usavano con lo stesso significatoil termine atom. Parte della confusione veniva dal fattoche i chimici non riuscivano ad immaginare che le molecoled’alcuni elementi (idrogeno, ossigeno, ecc.) fosseroformate da più atomi (H 2, O 2, ecc.). Dalton aveva esclusoche potesse esistere un legame tra due atomi uguali. Inconseguenza del fatto che con l’espressione “particella”una volta s’intendeva l’atomo e un’altra volta la molecolasi manifestò un’evidente contraddizione tra le ipotesi diDalton e quelle di Gay-Lussac. Avogadro, nel 1811, rimossequeste contraddizioni ed inizio a distinguere questidue concetti di particella elementare, ma il suo lavoro fu alungo disconosciuto. Uno dei primi ad aver chiaramentecapito l’indispensabilità di una chiara delimitazione deiconcetti d’atomo e di molecola fu M. A. A. Gaudin. Avendonettamente definito tali concetti, Gaudin introdusse peri gas elementari la distinzione in molecole monoatomiche,biatomiche e poliatomiche. Egli scriveva che una molecoladi gas idrogeno combinandosi con una molecola di gascloro dava due molecole di gas acido cloridrico; affinchéciò avvenisse era necessario che le molecole originali sidividessero in due parti e poiché queste due mezze molecolenon potevano più ulteriormente dividersi noi le consideravamodegli atomi. Tale autore, per primo, scrisse correttamentela sintesi dell’acqua 2H 2+ O 2= 2H 2O, in cui apparechiara la biatomicità della molecola dell’ossigeno e dell’idrogeno,ma neanche questo lavoro chiarì definitivamente lasituazione. Nel 1848 ci provò Gerhardt a chiarire la differenzatra atomo e molecola. Egli diceva che l’atomo eraindivisibile, ma esso non esisteva allo stato libero isolato;la molecola era un raggruppamento d’atomi tenuti insiemedell’attrazione della materia. Questo gruppo era divisibilecon i normali mezzi chimici.Fu il lavoro di Cannizzaro a risolvere definitivamente laquestione della differenza tra atomo e molecola. Basandosisulla misura della densità di vapore delle sostanze elementarie dei composti, utilizzando i calori specifici per ilcontrollo dei pesi atomici, come pure il criteriodell’isomorfismo per rivelare le anomalie nella “costituzionemolecolare”, Cannizzaro diede un nuovo sistema dipesi atomici per 21 elementi, risultati poi tutti sostanzialmentecorretti. A seguito della relazione di Cannizzaro aKarlsruhe del 1860 fu accettata la seguente proposta: “sipropone di adottare concetti diversi per molecola e atomo,considerando molecola la quantità più piccola di sostanzache entra in reazione e che ne conserva le caratteristichefisiche e intendendo per atomo la più piccola quantitàdi un corpo che entra nella molecola dei suoi composti”.Il concetto di molecola svolge un ruolo fondamentale nellascienza attuale e non solo. Il sottotitolo del mio libro Lachiave del mondo recita “dalla filosofia alla scienza:CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

96Il concetto di sistema in chimicatali legami generano sugli atomi costituenti. È questa modifica,dovuta all’interazione specifica ed unica tra gli atomi,che costituisce il sistema molecolare, che crea un enteunico e nuovo. È in questo senso, come visto, che si puòaffermare che un gruppo di palle da biliardo, disposte inun certo modo su di un tavolo, non costituisce una strutturaperché le palle continuano ad essere identiche allestesse palle separate. È in questo senso che si affermache il concetto di struttura molecolare è un concetto recentee che quindi, tanto gli atomisti classici quanto iprimi atomisti moderni non possedevano un tale concetto.Invece, in senso generale, come abbiamo già detto,l’importanza del problema delle parti e delle loro qualitàall’interno del tutto era stato intuito da Aristotele ed erafondamentale per i filosofi medievali.15 A. Koestler, Il fantasma dentro la macchina, SEI, Torino1971, p. 317.16 F. Jacob, La logica del vivente, Mondatori, Milano, 1971.2d. Sistemi in biologiaDopo aver trattato nei paragrafi precedenti i sistemi materialiinanimati, concentriamoci ora sui sistemi viventi. Gliorganismi viventi, più delle molecole, si differenziano daisistemi fisici e, quindi, esiste tutto un ambito filosoficoche li ha da sempre differenziati. Come già detto, uno degliscopi di questo lavoro è di evidenziare l’impossibilitàconcettuale, e non solo pratica, del riduzionismo e, quindi,della riduzione della biologia a chimica e della chimicaalla fisica. Tuttavia, come già è stato detto, altrettantoimportante per il lavoro è di evitare la dicotomia inanimato-animatoche porta a due riduzionismi distinti per i dueambiti. La divisione tra sistemi aperti e sistemi chiusi, dicui si è già parlato, è anch’essa funzionale a questo scopo.Questi due tipi di sistemi hanno caratteristiche moltodiverse e rappresentano effettivamente uno spartiacqueimportante. Va comunque evidenziato e ripetuto che, sebbenei sistemi viventi siano i principali e più importantisistemi aperti, il concetto di sistema aperto si applica anchein ambito fisico e in quello chimico. In quest’ottica ladifferenza tra sistemi non è, quindi, tra inanimato e animato,ma tra sistema aperto e sistema chiuso e questadifferenziazione non è una dicotomia ontologica, ma duetipi differenti di modelli per i sistemi. Nella rimozione delladicotomia animato-inanimato, un ruolo chiave è svoltodalla chimica. La sua autonomia, la sua irriducibilità, moltiplicale differenze e le stempera. L’idea che sorregge questolavoro è che gli enti strutturati od organizzati, i sistemi,sono presenti in molti ambiti e, quindi, creano differenzeepistemologiche e non dicotomie. La molecola, comeabbiamo visto, è da questo punto di vista paradigmatica,ma torniamo al vivente.Il rapporto parte-tutto è estremamente complesso nei sistemiviventi: le parti viventi sono dei “tutti” e i “tutti”viventi sono delle parti. Per dirla con Koestler 15 : “Nelcampo della vita, non esistono né parti né totalità in sensoassoluto”. Anche all’occhio inesperto di questioni filosofiche,appare subito evidente che una caratteristicaessenziale del vivente è quella di sottrarsi alla scomposizione.Un organismo è vivente solo fin quanto è “tuttointero”; qualunque divisione sostanziale “uccide” l’organismo.In biologia, la pratica analitica metodologica e non ideologicaè utile, rinforza l’immagine di una natura vivente astrati progressivamente emboitées 16 e produce un’analogiadi fondo tra la ricerca microscopica del mondo fisicoe la ricerca particellare delle scienze biologiche 17 . Anchein biologia è cresciuto, infatti, l’uso degli osservabili, entitàinvisibili ad occhio nudo, che, così come le strutture atomiche,possono essere oggetto di studio solo mediantepotenti protesi tecnologiche. Tuttavia, queste analogiesul piano tecnico, non devono essere viste comesimilitudine di approccio epistemologico. Infatti, sebbenetanto in fisica come in biologia, o almeno in alcuni settoridi entrambe, conoscere la realtà può significare anche decomporlanelle sue parti minime costituenti, il risultatoglobale è differente. In fisica, la rivoluzione analiticariduzionistaha posto al centro l’elaborazione astratta dimodelli semplici e di calcoli astratti. Invece, il mondo biologicoè ed è rimasto plurale e prorompente, individualeed irriducibile. Anche le prime osservazioni “in profondità”di infusori e protozoi, hanno evidenziato al naturalistaun mondo multiforme e decisamente inatteso, più che ilmondo asettico del microscopico fisico.L’aspetto analitico della scomposizione in infinitesimi nonpuò disinteressarsi del problema, basilare in biologia, dellerelazioni circolari tra parti e intero e del loro trasformarsinel tempo, cioè dalle parti concepite anteriori agli interi,più che collegate attraverso relazioni di assemblaggio. Sebbenenel riduzionismo recente e più sofisticato 18 , ifeedback che integrano e definiscono le funzioni derivandoledalle parti e retroagiscono sullo stato di questeultime, complicano il problema delle parti nel tutto, è indubbioche la vecchia ottica riduzionista del “conoscendole caratteristiche delle parti, più le loro relazioni reciproche”si determina il tutto non regge. L’importanza diquesta spiegazione circolare nei sistemi in generale, e,quindi, in quei sistemi biologici che sono gli organismiviventi è qui evidente.Secondo alcuni, vi è una nuova forma di riduzionismo inbiologia, non più fiscalista e meccanicista, mainformazionale, legata alla decodifica del DNA. Monoddopo aver definito gli esseri viventi “macchine chimiche”aggiunge 19 : “Come ogni macchina, ogni organismo, ancheil più semplice, rappresenta un’unità funzionale coerentee integrata. È ovvio che la coerenza funzionale diuna macchina chimica tanto complessa, e per di più autonoma,esige l’intervento di un sistema cibernetico checontrolli in più punti la sua attività”. È infatti evidenteche, anche se gli enzimi svolgessero alla perfezione il lorocompito reazione per reazione, il metabolismo cellulare finirebbeinevitabilmente nel caos se tali reazioni non fosserosubordinate le une alle altre. In realtà, l’aspettoinformazionale può essere inglobato tanto nel contestoriduzionista quanto in quello olista. Infatti, la geneticamolecolare è una forma di riduzione sui generis (non piùfisico-chimica, ma basata sulle scienze della comunicazione).Più che di riduzionismo in senso classico, qui si deveparlare di un “prestito metaforico” che, tra l’altro, nonlascia invariato il linguaggio tratto dalla teoria delle comunicazioni:codice, traduzione, errore di copiatura ecc.sono altrettanti termini teorici costitutivi dei dizionari dellagenetica, che si applicano alla interpretazione e spiega-17 E. Gagliasso, Verso un’epistemologia del mondo vivente, Guerini, Milano, 2001, pp. 63-64.18 S. M. Amsterdamsky, Riduzione, in Enciclopedia, vol. 12,Einaudi, Torino, 1981; E. Gagliasso, cit., p. 89.19 J. Monod, Il caso e la necessità, Mondadori, Milano 1997, pp.45-46.CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

zione del significato del DNA e del suo funzionamento inmaniera diversa dagli omologhi termini della scienza dellecomunicazioni. È sicuramente vero che per cogliere il significatoe la portata della decodifica del DNA ad opera diWatson e Crick, non si può non avere presente ciò che inquegli stessi anni avviene nel mondo delle scienze dellecomunicazioni, con l’elaborazione del concetto di “informazione”di Shannon e Weaver. Tuttavia, bisogna anchevedere come tale concetto, esportato in genetica, è statomodificato da quello cibernetico.Chiuderei questo paragrafo rifacendomi a Morin, la cuiposizione sul problema apertura-chiusura dei sistemi viventiè da me condivisa. Il concetto di ambiente devediventare ecosistema, cioè un ambiente naturale unitario(un sistema appunto) costituito dagli esseri viventi chevivono in quella “nicchia” (biocenosi), dall’ambiente inorganico(biotopo) e da tutte le interazioni. Per ogni esserevivente l’ecosistema è assai più di una riserva di cibo o diuna fonte di entropia negativa da cui l’essere ricava organizzazione,complessità, informazione. È una delle dimensionidella vita, non meno fondamentale dell’individualità,della società, del ciclo delle riproduzioni. L’ambientecoopera, infatti, in permanenza con l’organizzazione degliesseri viventi che sono, quindi, in permanenza eco-dipendenti.Gli esseri eco-dipendenti hanno una doppia identità:un’identità propria che li distingue e un’identità di appartenenzaecologica che li collega al loro ambiente. DiceMorin 20 : “Tali esseri possono costruire e mantenere laloro esistenza, la loro autonomia, la loro individualità,la loro originalità, solo nel rapporto ecologico, cioè ine attraverso la dipendenza nei confronti del loro ambiente.Nasce di qui l’idea alfa di ogni pensieroecologizzato: l’indipendenza di un essere vivente ne richiedela dipendenza nei confronti dell’ambiente che locirconda”. L’apertura ecologica garantisce al sistema unrapporto insieme energetico, materiale, organizzazionaleed esistenziale con l’ambiente. Vediamo, quindi, che l’aperturaecologica non è una finestra sull’ambiente: l’organizzazionecosì aperta non si inserisce nell’ambiente come lasemplice parte di un tutto. L’organizzazione e l’ambientesono, pur rimanendo distinti l’una dall’altro, l’una nell’altro.L’esistenza è contemporaneamente immersione inun ambiente e distacco rispetto a tale ambiente. Da unlato “non si dà alcuna possibilità di esistenza distaccata eautonoma”, dall’altro ci vuole un certo distacco, una certaautonomia, cioè un minimo di individualità, per esistere.L’apertura del sistema è, quindi, assai più radicale diquella termodinamica. Essa è ancor più profonda di quantoavessero pensato gli scopritori del “sistema aperto”, iquali avevano colto solo i caratteri esterni del fenomeno(input/output, stato stazionario). Essi avevano certo svelatol’importanza capitale del rapporto ecologico, ma senzatrarne tutte le conseguenze. L’apertura è una nozionead un tempo organizzazionale, ecologica, ontologica, esistenziale.Questa nozione di portata polidimensionale richiedeuna completa riorganizzazione intellettuale.Vi sono ancora due aspetti fondamentali da tenere presente,uno riguarda tutti gli esseri viventi e l’altro l’uomo.Quella ecologica è, per così dire, un’apertura “spaziale”nel senso che l’essere vivente è immerso in uno spazio,vivente e non. Esiste poi un’apertura “temporale”. Qui20 E. Morin, Il metodo 1. La natura della natura, Raffaello Cortina,Milano 2001, p. 235.Settembre - Ottobre 2005Giovanni Villaninon vogliamo intendere il tempo di vita dei singoli esseriviventi, ma il fatto che al loro interno esiste un qualcosache li trascende temporalmente sia verso il passato siaverso il futuro: il loro patrimonio genetico. Il patrimoniogenetico di ogni individuo è qualcosa che viene da lontanonel tempo, dalla notte dei tempi, dalla nascita della vitae che si protende nel futuro. Questa entità trascende gliindividui e crea una storia naturale in cui posizionarli. Questovale per tutti gli esseri viventi, dai monocellulari all’uomoe questa trascendenza temporale, tramite la riproduzione,è parte definitoria del singolo individuo.Per l’uomo poi esiste un’ulteriore trascendenza spaziotemporaleche è quella della società in cui nasce e vive eche è parte dell’individuo, che lo relazione al tutto, nonmeno di quella ecologica, al suo ambiente “umano”. Parteintegrante di questa trascendenza umana è la cultura chenon è l’elenco dei “grandi” del passato o delle loro opere,ma la stessa vita “interiore” di ognuno, che tutti, e inmodo un po’ maggiore i “grandi” del passato, contribuiamoa creare e propagare.3. ConclusioneDa quanto detto, dovrebbe trasparire evidente l’importanzadel concetto di sistema in scienza. Eppure esso ècosì ben nascosto in fisica e in chimica che sembra propriotale concetto la base della dicotomia animato-inanimato:l’individuo biologico contrapposto alle entità fisichee chimiche. L’indivisibilità del primo contrapposto all’analisidelle seconde. Se poi ci si sposta sul piano dellescienze umane, nelle discipline sociali e antropologiche,si vede crescere l’importanza del concetto di sistema finoall’individualità di ogni singolo sistema vivente umano,la singola persona.In questo lavoro si è cercato di far vedere che il concettodi sistema, pur nella differenza d’importanza, svolge unruolo sia nelle scienze naturali dell’inanimato, sia in quelledell’animato oltre che in quelle umane. Esso può essere,quindi, un concetto unificante e la Teoria dei Sistemi,con tutti i suoi limiti, ne rappresenta una controprova. Unruolo centrale per il concetto di sistema è svolto dallachimica che, come detto, è la prima vera scienza sistemica.Come applicare queste nozioni in ambito didattico e chimicoin particolare? È fuori dallo scopo di questo lavoro edalle competenze dell’autore, dare “ricette” specifiche perportare nella maniera più opportuna in ambito didattico ilconcetto di sistema chimico. Tuttavia, abbiamo visto chela chimica rappresenta una fondamentale scienza sistemicaper l’importanza che in essa assume il concetto di molecola(sistema di atomi) e di composto chimico (sistema dielementi) e questa “verità scientifica” va sottolineata sulpiano filosofico, rivendicata su quello culturale ed integratain quello didattico. Ancora una volta appare fondamentaleil ruolo culturale della chimica, snodo essenzialetra la fisica e la biologia, tra il “semplice” (ma abbiamovisto che anche in fisica esistono sistemi complessi) delfisico e il “complesso” traboccante della biologia. Nonpiù ponte tra fisica e biologia, perché per sua tipologia ilponte è qualcosa di piccolo tra due territori grandi, maqualcosa di concettualmente simile alle altre due discipline.Inoltre, in questa differenziazione “alla pari” tra fisica,chimica e biologia ne resta stritolato tanto il riduzionismoquanto la dicotomia inanimato-animato.CnS - La Chimica nella Scuola97

Evaporazione ed ebollizione:come i corsisti SSIS comprendono i fenomeni98RAFFAELE PENTIMALLI (*)RiassuntoQuesto lavoro ha lo scopo di indagare la comprensionedi semplici ma fondamentali concetti scientifici comeevaporazione ed ebollizione da parte di docenti in formazione.Ne emergono carenze significative che portanoa riflessioni sulla preparazione disciplinare e sullepresunzioni di comprensione da parte degli stessi docenti.AbstractThis study explores student teachers understanding ofevaporation and boiling. The Lack of understanding byScience student teachers of some very basic science issignificant and implications include the subjectknowledge requirements for initial teachers training andthe need for a more critical perspective on theunderstanding that teachers think to have.IntroduzioneI fenomeni della evaporazione ed ebollizione sono statiargomento di indagine circa la loro comprensione da partedi allievi delle prime fasce di età scolari (1) e anche perstudenti di scuola secondaria (2) evidenziando come laloro piena acquisizione non sia soddisfacente. Eppure larelativa semplicità dei fenomeni fa si che questi venganodati per acquisiti nei livelli scolari successivi e non ci si“attardi” su questi concetti soprattutto a partire dalle scuolesuperiori. Il risultato è che gli studenti si portano dietrouna serie di misconcezioni gravissime: i due fenomeni sonospesso confusi e trattati come se in realtà coincidessero.Ci si dovrebbe aspettare che i futuri docenti debbano avereuna buona familiarità con questi processi e una comprensionequalitativamente completa dei modelli chesottostanno alla spiegazione scientifica dei fenomeni. Nondovrebbero cioè avere problemi a spiegare l’evaporazionedi un liquido puro in qualunque condizione di temperatura,così come dovrebbero sapere interpretare adeguatamenteil fenomeno di ebollizione di un liquido in diversecondizioni di pressione.Questo studio si è prefisso lo scopo di indagare questaipotesi presso studenti delle SSIS, futuri docenti di scienzenella scuola secondaria di primo e secondo grado, prendendole mosse da una serie di analoghe ricerche condottesu docenti in formazione (4,5,7) che hanno ampliamentedimostrato che, non sempre, la capacità di spiegare intermini corretti fenomeni chimici e fisici semplici, alla luce(*) Docente a contratto SSIS Aosta, Pavia, Genovadi teorie scientifiche elementari come quella cineticomolecolare,si possa considerare acquisita.Il campioneL’indagine è stata svolta nel I semestre degli anni accademici2003/2004 e 2004/2005 nei corsi di Didattica della Chimicae Laboratorio di Didattica della Chimica. Sono statisottoposti ad indagine 70 futuri docenti frequentanti leSSIS di Aosta e Pavia, le cui lauree coprivano quasi l’interopanorama di quelle che danno accesso alle classi 059-060, con prevalenza di quelle in Scienze Biologiche (35%)e Scienze naturali (28%) seguite da Scienze Geologiche,Biotecnologie, Agraria, Scienze Forestali, Chimica, Matematica,Scienze Ambientali.Il campione è risultato così costituito per Ateneo e classedi concorsoAteneo Classe 059 Classe 060Aosta 7 (2004/2005) ——-Pavia ——- 21 (2003/2004)Pavia 19 (2004/2005) 23 (2004/2005)La metodologiaSono stati utilizzati sei brevi filmati e un questionario giàutilizzati nei precedenti studi e prodotti dall’University ofManchester (5,7) , gentilmente forniti per lo scopo di questaricerca.Le sequenze video riguardano:1) Evaporazione da un contenitore aperto : in due contenitorisono posti uguali volumi di acqua ed esano che vengonosistemati sotto cappa e lasciati evaporare spontaneamenteper circa 3 ore. Alla fine l’esano è praticamente scomparso,l’acqua risulta diminuita di circa un quinto del volume.2) Evaporazione forzata : viene fatta passare aria compressaattraverso un volume di 10 cm 3 di esano contenutiin un becker che è stato posato su di un pezzo di legnobagnato; alla fine l’esano è evaporato e il becker risultaessersi “incollato” al legno a causa del congelamentodell’acqua interposta3) Acqua che bolle: un campione di acqua viene fattobollire in vaso aperto e si mettono in evidenza i fenomeniche accadono4) Si riduce la pressione su un campione di acqua in contenitorechiuso a temperatura ambiente: un campione diacqua è posto in un pallone collegato ad una pompa aspiranteche produce un vuoto spinto5) Acqua nella siringa : si preleva con una siringa una piccolaquantità di acqua a circa 40°C ; si chiude ermeticamentecon plastilina la bocca della siringa e si muove il pistoneverso l’alto e verso il basso osservando cosa accadeCnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

Raffaele Pentimalli6) Apertura di lattine di cola : due lattine di cola sonolasciate indisturbate a T ambiente; poi vengono apertecon cautela, una dopo essere stata agitata e l’altra senzaaver subito alcuno scuotimento. La prima produce abbondanteschiuma la seconda no.Dopo avere visionato ciascuna sequenza video i partecipantiallo studio hanno completato un breve questionariocomposto da alcune domande che richiedono di spiegarei fenomeni osservati. Le domande sono riportate con lepercentuali di risposte considerate corrette nella tabella2; tali risposte sono state considerate corrette in quanto“scientificamente valide” in accordo con modelli consolidatidi interpretazione dei fenomeni.RisultatiLa tabella 2 mostra la percentuale di risposte corrette inquesto studio rispetto a quelle rilevate nello studio del2003 (7)Domanda Risposta corretta Questo studio % Goodwin 2003 %risposte corrette risposte corretteEvaporazione da contenitore aperto1.1 Dove sono andati i liquidi Sono evaporati 86 100Sono passati nell’aria1.2 Spiegate perché l’esano è L’esano: è più volatile; ha maggiorevaporato più dell’acqua tensione di vapore; ha una temperaturadi ebollizione più bassa 46 921.3 a Quali molecole sono più grandi Esano 76 941.3 b Quale liquido dovrebbe evaporaremaggiormente Acqua 47 581.4 Come varia la temperatura diun liquido mentre evapora Diminuisce 24 31Evaporazione forzata2.1 Quale effetto hanno le bolle d’aria Aumentano la velocità di evaporazione 44 75che passano sull’evaporazione dell’esano2.2 L’esano sta bollendo No 71 732.3 Perché l’acqua sul legno gela L’evaporazione abbassa la temperaturasotto il punto di congelamento 60 732.4 Da cosa deriva la condensa Condensazione di umidità presenteesterna le becker nell’aria 31 872.5 Ci sarebbe ugualmente anche inassenza di acqua sul legno Si 36 92Acqua che bolle3.1 Disegnate un grafico che illustri la Andamento crescente con plateau avariazione della temperatura durante 100°C, senza prosecuzione in salital’esperimento oltre tale T 66 923.2 A cosa pensate siano dovute le A gas disciolti nell’acqua (aria e simili) 30 60piccole bolle che si vedono all’inizio3.3 A che cosa sono dovute le grandi bolle Vapore acqueo 43 50che si osservano durante l’ebollizione3.4 Da cosa deriva la condensa che Umidità dovuta alla combustionesi osserva sul becker all’inizio del gas usato per riscaldare 27 793.5 Da dove traggono origine le bolle Imperfezioni del vetro che fungono dache si formano sui lati del becker centri di enucleazione per il vapore 7 37Ebollizione a pressione ridotta4.1 a L’acqua è calda No 83 924.1 b L’acqua sta bollendo Si 53 734.2 A che cosa sono dovute le grandi Vapore acqueo 33 45bolle che si osservano4.3 Come varia la temperatura Diminuisce all’avanzare dell’ebollizione 24 31del liquidoAcqua nella siringa5.1 Il fenomeno sarebbe lo stesso se Si 31 38fosse rimasta aria nella siringa5.2 Che variazioni di temperatura Raffreddamento mentre sale edell’acqua ci si aspetta mentre la riscaldamento mentre scende 21 29siringa sale/scendeApertura di lattine di cola6.1 Quale gas è coinvolto nel fenomeno Biossido di carbonio 100 1006.2 a La pressione è la stessa prima Si 86 100dello scuotimento99Settembre - Ottobre 2005CnS - La Chimica nella Scuola

Evaporazione ed ebollizione: come i corsisti SSIS comprendono i fenomeni6.2 b La pressione è la stessa dopo Si; vi è una piccola variazione di 16 18lo scuotimento Temperatura per lo scuotimento manon intacca apprezzabilmente la pressione6.3 Perché l’agitazione indice una così L’agitazione distribuisce piccole bolle di gas nel li- 11 8grande variazione nel comportamento quido che agiscono come nuclei di aggregazione che,all’apertura all’apertura, innescano la forte fuoriuscita del gas6.4 La bibita che fuoriesce sta bollendo Si 9 4100Alcune risposte “corrette” necessitano di un qualcheapprofondimento. La risposta 1.4 merita attenzione perchégli intervistati sembrano non riconoscere laendotermicità del fenomeno “evaporazione” mentre unamaggior percentuale riconosce questo fatto per l’evaporazioneforzata alla domanda 2.3. Probabilmente l’evidenzadell’acqua che gela li ha fatti riflettere maggiormentesugli effetti termici della evaporazione. L’argomento ritorna, sotto altra forma, a proposito della ebollizione sottovuoto nelle domande 4.3 e 5.2 dove le risposte correttesono molto basse (24 e 21 % rispettivamente) riprendendoil trend poco soddisfacente della 1.4 ; sono anche sostanzialmentegli stessi che danno la risposta corretta.Le domande relative alla formazione di condensa sul contenitoredanno parimenti risultati diversificati: la 2.4 presenta17% di risposte corrette e la 3.4 il 27. Solo in alcunicasi le risposte corrette sono dovute agli stessi intervistati.Sembra che nei due casi i fenomeni siano visti dapunti di vista diversi.Una percentuale non soddisfacente di risposte correttericevono la domanda 1.2 , 1.3 b , 2.1, 3.2, 3.3 che dimostranoconoscenze molto approssimative dei fenomeni da partedella maggioranza degli intervistati, ponendosi a valorimolto più bassi di risposte corrette rispetto allo studio diGoodwin.Un commento a parte meritano le risposte alle domande6.2 b, 6.3, 6.4. Infatti in questo caso siamo nel campo diuna sottile conoscenza dei fenomeni. Lo scuotimento dellalattina prima dell’apertura porta ad una fuoriuscita esplosivadi gas e bibita che convince molti del fatto che lapressione debba essere aumentata se non altro a causadel trasferimento di energia che l’agitazione produce; questainduce un aumento di temperatura che si ripercuotesulla pressione. In effetti il trasferimento di energia è minimorispetto a quella che sarebbe necessaria per giustificarel’aumento di temperatura e quindi pressione; pertantola risposta giusta deve trovare spiegazione nella differentevelocità con la quale il fenomeno avviene. Le piccolebollicine di gas distribuite nella soluzione agiscono comenuclei di addensazione per formare bolle di maggiore dimensioneche producono il fenomeno osservato ( 3 ).Ancora più controversa la risposta alla domanda 6.4 per laquale è data come corretta la soluzione che spiega il fenomenoin termini di ebollizione della cola. Al riguardo il dibattitoè aperto e si rimanda alla letteratura (6). Le premessedi tale dibattito sono che la CO 2debba considerarsi parteintegrante della soluzione e che il fenomeno non si riducaal semplice rilascio di gas da parte della soluzione ma che sitratti di una vera e propria ebollizione di una soluzione costituitada diversi componenti, uno dei quali è l’anidridecarbonica, e che quindi a questo sistema vadano applicatele regole di Raoult sulla ebollizione di soluzioni. In breve:1) Nella lattina sigillata a temperatura ambiente: il sistemaè all’equilibrio, la soluzione è al suo punto di ebollizionealla pressione del gas che è contenuto nelle bollicine (acquae anidride carbonica)2) La lattina viene aperta : la pressione sulla superficie dellasoluzione si riduce drasticamente cosicché la soluzione viene a trovarsi al di sopra del suo punto di ebollizione3) Allora : la soluzione bolle fino a quando la concentrazionedell’anidride carbonica disciolta non scende a quellache definisce il punto di ebollizione a temperatura epressione ambiente4) Infine : continua l’evaporazione di anidride carbonica eacqua fino a quando le pressioni parziali dei due gas nonuguagliano quelle esistenti nell’atmosfera esternaAlcune considerazioni conclusiveAppare in qualche modo preoccupante, anche in relazioneai risultati dello studio originale citato, la bassa percentualedi risposte corrette ad alcune domande. Si conferma l’ipotesidi partenza che ha mosso l’Autore a svolgere lo studio:si tratta di fenomeni che troppo spesso vengono consideratiminori, acquisiti per definizione quando si arriva aglistudi superiori, per non parlare di quelli universitari, e pertantonon meritevoli di alcun approfondimento. I risultati,purtroppo, dicono che il gap di conoscenze è grave, particolarmentese consideriamo la futura professione di coloroche hanno risposto: insegnanti, coloro che dovrebberochiarire questi concetti ai futuri allievi. Quali risultati ci possiamoaspettare? Se le cose stanno così sulle cose “ banali”come staranno su quelle importanti ? La preoccupazionecresce. Soprattutto se si considera come molti libri di testoaffrontano l’argomento: esperienze standard, spesso descritte,definizioni, schemi da mandare a memoria sui passaggidi stato, senza alcuna riflessione su quello che accadee nessuna interpretazione particellare del fenomeno checoniughi aspetti strutturali ed energetici.Se a tutto questo si aggiunge la crescente “tosatura” allaquale le ore di insegnamento dedicate alle discipline scientifichestanno per andare incontro, la tentazione di farconfluire nello stesso insegnamento ( vedi scuola secondariadi primo grado) scienza e tecnologia, dove l’informaticala farà da padrona, credo ci sia veramente da preoccuparsiper il futuro della conoscenza scientifica semprepiù patrimonio di una ristretta elitè. E gli obiettivi dellaUE fissati a Lisbona circa l’aumento della percentuale digiovani che scelgano carriere nel settore scientifico e tecnologico? Su quali basi di conoscenze consolidate poggeranno?Bibliografia1) R.J. Osborne, M.M. Cosgrove, Journal of Research in ScienceTeaching 1983 , 20 ,825-8382) A.Borsese , R. Pentimalli, Nuova Secondaria 1985, VII (3),80 - 863) D.W. Deamer, B.K. Selinger, Journal of Chemical Education ,1988, 65 , 5184) A.J. Goodwin , School Science Review 1995, 76 , 100-1095) A.J. Goodwin, Y. Orlik , Revista de Education en Ciencias ,2000, 1 , 118-1236) A.J Goodwin, Journal of Chemical Education , 2001 78 385-3877) A.J. Goodwin, School Science Review , 2003, 84 , 131-141CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

LA CHIMICA NELLA STORIAa cura di Marco CiardiLa Filosofia Corpuscolaree l’opera di Robert BoyleRAFFAELLA SELIGARDI*1. Introduzione: le concezioni corpuscolariste dell’antichitàIl corpuscolarismo ebbe la sua epoca d’oro nel Seicento,ma era presente anche agli albori delle teorie sulla materia,in epoca classica. Attorno al V secolo a.C. Anassagora diClazomene elaborò la teoria dei semi (semina rerum). Questisemi erano intesi come particelle di materiaqualitativamente diverse le une dalle altre, nel senso cheesistevano semi di oro, di ossa, di acqua, ecc., capaci diunirsi, dando origine ai corpi, e di separarsi, determinandonela morte o la dissoluzione; erano infinitamentedivisibili e si trovavano in tutti i corpi (“ogni cosa è mescolatain ogni cosa” [DK 59 A 45, cit. in Abbagnano-Fornero, p. 83]) in diversa quantità, nel senso che, peresempio, un pezzo d’oro era composto prevalentemented’oro, ma conteneva anche semi di tutte le altre cose (latte,unghie, pietre…). Per questo furono successivamentedetti da Aristotele omeomerie, cioè parti simili. In origine,secondo Anassagora, un’intelligenza ordinatrice, di naturadivina, il Noûs, aveva separato i vari semi dal caos incui si trovavano, producendo un movimento turbinosoche li aveva divisi secondo il caldo e il freddo, la luce el’oscurità, e aveva dato origine per distacchi successiviai corpi così come li conosciamo.Diametralmente opposta a questa è la concezione atomistaelaborata da Leucippo di Mileto e dal suo discepoloDemocrito di Abdera, sempre nel V secolo a.C. Gli atomisono indivisibili, come dice la parola stessa, pieni, impenetrabili,immutabili ed eterni e si possono cogliere solocon la ragione. Si distinguono gli uni dagli altri unicamenteper grandezza, forma e posizione, quindi tutte le qualitàdei corpi come il colore, il sapore, l’essere caldo o freddo,ecc. dipendono unicamente dal modo di aggregarsi degliatomi, cioè dalla struttura interna di un corpo. Le qualitàdunque non esistono negli atomi: gli atomi non hannocolore né sapore e non possono subire alterazioni qualiad esempio il riscaldamento o il raffreddamento. Quindi,le qualità sensibili dipendono unicamente dalla forma, grandezzae disposizione degli atomi. Ad esempio, il dolce deriva“dagli atomi rotondi e di discreta grandezza, l’acredagli atomi di figura grande con asperità e con molti angolie senza rotondità, l’acido o l’acuto – come dice ilnome stesso – dagli atomi angolosi, a curve, sottili e nontondeggianti” (DK 68 A 129, cit. in Abbagnano-Fornero,pp. 97-98). Gli atomi volteggiano caoticamente in tutte le* Dip. di Filosofia - Università di BolognaSettembre - Ottobre 2005direzioni, muovendosi nel vuoto, formando vortici atomicicon le particelle più grandi al centro e quelle più piccolenegli strati via via più esterni. La concezione atomista èstrettamente determinista, meccanicista e materialista: nonc’è posto in essa per le cause finali e nemmeno per gli dei.Queste due concezioni furono presto soppiantate dallefilosofie di Platone e di Aristotele, che abbandonaronoogni forma di corpuscolarismo. Secondo Platone la strutturadell’universo è di tipo geometrico, e consta di triangoli,dai quali derivano i quattro elementi e l’etere, e adognuno di questi ultimi corrisponde un solido platonico;Aristotele accetta la teoria dei quattro elementi diEmpedocle, e stabilisce il limite della divisibilità della materianel punto in cui, dividendo oltre, si verrebbe a perderela forma sostanziale, cioè non sarebbe più possibilericonoscere una sostanza come tale (teoria dei minimanaturalia).Le due teorie corpuscolariste vennero recuperate in epocaellenistica (III secolo a.C.) dagli Stoici e dagli Epicurei.Gli Stoici sono più vicini ad Anassagora: anche per essiesistono i semi (logoi spermatikoi = ragioni seminali) ditutte le cose, dai quali esse nascono e si sviluppano. Laragione seminale originaria è lo pneuma, il soffio caldodivino, principio della vita e della sua conservazione. Lamateria è inerte e passiva, cioè incapace di agire e di produrrequalsiasi cosa; è solo grazie all’attività della ragionedivina, presente in tutte le cose come pneuma, che lamateria si determina nei vari esseri che esistono. Quindi,così come in Anassagora l’ordine del mondo era dato dal-CnS - La Chimica nella Scuola101

102La filosofia corpuscolare e l’opera di Robert Boylela ragione ordinatrice, così anche nella filosofia stoica ilruolo della divinità è necessario all’ordine e allo sviluppodel mondo, che si svolge ciclicamente: tutto èpredeterminato e destinato a ripetersi sempre identico all’infinito,perché uno solo è l’ordine razionale necessario,e deviare da questo ordine sarebbe follia. Anche gli Stoici,come già gli atomisti, ammettono l’esistenza del vuoto,assieme ad altri soli tre incorporei: il tempo, il luogo e ilsignificato.La dottrina di Epicuro è più vicina a quella degli atomisti:come quella è materialista e meccanicista. Una proprietàfondamentale degli atomi, che nei democritei era solo derivata,è il peso. In virtù del loro peso gli atomi cadono inlinea retta, dall’alto verso il basso, nel vuoto infinito. E’grazie al De rerum natura di Tito Lucrezio Caro (I secoloa.C.) che conosciamo meglio le differenze tra la fisicademocritea e quella epicurea, grazie alla teoria del clinamen(declinazione, deviazione):[…] gli atomi, nel loro stesso muoversi a perpendicoloattraverso il vuoto spazio, trascinati dal loro peso, a unmomento non precisato e in luoghi non precisati si allontananoun poco dalla loro traiettoria, di quel tanto per cuisi può parlare di una declinazione. Se non fossero solitisubire questo spostamento, essi cadrebbero tutti quantidall’alto per l’immenso vuoto come gocce di pioggia, névi sarebbe urto o colpo alcuno per dare inizio alle cose, ela natura non avrebbe mai prodotto quindi nulla. (Lucrezio,De rerum Natura, II, cit. in Abbagnano-Fornero, p. 420)Quindi, è grazie a questa deviazione del tutto casuale cheil moto degli atomi dà origine a urti che generano a lorovolta aggregati di particelle. Se gli Epicurei introducono ilcaso nella necessità delle leggi del moto, non vi introduconocomunque nessun finalismo o provvidenzialismo,come avevano invece stabilito gli Stoici. E’ vero che glidei esistono (sono anch’essi composti di atomi), ma nonsi curano affatto degli uomini.L’avvento del neoplatonismo e del cristianesimo oscuraronoqueste concezioni, che contenevano un pericoloso materialismoche poteva sfociare in ateismo; inoltre, il successivooblio dei classici in epoca alto-medievale, e poi la sintesitra aristotelismo e dottrina cristiana operata da Tommasod’Aquino (1225/6-1274) determinarono la scomparsa delleconcezioni corpuscolariste fino al Rinascimento.2. Il contesto umanistico-rinascimentaleIl periodo dell’Umanesimo e del Rinascimento fu fondamentaleper preparare la strada alla rivoluzione scientificadel XVII secolo. Tra Quattrocento e Cinquecento un nuovomodo di guardare alla natura e al ruolo dell’uomo inessa si fece strada in Europa. Le dottrine di Aristotelecominciarono a mostrare le loro contraddizioni, e gli uominidi cultura iniziarono a cercare altrove le spiegazionifilosofico-razionali dell’origine e della struttura dell’universo.Numerosi testi classici vennero riscoperti nella loroforma originale e purgati dagli errori di molteplici traduzioni(dal greco al latino, poi dal latino all’arabo, poi dall’araboal latino...). La stampa, inventata attorno al 1450,fu uno strumento potentissimo e fondamentale per la diffusionedella nuova mentalità.Nel 1417 venne riscoperto il De rerum natura e nel 1473apparve la sua editio princeps; nel 1470 era già stata pubblicatala prima traduzione latina delle Vite e dottrine deifilosofi, in dieci libri, di Diogene Laerzio, che negli ultimidue libri trattava di Leucippo, Democrito, Epicuro (Meinel,p. 71). Già dal secolo successivo il corpuscolarismo degliantichi cominciò a venire utilizzato come teoria esplicativadi alcuni fenomeni alternativa a quella di Aristotele. Peresempio, il medico veronese Girolamo Fracastoro (1478-1553), nell’opera De syphilis sive de morbo gallico (1530),spiegò il contagio delle malattie attraverso corpuscoli chepassavano da un corpo all’altro (Ciardi, p. 26).Tuttavia, accanto a coloro che, rifiutando Aristotele, cercavanocomunque nel pensiero degli antichi un’alternativaaltrettanto autorevole, ci fu chi rifiutò in toto la sapienzadel passato per proporre un modello interpretativodiverso. Fu così che nel Cinquecento il grande antagonistadi Aristotele divenne il medico svizzero Philipp AureolTheophrast Bombast von Hohenheim, noto comeParacelso (1493-1541). Alla dottrina dei quattro elementiegli sostituì quella dei tria prima: sale, zolfo e mercurio.Con Paracelso nacque la iatrochimica, cioè la chimica medica.Nella sua concezione, la chimica doveva servire fondamentalmentea due cose: trovare rimedi farmaceuticinuovi ed efficaci ed occuparsi della trasmutazione dei metalli.I tre principi individuati da Paracelso erano portatoridi proprietà ben precise, in modo da spiegare anche leproprietà dei loro composti (per esempio, il sale era principiodi fissità, lo zolfo di combustibilità, ecc.). SecondoParacelso, tutti i corpi erano composti da questi tre principi,che andavano distinti dallo zolfo, sale e mercurio realireperibili in natura: essi avevano una valenza più metafisicache fisica.Al di là delle implicazioni magico-alchemiche della dottrinadi Paracelso, la sua importanza storica risiede nel tentativodi trovare un’alternativa all’autorità dei peripatetici,fondata non solo su argomentazioni di tipo logico-filosofico,ma su fatti empirici. Con Paracelso, che considerò,assieme all’astrologia, alla filosofia, all’etica, anche l’alchimiacome base della medicina, la pratica di laboratoriocominciò a diventare altrettanto importante della teoria.Paracelso non fu il solo a sottolineare la necessità di operareempiricamente sulla materia. Nel Cinquecento si assistead una fioritura incredibile di trattati che sono ancorapiù tecnici che scientifici, ma che sono comunque rivelatoridel nuovo approccio dell’uomo nei confronti dellanatura. E’ il caso, ad esempio, di opere quali De lapirotechnia (1540) del senese Vannoccio Biringuccio(1480-1539), del De re metallica (1556) del tedesco GeorgBauer noto come Agricola (1494-1555), del più tardo L’artevetraria (1612) dell’abate alchimista Antonio Neri (1576-1614) (Ciardi, pp. 36-37). Anche se questi autori avevanodiverse concezioni a proposito del sapere alchemico, ciò cheli accomuna è un approccio di tipo chimico allo studio dellesostanze da manipolare per essere utilizzate praticamentedall’uomo, che siano minerali, metalli o vetro.Tutti questi fattori, cioè il rifiuto dell’autorità di Aristoteleaccompagnato dalla ricerca di filosofie alternative, l’approccioempirico allo studio della materia, la concezioneutilitaristica solo in apparente contraddizione con quellaalchemica, confluiranno nelle istanze del secolo successivoe si confronteranno con la nascita della scienza moderna.3. La rivoluzione scientifica e il corpuscolarismoSeicentescoUno dei caratteri fondamentali della rivoluzione scientificaè stato individuato nella meccanicizzazione dell’imma-CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

Settembre - Ottobre 2005Raffaella Seligardigine del mondo, mentre un altro tratto distintivo è la suaquantificazione, cioè l’applicazione della matematica allostudio dei fenomeni naturali. Se questo secondo punto èindiscutibile per quanto riguarda quelle che oggi chiamiamoscienze fisiche, risulta più problematico per la chimica,perché i corpuscoli non si potevano né vedere né misurare.Tuttavia, la concezione corpuscolarista fu veicolata,oltre che dal grande successo dell’opera di Lucrezio, anchedall’invenzione del microscopio (Meinel, p. 82), checonsentì di avvicinarsi un poco all’infinitamente piccolo:non si potevano vedere gli atomi, ma si poteva constatareempiricamente che anche dividendo una sostanza oltre lasfera del visibile ad occhio nudo essa manteneva le suecaratteristiche.Per quanto riguarda la concezione meccanicista, è benefare alcune precisazioni. Antonio Clericuzio (Clericuzio,p. 215) ha individuato almeno cinque possibili visioni dellastruttura della materia che erano pressoché contemporaneenel Seicento:1. teorie della materia puramente vitalistiche, che vedonola materia non corpuscolare, ma dotata di simpatie,antipatie, attrazioni, forze e poteri (per esempio,Paracelso);2. teorie vitalistiche che adottano qualche tipo di visionecorpuscolare: per esempio, il medico belga JanBaptista van Helmont (1579-1644), il quale adottò l’acquacome principio universale della materia, ma parallelamentemantenne anche la nozione dei seminarerum;3. teorie corpuscolariste che impiegano la nozione diforma come principio di organizzazione della materia(Daniel Sennert);4. teorie corpuscolariste che includono la nozione diprincipi attivi:a. la materia è attiva e il moto è una proprietà intrinsecadegli atomi (Pierre Gassendi)b. la materia non è attiva ma alcuni atomi sono statidotati da Dio di un potere plastico (RobertBoyle);5. teorie corpuscolari puramente meccanicistiche (RénéDescartes).In questo ultimo gruppo si può annoverare anche GalileoGalilei (1564-1642), che nel Saggiatore (1623) espose lafamosa distinzione tra proprietà oggettive (materia, posizione,figura) e proprietà soggettive (colore, sapore, odore,ecc.) dei corpi, derivate dalle prime e che risiedonoesclusivamente nel soggetto che percepisce (Bellone, pp.78-79). Queste proprietà verranno in seguito chiamate rispettivamentequalità primarie e qualità secondarie dalfilosofo inglese John Locke (1632-1704).Per meccanicismo in senso stretto si intende una concezionesecondo la quale tutto ciò che esiste è spiegabile intermini di materia e moto, cioè una concezione molto vicinaa quella di Leucippo e Democrito. Si noti che l’esistenzadel vuoto non è una condizione necessaria alcorpuscolarismo: il filosofo francese Réné Descartes, notocome Cartesio (1596-1650), ad esempio, ne rifiutava categoricamentel’esistenza. La preoccupazione fondamentaledi tutti i corpuscolaristi, e in particolare dei meccanicistiin senso stretto, indipendentemente dal loro appartenereall’area cattolica o a quella riformata, era di evitare qualsiasiaccusa di ateismo. La più a rischio in questo senso erala concezione meccanicistica di Cartesio, che identificavala materia con l’estensione e spiegava la struttura dell’universoesclusivamente in base alle leggi del moto. Lacritica fondamentale rivolta a Cartesio dai suoi contemporaneiera che il ruolo di Dio era limitato alla creazione dellamateria e della quantità di moto originaria: una volta messoin moto il tutto, Dio diventava inutile. La teoria deisemina rerum invece, attribuendo un potere plastico euna certa attività alla materia, dimostrava la costante presenzadella volontà divina nella creazione; i suoi fautorituttavia dovevano a loro volta guardarsi da accuse dipanteismo.Le ragioni per aderire alla filosofia corpuscolarista eranodi vario ordine: filosofico, epistemologico, teologico. Piùdifficoltose erano le ragioni sperimentali, per i motivi riportatisopra. La ragione considerata più decisiva fu elaborataper primo dal medico e alchimista tedesco DanielSennert (1572-1637), e prese il nome di reductio inpristinum statum (Hypomnemata physica, 1636) (Meinel,pp. 94-95). Sostanzialmente, si trattava di dimostrare che,facendo subire ad una sostanza numerose reazioni chimiche,era comunque possibile riottenerla nel suo stato originario(classici, in questo senso, furono gli esperimenticon il mercurio, che veniva precipitato e poi “rivivificato”,oppure con argento e oro in lega che potevano essereriottenuti separatamente grazie alla dissoluzione in acidiopportuni). Questo dimostrava che le sostanze avevanouna struttura particellare e che le particelle non erano passibilidi alterazione: ciò che veniva alterato era solo il loromodo di aggregarsi.Una concezione fondamentale, elaborata in particolare dalfilosofo francese Pierre Gassendi (1592-1655) e descrittanell’opera postuma Syntagma philosophicum (1658), contribuiràenormemente a definire il dominio della scienzachimica e a separarlo da quello della fisica: la molecola.Secondo Gassendi, le molecole sono corpuscoli nonpercepibili dai sensi, composti da diversi tipi di atomi;differiscono tra loro quindi a livello di struttura (Clericuzio,pp. 65-67). Gassendi spiegava le reazioni chimiche comead esempio le soluzioni e la loro saturazione in base allaforma delle molecole: quelle del soluto vanno a riempire ivuoti della stessa forma presenti nel solvente; quandotutti questi spazi vuoti sono pieni la soluzione è satura.4. Robert BoyleRobert Boyle (1627-1691) viene etichettato, nei libri di testo,come fisico o come chimico, a seconda del contestoin cui lo si vuole citare. Noto a fisici e chimici per la leggesui gas e forse per la sua filosofia corpuscolare, vieneconsiderato come un meccanicista e come uno dei padridella chimica moderna. In realtà, la chimica non si sviluppòdalla filosofia corpuscolare, ma da quella dei principi.Come si inserisce dunque Boyle in questo quadro, e qualefu il suo ruolo nello sviluppo della scienza?L’opera più nota del filosofo naturale irlandese è Il chimicoscettico (1661). Il titolo originale, The sceptical chymist:or chimico-physical Doubts & Paradoxes, Touching thespagyrist’s principles Commonly call’d hypostatical, Asthey are wont to be Propos’d and Defended by theGenerality of alchymists […] indica il programma cheBoyle ha in mente: criticare le filosofie chimiche degliaristotelici e dei paracelsiani, che qui vengono chiamatichimici o spagirici. Scritto in forma di dialogo, non è untrattato contro l’alchimia, come potrebbe sembrare (è notoche Boyle si occupava della possibilità della trasmutazionedei metalli e di altre tematiche di ricerca tipicamenteCnS - La Chimica nella Scuola103

La filosofia corpuscolare e l’opera di Robert Boyle104alchemiche), ma contro la pretesa, sia da parte deiperipatetici, che da parte dei chimici, di ridurre la materia aquattro elementi o a tre principi primi riscontrabili nellacomposizione di tutti e di ciascun corpo naturale. Il ruolodel chimico scettico è affidato al personaggio di Carneade,il cui nome ricorda appunto un esponente della NuovaAccademia, lo scettico Carneade di Cirene (II secolo a.C.).Se la difesa del corpuscolarismo non costituisce l’argomentoprincipale del Chimico scettico, essa diviene invececentrale in un’altra opera fondamentale di Boyle, Onthe Origin of Formes and qualities (1666), in cui comunquevengono riprese alcune delle tematiche dell’opera precedente.Quella più nota, contenuta nel Chimico scettico, è la definizionedi elemento chimico, che è stata per molto tempoconsiderata come la prima formulazione moderna di questoconcetto:Per prevenire errori devo anche avvertire che ora intendoper elementi quello che i chimici, che parlano in modo piùchiaro, intendono per loro principî, cioè certi corpi primitivie semplici, o perfettamente incomposti, che, non essendocostituiti di altre sostanze, né l’uno dell’altro, sonogli ingredienti di cui sono costituiti tutti quei corpi chiamatiperfettamente composti, e in cui in ultima analisi questisono risolti. La cosa che pongo ora in discussione è seesista un qualche corpo che si riscontri costantemente intutti e in ciascuno di quei corpi che sono detti composti dielementi. (Boyle, Il chimico scettico, p. 218)In realtà, gli storici hanno dimostrato che questa definizione“riprende la definizione di elementi come componenti ditutti i corpi misti, che è presente in tutta la trattatistica chimicadel Seicento” (Abbri 1988, p. 359).Secondo Boyle, i principi fondamentali dell’universo sonola materia e il moto. I corpuscoli sono materiali, ma il motonon è una proprietà intrinseca alla materia, perché essa noncessa di essere materia quando è in quiete. Tuttavia, Boylefa alcune considerazioni importanti per differenziarsi daimeccanicisti in senso stretto, come gli Epicurei o i Cartesiani.Ma quando io parlo di filosofia corpuscolare omeccanicistica sono lontano dall’affermare con gli epicureiche gli atomi, incontrandosi insieme casualmente, nel vuotoinfinito, sono capaci da se stessi di produrre il mondo etutti i suoi fenomeni, come sono lontano dall’affermare conalcuni filosofi moderni [cioè i Cartesiani] che, supponendoche Dio abbia introdotto nel complesso della massa materialeuna tale quantità invariabile di moto, Egli non avevabisogno di far altro per costruire il mondo, essendo le partimateriali capaci, per i loro stessi movimenti senza guida, dimodellarsi in un sistema di quel tipo (che noi indichiamocon quel nome). Ma io propendo per una tale filosofia chesi riferisca sì alle cose corporee, e distinguendo fra il primoprincipio delle cose e il corso successivo della natura, insegni,in primo luogo, non solo che Dio assegnò il moto allamateria, ma che in principio ne diresse i moto delle varieparti in modo da costringerle in quel mondo che Egli intendevacomporre (fornite di principî seminali e di strutture, omodelli di creature viventi) e stabilì quelle regole del moto edell’ordine tra le cose che siamo soliti chiamare leggi dinatura. E avendo detto questo circa il primo punto, ci sipuò permettere di insegnare rispetto al secondo che, essendostato l’universo una volta per tutte regolato da Dio,ed essendo state stabilite le leggi del moto, ed essendo iltutto conservato dal suo incessante concorso e dalla suauniversale provvidenza, i fenomeni del mondo così costituitosono prodotti fisicamente dalle affezioni meccanichedelle parti di materia, e interagiscono secondo le leggi meccaniche.(Boyle, Il chimico scettico, p. 266)Questa stessa visione viene ripresa anche nell’opera Sull’originedelle forme e delle qualità:[…] benché io concordi con i nostri Epicurei nel ritenereprobabile che il mondo sia costituito da un’innumerevolemoltitudine di corpuscoli non percepibili singolarmente,dotati delle loro proprie misure, configurazioni e moti, econcordi inoltre con i Cartesiani nel credere (come mi risultacredette un tempo il famoso Anassagora) che la materianon ha il suo moto di per se stessa, ma lo riceve originariamenteda Dio, ciononostante differisco sia da Epicuro siada Descartes. Infatti, mentre il primo nega chiaramente cheil mondo sia stato creato da qualche divinità (egli infattiriconosceva l’esistenza della divinità) e il secondo […] ritenevache Dio, una volta impresso il moto alla materia estabilite le leggi di tale moto, non doveva più intervenire inmodo particolare per la produzione degli enti corporei, neppuredelle piante o degli animali che, secondo lui, non sonoaltro che macchine, non credo affatto che né queste leggicartesiane del moto né lo scontro casuale degli atomi degliEpicurei potrebbero ridurre la semplice materia a una strutturatanto ordinata e ben congegnata quale è questo mondo.Penso dunque che il saggio Autore della natura nonsolo mise in moto la materia, ma, quando decise di creare ilmondo, regolò e guidò in modo tale i movimenti delle particelledi materia universale da ridurre i loro più grandi sistemiall’ordine nel quale avrebbero dovuto continuare a esisteree, in modo particolare, foggiò alcune porzioni di materiain rudimenti o principi seminali, collocati in appositiricettacoli (dei grembi, per così dire), e altre nei corpi dipiante e animali. (Boyle, “Sull’origine delle forme e dellequalità”, in Opere, pp. 365-366)La preoccupazione di Boyle per garantire un ruolo a Dionel creato era condivisa da molti suoi contemporanei; dallesue stesse parole è evidente che egli non può essereconsiderato un meccanicista, perchè, come scrive piùavanti, “[…] ritengo del tutto improbabile che la materiabruta e senza guida, seppure in movimento, si configurerebbemai in tali mirabili strutture quali sono i corpi deglianimali perfetti.” (Boyle, “Sull’origine delle forme e dellequalità”, in Opere, p. 367)Nel brano citato compare inoltre la concezione dei seminarerum, cioè di quelle particelle minime di materia che sonoportatrici di un “programma”, sono cioè capaci di formarela materia che si aggrega loro, di darle struttura. A questoproposito è opportuno definire meglio la nozione di struttura(texture). Boyle istituisce una sorta di gerarchia tra icorpi, dai semplici, ai misti del primo ordine, per così dire,a quelli del secondo ordine, ecc. (Clericuzio, pp. 122-123),affermando:1. Che ci sono nel mondo moltissime particelle di materia,ciascuna delle quali è troppo piccola per essere, da sola,sensibile, ed essendo intera o indivisa, deve necessariamenteavere la sua determinata figura ed essere moltocompatta. Tanto che, sebbene essa sia divisibile mental-CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

Raffaella Seligardimente e per divina onnipotenza, tuttavia, a causa dellasua piccolezza e solidità, la natura non la divide effettivamentequasi mai. Tali particelle si possono, in questo senso,chiamare minima o prima naturalia.2. Che ci sono anche moltitudini di corpuscoli, che sonoformati dall’unione di parecchi dei suddetti minimanaturalia, il cui volume è così piccolo, e la loro adesionecosì fitta e stretta, che ognuna di queste piccole primitiveconcrezioni o grappoli [clusters] (se così posso chiamarli)di particelle, da sola non può essere distinta dai sensi, ebenché non sia assolutamente indivisibile per natura neiprima naturalia che la componevano o forse in altri piccoliframmenti; tuttavia, per le ragioni appena accennate, moltoraramente accade che siano realmente dissolte o spezzate,ma rimangono intere in una grande varietà di corpi sensibili,e sotto varie forme o travestimenti. (Boyle, “Sull’originedelle forme e delle qualità”, in Opere, pp. 330-331)Un esempio per quest’ultima affermazione è dato dai purganti,i cui grappoli di corpuscoli, se assunti da una balia,passano attraverso il suo latte nel corpo del neonato, provocandogli stessi effetti anche in quest’ultimo.Come giustamente ha sottolineato Antonio Clericuzio(Clericuzio, p. 137), se i prima naturalia sono dotati principalmentedi attributi fisici (o affezioni meccaniche, comele chiama Boyle: materia, moto, volume e figura), le proprietàfisiche e chimiche di un corpo, composto da grappolidi particelle, derivano invece dalla relazione tra le sueparti, cioè dalla natura della sua struttura interna (texture).Questa concezione è molto simile a quella di molecolaelaborata da Gassendi.5. ConclusioneNel Cinquecento era fondamentale trovare la giustificazionedell’esistenza dei corpuscoli, filosofica, epistemologicao teologica che fosse. Nel Seicento con la nascita dellascienza sperimentale, la ricerca di questa giustificazione siSettembre - Ottobre 2005spostò in laboratorio. Nella seconda metà del secolo, Boyleeseguì e riportò un gran numero di esperimenti nei suoiscritti, ma essi erano volti soprattutto a mostrare come le“affezioni meccaniche” potessero giustificare le proprietàchimiche dei corpi. Quindi con Boyle si passa dalle domande“esistono i corpuscoli? come sono?” alla domanda“come funzionano?”.Boyle fu un chimico, con una visione della struttura dellamateria che rappresentava una tra le possibili visioni presentinella sua epoca. Cartesio e Galileo, più strettamentemeccanicisti, si occuparono soprattutto di fisica, cioè diquella che Aristotele chiamava la scienza del moto. Boyle,partendo da una concezione analoga sui componenti ultimidella materia, cercò di spiegarne i comportamenti chimici,cioè quali fossero le proprietà e i comportamenti reciprocidelle sostanze, generalmente composte da grappolidi particelle, manipolate in laboratorio. Se dunque ilprogramma meccanicista si rivelò estremamente fecondoper la fisica (si pensi appunto a Galileo, Cartesio, Newton),non lo fu per la chimica. Il meccanicismo, per lo stessoBoyle, risultava insufficiente ai fini della spiegazione difenomeni chimici e soprattutto di fenomeni come la vita el’organizzazione del vivente.La nota affermazione di Thomas Kuhn, che ilmeccanicismo “proved a sterile and occasionally adverseintellectual climate for an understanding of the processunderlying chemical change” (Kuhn, p. 15), ha profondamenteinfluenzato anche le successive interpretazioni dell’operadi Boyle e la sua collocazione nella storia dellafisica o della chimica. Tuttavia, studi recenti hanno dimostratoche non è vero che Boyle fu un meccanicista insenso stretto, così come non è vero che ci fu una solafilosofia corpuscolare. Resta comunque il fatto che nelSettecento l’esistenza dei corpuscoli sarà data per scontatae relegata nei capitoli introduttivi dei libri di chimica,che si occupavano di elementi, principi e affinità, e saràsu queste linee di ricerca che si svilupperà successivamentela scienza chimica. (Meinel, pp. 102-103)BibliografiaABBAGNANO, NICOLA; FORNERO, GIOVANNI, Protagonisti e testidella filosofia, nuova edizione a cura di GIOVANNI FORNERO, Milano:Paravia Bruno Mondadori Editori, 2000.ABBRI, FERDINANDO (a cura di), Elementi, principi e particelle. Leteorie chimiche da Paracelso a Stahl, Torino: Loescher, 1980.ABBRI, FERDINANDO, “Le origini della chimica moderna”, in ROS-SI, PAOLO (a cura di), Storia della scienza moderna e contemporanea,Torino: UTET, 1988, pp. 343-373.BELLONE, ENRICO, Galileo: Le opere e i giorni di una menteinquieta, Milano, Le Scienze, 1998.BOYLE, ROBERT, Il chimico scettico. Il complesso itinerario dall’alchimiaalla chimica moderna, a cura di MARIANGELACHIAPPARELLI SBRANA, Roma; Napoli: Theoria, 1985.BOYLE, ROBERT, Opere, a cura di CLELIA PIGHETTI, Torino: UTET,1977.CIARDI, MARCO, Breve storia delle teorie della materia, Roma:Carocci, 2003.CLERICUZIO, ANTONIO, Elements, principles and corpuscles. Astudy of atomism and chemistry in the Seventeenth century,Dordrecht; Boston; London: Kluwer, 2000.KUHN, THOMAS, “Robert Boyle and structural chemistry in theSeventeenth century”, in Isis, 1952, vol. 43, pp. 12-36.MEINEL, CHRISTOPH, “Early Seventeenth-century atomism.Theory, epistemology, and the insufficiency of experiment”, inIsis, vol. 79, n° 296, 1988, pp. 68-103.CnS - La Chimica nella Scuola105

SCI - CRUPPO GIOVANIa cura di Francesca TurcoI polimeri coniugati e le loro applicazioninella vita quotidianaALESSANDRO FRALEONI-MORGERA*I polimeri coniugati sono materiali polimerici che hanno lapeculiarità strutturale di presentare nella catena principale(il cosiddetto “backbone”) una successione ordinata diun legame semplice ed uno doppio, lungo tutta la catena(Figura 1). In generale, in questi materiali la catena principaleè formata da atomi di carbonio, anche se esistonodiversi esempi di polimeri coniugati nel cui backbone sonoinclusi eteroatomi. Questa configurazione conferisce aipolimeri coniugati proprietà ottiche ed elettroniche simili aquelle dei semiconduttori inorganici, quali per esempioSilicio e Germanio, con una vera e propria struttura a bande,incluso un band gap (Figura 2) di entità variabile aseconda della struttura macromolecolare considerata.Figura 1 - Polimeri coniugati più comuni: (a) poliacetilene (PA);(b) politiofenene (PT); (c) Polipirrolo (PPy); (d) poli(pfenilenvinilene)(PPV); (f) polianilina (PANI); polifluorene (PF).Il prototipo di questa classe di polimeri è il poliacetilene(PA), che fu sintetizzato per la prima volta da G. Natta nel1958 [1]; a causa della sua instabilità all’ossigeno e dellasua scarsa processabilità (insolubile e infusibile), le sueproprietà vennero investigate però solo negli anni ‘70,quando in seguito ad una serie di studi condotti da Heeger,McDiarmid e Shirakawa il PA rivelò la sua natura disemiconduttore intrinseco. Fu proprio grazie a queste scoperteche i tre ricevettero, nel 2000, il premio Nobel per lachimica [2].Oltre al PA esiste una grande varietà di polimeri coniugati:tra questi possiamo menzionare il poli(p-fenilen-vinilene)(PPV), il politiofene (PT), il polifluorene (PF), la polianilina(PANI), il polipirrolo (PPy), nonchè una serie di derivatifunzionalizzati di queste strutture di base e di copolimeriderivanti in vario modo dalle strutture di base evidenziatein Figura 1.I polimeri coniugati possono essere utilizzati tal quali, ovverocome semiconduttori. In alternativa possono essere“drogati”, ovvero subire modifiche delle loro caratteristicheelettroniche per mezzo di metodi chimici o fisici.Nel primo caso il drogaggio (o doping) viene effettuatomediante aggiunta di un composto che estrae (drogaggiodi tipo p, in pratica un’ossidazione) o dona (drogaggio ditipo n, ovvero una riduzione) elettroni dalla/alla catenamacromolecolare. Attraverso questo procedimento la strutturaelettronica del materiale viene sensibilmente modificata,aggiungendo in pratica dei livelli elettronici situatiall’interno del bandgap. All’aumentare dell’entità deldrogaggio questi livelli si organizzano in vere e proprieminibande, che si fondono poi con le bande di valenza e diconduzione a livelli di drogaggio elevati (Figura 3), portandodi fatto ad una conduzione delle cariche elettriche ditipo metallico, fino a raggiungere conducibilità pari a quelledel rame [3].Esiste anche la possibilità di drogare i polimeri coniugatimediante metodi cosiddetti “fisici”, ovvero estraendo/aggiungendoelettroni dallo/allo scheletro principale senzacoinvolgere altre molecole. Questo può essere fatto peresempio mediante dispositivi elettronici, come transistorsa effetto campo (cosiddetti FETs), anche se il meccanismoesatto di funzionamento di questo tipo di drogaggio non èancora perfettamente chiaro.Grazie a questa loro versatilità, i polimeri coniugati trovanoquindi applicazione pratiche simili a quelle dei loro corrispondentiinorganici, in svariati settori tecnologici.Figura 2 - Struttura a bande in un sistema π esteso:a) Idealeb) RealeBV = Banda di valenzaBC = Banda di conduzioneBG = bandgap106* Dip. di Chimica Industriale e dei Materiali – Facoltà di Chimica Industriale, Università di BolognaViale Risorgimento 4 – 40136 Bologna.e-mail: fraleoni@ms.fci.unibo.itCnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

Alessandro Fraleoni-MorgeraFigura 3 - Evoluzione del sistema di bande deipolimeri coniugati con l’aumentare del livellodi drogaggio. In questa figura è rappresentato ilcaso di drogaggio di tipo p (ossidazione), ma lostesso tipo di processo avviene anche per ildrogaggio di tipo n, in cui però le mini bandeintra-bandgap sono piene di elettroniIn particolare, quando questi materiali sono mantenuti nellostato semiconduttore possono essere utilizzati nella realizzazionedi schermi piatti per telefonini e computer,transistors ed altri componenti elettronici, cellefotovoltaiche plastiche, materiale attivo in laser portatili.Sotto forma drogata sono invece usati invece comeantistatici (per esempio in tappeti), per schermature elettromagnetiche(per es. in schermi per computer) o inibitoridi corrosione (in vernici).Pur avendo già trovato applicazioni commerciali, i polimericoniugati non sempre sono stabili nel tempo all’ambientee/o alle radiazioni luminose, anche se i meccanismi di degradazionesono in buona parte noti o comunquegovernabili. Le applicazioni pratiche di questi materialidipendono quindi dalla possibilità di realizzare architetturemacromolecolari adatte all’applicazione desiderata, equesto è possibile grazie alla chimica organica di sintesi,che permette di realizzare strutture monomeriche desiderateda polimerizzare in seguito. Per esempio, è noto che nelPPV uno dei punti di attacco del processo difotoossidazione, che genera specie radicaliche reattive responsabilidella distruzione dei legami coniugati e quindidelle proprietà elettroniche del polimero, è il sito dei protonibenzilici (Figura 4a). Realizzando polimeri in cui questaposizione è resa non reattiva (Figura 4b), si ottengonoperciò varietà di PPV stabili anche alla fotoossidazione.Un altro interessante esempio di come sia possibile sfruttarela conoscenza della chimica organica, in questo caso abbinataa quella della chimica fisica, è invece rappresentatodalla regolazione della lunghezza d’onda di emissione deipolitiofeni. È infatti stato verificato che questo parametro,di fondamentale importanza per le applicazioni nel settoredella realizzazione di schermi piatti polimerici, dipende strettamentedal cosiddetto “grado di coniugazione” della catenapolimerica, ovvero dal grado di sovrapposizione spazialedegli orbitali π lungo la catena principale.Tale parametro, nel caso dei politiofeni, può essere facilmentevariato agendo sulla mutua coplanarità degli anellitiofenici, che può a sua volta essere variata in funzione delgrado di rotazione degli anelli lungo il legame σ che congiungedue unità consecutive nel polimero. Realizzandoconfigurazioni strutturali opportune (Figura 5a), si riesce a“forzare” il sistema ad assumere conformazioni con anellisuccessivi più o meno coplanari (Figura 5b), riuscendo alimitare (o ad aumentare, se la configurazione strutturale èstata correttamente disegnata) il grado di coniugazionedel sistema.In conclusione i polimeri coniugati sono materiali che, purFigura 4 - PPA con protoni benzilici (a) e senza protoni benzilici reattivi (b)Figura 5 - a) diade tiofenica in cui le catene alchiliche sostituenti sono in posizione cosiddetta “testa a testa”, che introduce un fattoredi tensione sterica tra i due anelli consecutivi; b) effetto di questa configurazione sul grado di mutua rotazione degli anelli tiofeniciconsecutivi nella catena amcromolecolare.107Settembre - Ottobre 2005CnS - La Chimica nella Scuola

I polimeri coniugatidi recente scoperta, promettono di rivoluzionare entro breve il nostro stile di vita, molto più in fretta di quanto potremmoaspettarci leggendo queste poche righe. Non è improbabile che nel giro di qualche anno entreremo in supermercati daicui scaffali occhieggeranno confezioni di cereali con pacchetti sui quali scorreranno immagini pubblicitarie video, cheesalteranno i pregi dei cornflakes di turno. Oppure, al reparto frigo potremo controllare lo stato di conservazione del latteverificandolo da un apposito indicatore luminoso stampato sull’esterno della confezione. O ancora, verificheremo leprevisioni del tempo da display giganti appesi sulle pareti-schermo di casa, prima di andare a fare un picnic portandocila coperta fotovoltaica per alimentare il frigo da campo. La plastica semiconduttiva promette questo e molto altro ancora,e le prime avvisaglie di questa rivoluzione sono già in commercio, riconoscibili nei primi telefonini e rasoi elettrici condisplay luminoso polimerico (Figura 6).Figura 6 - a) Rasoio elettrico con dispay basato su tecnologia PLED; b) telefono cellularecon display PLEDs monocromatici verdi. Entrambi gli oggetti sono già commercializzati.Note bibliografiche[1] G. Natta, G. Mazzanti, P. Corradini, Atti Accad. Naz. Lincei Cl. Sci. Fis. Mater. Nat. Rend., 1958, 8, 25[2] H. Shirakawa, Angew. Chem. Int. Ed., 2001, 40, 2574[3] A. J. Heeger, Synth. Met., 2002, 125, 23108CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

GIOCHI E OLIMPIADI DELLA CHIMICAa cura di MARIO ANASTASIADip. di Chimica e Biochimica - Università di MilanoSettembre - Ottobre 2005Giochi della chimica 2005I Giochi della Chimica dell’edizione 2005, iniziati il 27 maggiocon le selezioni regionali, si sono conclusi a Frascati, il28 giugno 2005, presso l’accogliente Centro GiovanniXXIII. Vi hanno partecipato 81 studenti e 30 docentiaccompagnatori, oltre al comitato organizzatore coordinatodal prof. Mario Anastasia e comprendente quest’anno,oltre al prof Pietro Allevi, anche lo studente Raffaele Colombo,medaglia d’argento alle Olimpidi 2004 di Kiel e primotra 240 partecipanti di 60 nazioni nella prova praticaOlimpica (con 10 punti, su 80, di distacco dal secondo).Raffaele Colombo è stato cooptato nel comitato scientifico,non solo per la sua abilità a scovare gli errori di stampae ad altre piccole inesattezze, ma anche per dare un giudizio,quasi ancora dalla parte degli allievi, sulla difficoltà deitest, permettendo l’eliminazione all’origine di quelli troppodifficili o troppo facili. L’idea è stata buona, infatti, giàdalla formulazione dei quesiti regionali, il comitato scientificoha avuto un buon aiuto nel gravoso compito di formularei quesiti e nella scelta di quelli più aderenti ai programmiministeriali. Il comitato non può infatti non segnalareche la collaborazione da parte dei docenti delle varie regionisi è andata notevolmente rarefacendo negli anni, sino ascomparire. Resta costante solo il contributo di uno sparutonumero di veterani, per tutti valgano i nomi dei Proff.Goffredo Enriquez e Silvio Gori, sempre disponibili e puntualinel dare una mano.La prova di Frascati è l’ultima di tre prove nazionali cheportano alla selezione delle medaglie di oro, argento e bronzo.Le selezioni si svolgono, come tradizione, valutando lesoluzioni di 60 quesiti a risposta suggerita da risolvere in 2ore e mezza. I partecipanti sono divisi in tre classi: A, B e C,che corrispondono rispettivamente ai trienni non chimici(A), al trienni non chimici e ai licei (B) e al triennio perchimici (C). Le categorie A e B hanno quaranta quesiti incomune, mentre le classi B e C hanno 20 quesiti in comune.I quesiti sono scelti, per difficoltà e per contenuti, tenendopresenti le tre categorie. Essi propongono perciò argomentidi crescente difficoltà. I quesiti della classe C sonoformulati in particolare in modo da coprire tutti gli argomentidi categoria 1 e 2 ovvero previsti dai programmi dellescuole medie superiori e indicati con i numeri 1 e 2 in quellodi base delle Olimpiadi della Chimica, ormai noto a tutti ipartecipanti. I partecipanti alla prova finale sono stati selezionatia partire da più di 20.000 studenti delle scuole mediesuperiori, così suddivisi: 5.000 del biennio ITIS, 6.000del liceo sperimentale e del triennio ITIS per chimici, 10.000del triennio non chimico e delle altre scuole con ridottoinsegnamento della chimica.Le selezioni si sono svolte in varie fasi. Una prima selezioneviene effettuata a livello dei singoli Istituti ed è effettuatadagli insegnanti di chimica che propongono autonomamentequesiti inerenti al programma svolto e scelgono tuttiquelli che dovranno partecipare ad una seconda selezioneregionale.La selezione regionale è organizzata in modo in modo omogeneoa livello nazionale, così che tutti debbano superarela stessa prova sottoposta dal comitato scientifico presiedutodal coordinatore nazionale. Questi attiva per tempo iresponsabili nazionali, segnalati dai presidenti di sezionedella Società Chimica Italiana, e fa pervenire una settimanaprima i fascicoli con i testi di 60 quesiti a risposta multiplaper le tre classi A, B e C.I quesiti restano segreti sino al giorno della prova che sisvolge con inizio alla stessa ora in tutta Italia. I responsabiliregionali usano solitamente aule universitarie e requisisconointeri settori didattici, perciò la prova si svolge diregola al sabato (quest’anno si è svolta il 27 maggio). E’d’obbligo il sabato successivo, procedere localmente allapremiazione dei tre vincitori per le tre categorie: A, B e C. Sisvolgono così 20 cerimonie per le regioni partecipanti, incui i primi classificati sono premiati con premi che anche senon sono simbolici non devono assumere significato venale.La correzione dei quesiti avviene in modo automatico, utilizzandoun programma fornito dall’organizzazione (a suotempo formulato e donato dal Prof. Luciano Casaccia,dell’ITIS Sobrero di Casale). Il programma permette la correzione,previa introduzione di un parola chiave che il Prof.M. Anastasia invia non appena terminata la prova regionale.Ciascuna regione è così in grado di ottenere unagraduatoria in modo immediato e veloce. Fondendo i risultatidi ciascuna regione il comitato organizzatore ottienepoi una classifica nazionale in modo automatico e immediatoe confronta le varie regioni, permettendo di valutarel’andamento di esse e dei migliori punteggi ottenuti nell’annata.Per fare ciò è necessario che un dischetto con irisultati venga inviato al responsabile nazionale che nesintetizza il risultato globale per una valutazione generaledella prova, la pubblicazione su “La Chimica nella Scuola”,sul sito web della SCI, sezione didattica, sul sito del MIURe sul sito del Dipartimento di Chimica, Biochimica eBiotecnologie per la medicina dell’Università di Milano,diretto dal Prof. Anastasia. Ciò è stato fatto o è in corso diattuazione visti gli impegni accavallatisi negli ultimi giorni.Dopo la selezione regionale del si passa alla selezione nazionaledi Frascati che quest’anno si è svolta dal 26 al 28maggio. La prova che impegna per tre giorni i partecipantisi svolge presso il Centro Giovanni XXIII che accoglie glistudenti rappresentanti delle regioni italiane, ospitandoliin camere dove vengono opportunamente abbinati in mododa favorire la familiarizzazione tra studenti di diverse regioni.Ciascuna regione può inviare almeno tre studenti, unoper ciascuna classe, ma in base ai risultati conseguiti nell’annoprecedente, può inviarne anche uno o due altri,sulla base di una regola matematica applicata dal coordi-CnS - La Chimica nella Scuola109

Giochi e Olimpiadi della Chimica 2005110natore nazionale. Qualche partecipante in più è anche accettatosu segnalazione di qualche responsabile regionaleche garantisce della sua validità.A Frascati, gli studenti, accompagnati da un docente chesegue tutte le operazioni d’esame e di correzione, devonosottoporsi ad una prima prova che individua i primi treclassificati di ciascuna categoria (A, B e C). Questi vengonopremiati con un diploma di medaglia d’oro d’argento edi bronzo, per ciascuna categoria e un delfino d’oro dellaPomellato donato dall’organizzazione (indipendentementedalla classificazione). A tutti i partecipanti viene consegnatoun diploma di partecipazione e un ricordo che alcunisponsor, quali la Società farmaceutica Bracco, la PerkinElmer ed altri mettono a disposizione.Prima della correzione dei quesiti, la commissione giudicatrice,formata da tutti i professori accompagnatori presenti aFrascati, esamina i quesiti e valuta la loro ammissibilità allavalutazione. In pratica si valutano i quesiti uno per unodecidendo se sono ambigui o se sono troppo difficili o fuoridalla portata dei partecipanti. Così i quesiti che alla fine permettonola selezione diventano opera di tutti i docenti. Coloroche dopo si lamentano perché qualche test a loro nongradito, non possono più farlo in quanto votato e passato amaggioranza, a volte con il voto di chi si lamenta.Questo momento della prova è di estrema importanza inquanto permette ai docenti di confrontarsi, quasi in uncorso condensato di aggiornamento, dove si discutono lenovità e i concetti che spesso sono fraintesi dai testi dellescuole medie secondarie e che il comitato scientifico introducenei quesiti, proprio per provocare la discussione equindi la divulgazione. Dopo l’ammissione dei quesiti nondovrebbero esserci contestazioni, proprio come alle Olimpiadi,dove chi contesta dopo l’approvazione dei testid’esame viene squalificato. Tutto serve a stimolare unostudio più approfondito della Chimica. L’unico inconvenienteè che i docenti partecipanti sono sempre i più preparatie motivati delle varie scuole e il loro impegno nonviene valutato. Quest’anno nella discussione sono statipresi di mira due quesiti semplici riguardanti le unità dimisura, volti a chiarire due dati molto semplici, ma ancoraignorati: la scritta t = 25 °C indica una temperatura di 25gradi celsius e non va letta gradi centigradi e inoltre i simbolidelle unità di misura sono scritti tutti in minuscolotranne quando si riferiscono a persone o al litro, che perquestioni di grafia permette anche la L maiuscola al postodella l minuscola che si confonde con il numero uno (e. 19kJ, e non kj o KJ!). Invece se Joule si scrivesse con parolaintera va scritto con lettera minuscola (es.dieci joule), essendoJoule il cognome del signor Joule!Ma le discussioni non si fermano solo a queste che alcuniritengono, ma non sono, finezze, ha riguardato lastereochimica e alcuni concetti scabrosi di termodinamica!Tra i quesiti sono stati riproposti ancora alcuni sulle unitàdi misura di massa molecolare [kg o u o (tollerato)Da], sullamassa molecolare relativa o peso molecolare (che non hannounità di misura essendo grandezze relative, quindi nékg né u né Da! Sulla Massa molare (g mol -1 ), etc. Maggiorattenzione si dovrebbe fare anche a livello Universitario!Molte scuole medie superiori si stanno infatti adeguando!Talvolta prima di vecchi testi universitari o degli autori deitest di selezione per l’ammissione all’Università che propongonodi tutto agli studenti partecipanti (n.d.a.)!Dalle graduatorie allegate, nell’anno 2005 sono risultativincitori:per la classe C, Elio Mattia, medaglia d’oro; MichelePavan, medaglia d’argento e Mauro del Ben, medaglia dibronzo vedi per punteggi, scuola e docente preparatore, laclassifica nei siti web);per la classe B, Federico Galletti, medaglia d’oro; PasqualeScarlino, medaglia di bronzo e Lorenzo Lugani,medaglia di bronzo (vedi per punteggi, scuola e docentepreparatore, la classifica sul sito);per la classe A, Francesco Segreto, medaglia d’oro; FrancescoFerri, medaglia d’oro a pari merito); VincenzoSpalluto, medaglia di bronzo; Giancarlo Nicolò, medagliadi bronzo a pari merito).Come si vede, per la classe A si sono verificati, in testa allaclassifica due pari merito. La commissione giudicatriceaveva prima della correzione deciso che nel caso di parimerito si sarebbe visto il punteggio regionale per scegliereil primus inter pares. Poi si è deciso di dare due medaglied’oro e due di bronzo.La cerimonia della premiazione si è svolta la sera del 27maggio alle ore 21.Come sempre la cerimonia è stata emozionante, sia perchéi ragazzi non conoscono i risultati. A pena di squalifica iProfessori non possono comunicare agli allievi il risultato,sia perché alla cerimonia partecipano sempre anche professorie presidi che avendo amore per la chimica vengonoa Frascati per l’occasione.La cerimonia si è aperta con la lettura di una bella letterache la dottoressa Davoli, Funzionario del Ministero dell’Istruzionedell’Università e della Ricerca, impossibilitataa partecipare alla premiazione aveva inviato in quanto impossibilitataa essere presente.Poi la cerimonia è proseguita con una nota triste: il Prof.Anastasia ha dovuto dare comunicazione della scomparsadella Professoressa Eugenia Paradiso, responsabile dei giochidella Chimica per la regione Puglia, mancata tragicamentein seguito ad un incidente stradale. Il Prof. Anastasiaha ricordato le qualità scientifiche, didattiche e umane dellaProfessoressa e quindi ha chiesto all’assemblea di osservareun minuto di silenzio.Poi si è passati a premiare alcune persone che hanno contribuitoallo svolgimento dei giochi negli ultimi anni. E’stato assegnato un delfino d’oro con una menzione dimerito alla Signora Giuseppina Gritti, del Dipartimento diChimica e Biochimica Medica, per il contributo silenziosoma efficiente e puntuale all’organizzazione dei giochi e delleOlimpiadi. La Signora Gritti ha dovuto dimettersi per questionifamiliari. Un delfino d’oro è stato assegnato anchealla Signora Susanna Ferrari, della Casa Editrice Piccin diPadova, per la sua lunga collaborazione nella stampa edistribuzione dei questionari.Una bella pergamena della SCI è stata anche assegnata dalcomitato organizzatore alla Editrice Piccin di Padova perl’interesse che tale Editrice ha dimostrato negli anni per ibuoni libri di Chimica, dando alle stampe libri di valore chehanno facilitato il compito agli insegnanti e agli studenti.Un caldo ringraziamento è stato rivolto anche alla “SocietàElettronica Libertini” che da vari anni oltre ad offrire unabilancia all’Istituto dello studente primo classificato dellaclasse C, fornisce una autobus navetta per accompagnarestudenti e Docenti dalla stazione ferroviaria al Centro GiovanniXXIII e viceversa.A tutti i partecipanti è stata offerta una cartelletta offertadalla Casa Farmaceutica Bracco che ha offerto una borsaCnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

anche ai Docenti presenti.Terminata la premiazione, si è passati alla convocazionedei candidati per la prova extra per la selezione olimpica, omeglio per gli allenamenti per la selezione olimpica. Tenutoconto dei risultati sono stati ammessi i primi 15 allievi dellaclasse C (Mattia Elio; Pavan Michele; Del Ben Mauro;Stringari Gianni; Fulginiti Daniele; Catania Carmine;Basagni Andrea; Lepri Susan; Gissi Andrea; Spalluto Giorgio;Granelli Matteo; Leonzio Marco; Assumma Luca;Brunelli Tommaso; Picciau Maurizio; Iannucci Onorio;D’amario Luca) e i primi 9 della classe B (Galletti Federico;Scarlino Pasquale; Lugani Lorenzo; Varriale Vincenzo; FanciulloCristiana; Politano Andrea; Borghi Giovanni; PozzettiMaria Beatrice; Ferraro Simone).I 24 studenti selezionati hanno sostenuto la prova alle ore9 di sabato 28 maggio. La prova, di due ore e trenta, questavolta era a domande a risposta aperta. Si trattava di 18domande diverse, compresi due spettri di risonanza magneticadel protone. Tali quesiti servono a selezionare ottoallievi da inviare a Pavia per un allenamento di una settimanadopo del quale si selezionano 4 candidati per un secondoallenamento e per le Olimpiadi di Taipei (Taiwan).La correzione dei compiti, spesso al di sopra delle possibilitàdei più, unitamente ad altre considerazioni sulla prontezzadi spirito e sulla maturità emersa da colloqui diretticon gli interessati e alle informazioni avute circa la motivazionedei diversi candidati ha portato i Proff. Anastasia eAllevi a selezionare otto candidati per gli allenamenti diPavia.Il gruppo dei selezionati era composto da:Mattia Elio, ITIS Panetti, Bari;Pavan Michele, ITI Fermi, Treviso;Del Ben Mauro ITI Kennedy, Pordenone;Stringari Gianni, ITI Buonarroti, TrentoCatania Carmine, ITIS Majorana, MilazzoBasagni Andrea, ITIS G. Galilei, ArezzoSpalluto Giorgio ITIS E. Dell’erba, Castellana Grotte, BariBrunelli Tommaso, ITI Buonarroti, Trento.Settembre - Ottobre 2005Mario AnastasiaCome si vede dalla classifica nazionale, si tratta dei primi 3classificati della classe C del V anno, di 4 studenti dellaclasse C del IV anno, e di Elio Mattia proveniente dallaclasse B ed oggi autodidatta in quanto fa il V anno dell’indirizzoinformatico.Come si vede dai risultati regionali e nazionali dei candidatiscelti nonché dalle prove a risposta aperta, purtropponon si è avuta una vasta gamma di campioni tra cui scegliere.I quattro di quinta rappresentavano una sovrabbondanzarispetto alle esigenze, gli altri di quinta seppurebravi nelle domande a risposta suggerita hanno reso pocoin quelle a risposta aperta. Così si è pensato al futuro ealmeno metà selezionati sono stati scelti per predisporreper l’anno prossimo alcuni studenti motivati che durantel’anno studino per raggiungere un livello accettabile per lacompetizione internazionale. Allenare altri di quinta chegià partivano da un livello non adeguato è sembrato inutilee dannoso, considerando che i ragazzi hanno comunqueda superare l’esame di diploma. Sta di fatto che la scuolaper periti chimici che una volta era un esempio per tutti eforniva giovani per l’industria, vede ridursi sempre più levocazioni in quanto i giovani preferiscono indirizzarsi allostudio dell’informatica, così che in tutti gli istituti tecnici lesezioni di chimica si riducono a favore di quelle di informatica.Invece i giovani dovrebbero essere consigliati a studiarechimica in quanto l’informatica può essere anche diausilio alla chimica e certamente un chimico con buonebasi o con una forte passione per l’informatica certamentesfonda nel suo campo. Almeno per il sottoscritto l’informaticasta alla chimica come l’inglese o il russo o un’altraqualsiasi lingua che il chimico impara da sé meglio che ascuola.Del resto l’Italia deve superare la crisi nel campo chimicose vuole restare tra le nazioni progredite.Olimpiadi della chimica 2005 Taipei -TaiwanLe olimpiadi della chimica si sono svolte a Taipei (Taiwan)e si sono concluse il 25 luglio 2005 con la conquista daparte dell’Italia di due medaglie di bronzo e un diplomad’onore. Questo premio viene dato a coloro che hannosvolto in modo completo almeno un esercizio. Hanno meritatouna medaglia di bronzo ciascuno gli studenti:Mattia Elio dell’ ITIS Panetti di Bari;Del Ben Mauro dell’ITI Kennedy di Pordenone.Invece, ha meritato un diploma di onore:Pavan Michele dell’ITI Fermi di Treviso.Un diploma di partecipazione è stato assegnato al quartopartecipante:Stringari Gianni dell’ ITI Buonarroti di Trento.Il viaggio per raggiungere Taipei è durato 15 ore e trentaminuti, avendo dovuto effettuare una sosta a Bankgok dicirca due ore. Il viaggio è stato confortevole almeno nellaprima parte in quanto l’aereo non era pieno e i nostri sisono potuti a turno distendere su due o tre sedili. Giunti aTaipei, una delegazione degli organizzatori ha accolto ilteam italiano con cartelli e applausi. C’era però anche un’afadegna del clima di scirocco nel sud Italia. Dopo poco, conun autobus dotato di aria condizionata, la delegazione italiana,accompagnata da quella tailandese, giunta contemporaneamente,si è diretta successivamente in due alberghi,uno di essi ha accolto i due mentor, l’altro i quattrostudenti. Questi ultimi, come tradizione, sono stati affidatiad una guida bilingue che li ha accompagnati per tutto ilperiodo delle olimpiadi. La guida era proprio carina e simpaticae ha accudito in allegria i nostri studenti che alla finele hanno fatto dono della bandierina italiana e del delfinoche faceva da mascotte da quando avevamo conquistatola medaglia d’oro di Melbourne. Toccherà al sottoscrittosostituire delfino e bandiera sperando che continuino aportare fortuna. Quest’anno, per la prima volta, i nostriconcorrenti hanno ricevuto e indossato una divisa nazionale.Hanno indossato una camicia bianca a righe azzurrecon maniche corte, pantaloni blu e cravatta a righe ugualianche se a sfondo leggermente diverso (vista la difficoltàper gli italiani di produrre più di due cravatte belle uguali).La foto allegata mostra che la divisa era bella e ci ha fattoben figurare.Purtroppo il soggiorno è stato disturbato da lunghe pioggee dalla paura dell’arrivo di un forte tifone che la stampalocale dava per certo. Per questi motivi gli studenti e imentor hanno dovuto rinunciare ad una delle escursioniche sarebbero potute essere rese pericolose dall’arrivo deltifone. A tutti è stato consigliato per iscritto di restare neglispazi dell’albergo. Poi però il tifone si è allontanato.Le prove che gli studenti hanno dovuto sostenere sonostate, come tradizione, due. Una prova pratica consistentein due esercizi distinti, il primo dei quali richiedeva la sintesidella fenilglicina racemica e la separazione dei suoiCnS - La Chimica nella Scuola111

Giochi e Olimpiadi della Chimica 2005112enantiomeri per salificazione con acido canfosolfonico. Ilsecondo era un esercizio di chimica analitica in cui bisognavariconoscere 11 campioni diversi o ripetuti di variesostanze anche mediante l’uso di un voltametro rudimentalecostituito da due pile e da due elettrodi, uno d’oro euno di platino.Le prove teoriche erano costituite da 8 esercizi diversi checoricavano argomenti di organica di classe terza, ovveronon previsti nelle scuole secondarie, ed argomenti di chimicafisica, analitica e generale. Alcuni di essi erano statiprevisti nelle esercitazioni Pavia, vedi l’uso degli eteri coronain analitica, vari argomenti di stereochimica, il calcolodell’eccesso enantiomerico e le strutture di risonanza divari composti.Molti altri argomenti, che i nostri avevano studiato a Pavia,che pure erano stati inizialmente inclusi nell’edizione degliesercizi proposti dagli organizzatori, sono stati esclusi nelladiscussione preliminare dei testi che l’assemblea deimentor, effettua per ore e ore prima dei passare la notte atradurre i testi definitivi nelle diverse lingue. Così sonoscomparsi gli azuleni e varie nozioni più complesse distereochimica che i nostri, allertati dal sottoscritto, avrebberopotuto conoscere.Purtroppo, nella discussione preliminare di accettazionedei testi, i mentor partecipanti di madre lingua, che nondevono tradurre i testi in inglese, sono riusciti a far stravolgerei testi eliminando molte di tali domande che probabilmentei loro studenti non si attendevano. In verità anchenoi Italiani, io e il mio Collega Pietro Allevi, eravamocontenti dei testi finali delle prove, convinti che molte nozionidi chimica di base, ovvero di quelle insegnate nellascuola media superiore, fossero note ai nostri candidati,ad esempio le formula dei sali che la fenolftaleina forma insoluzione a pH >9, o le strutture di Lewis dell’ozono e delCO, con il numero di ossidazione e la carica formale delcarbonio e dell’ossigeno nella molecola. La denominazioneR o S dei centri stereogenici etc.. Purtroppo però l’evidenzadelle prove ha mostrato che spesso le conoscenzedi base vacillano, vuoi per l’emozione vuoi per uno studioprecedente alquanto superficiale o forse peggio non fatto,in una scuola media superiore che appare in decadenzaprecipitosa. Anche se dietro i ragazzi che noi selezioniamoci sono sempre docenti motivati e bravissimi.Cosa succederebbe se noi portassimo i ragazzi dei licei?Come previsto del resto dalle regole delle Olimpiadi?Allora forse ha ragione il mio amico Antonio Renuncio,mentor della Spagna (che si trova nelle nostre condizionise non in altre peggiori), quando asserisce che il più utileinsegnamento che le nostre nazioni possono trarre dalleOlimpiadi è che qualcosa nelle scuole secondarie deveessere cambiato.Prima di tutto si deve capire che è essenziale una maggiorevalorizzazione della chimica nei vari piani di studio dei nostrilicei e istituti tecnici, con un maggior numero di ore euna coerenza di programmi. In contemporanea è necessariaUna maggiore gratificazione, anche economica, deglisforzi del corpo insegnante, al quale si può così chiedereun maggiore impegno nello svolgimento dei programmi.E’ pur vero però che in altre nazioni sicuramente gli studentivengono allenati al di là delle regole, ovvero per piùdi dieci giorni, come avviene regolarmente in Italia.Noi forse dobbiamo migliorare l’efficacia dell’insegnamentodi Pavia. Come fare sarà uno dei miei compiti estivi.Anche nell’insegnamento di Pavia c’è qualcosa che vacertamente modificato per adeguarsi alle difficoltà crescentidei programmi olimpionici, certamente molto più difficili diquelli di alcuni anni fa. Forse, bisogna individuare moltoprima della ricezione degli esercizi preparatori (gli eserciziesemplificativi che la nazione organizzatrice è obbligata adinviare per gennaio alle nazioni partecipanti, per segnalaregli argomenti di classe 3 che possono comparire nelle proved’esame) i possibili argomenti delle prove, studiando laletteratura scientifica prodotta dalla nazione ospitante. Sipotrà così programmare una didattica più mirata che comunquenon s deve basare solo sulle conoscenze del docente,certamente sovradimensionate, quanto piuttostosulla sua buona volontà e organizzare il lavoro. Occorrepoi comunque un’accurata analisi degli esercizi preparatoriper restringere il campo, e infine bisogna fornire ai candidatisunti ridotti e concentrati sugli argomenti che si discutono,non pacchi enormi non selezionati di letteratura in inglese,difficile anche per iniziati. In questo senso devo registrareche le docenti donne sono molto più ben disposte e organizzate.Invece i docenti maschi, specie quelli ormai veterani,a volte si limitano a raccontare quello che piace loro o, almeglio, diluiscono troppo con le loro conoscenze gli argomentidi reale interesse per le Olimpiadi. Avviene così che ilcomitato scientifico e il sottoscritto, sotto Olimpiadi sonocostretti a surrogare più di un argomento preparando suntiin italiano di argomenti che appaiono importanti per la prova.Per fortuna tali argomenti restano in archivio e possonoservire per gli anni successivi.Si evidenzia però la necessità di avere una maggiore collaborazionenazionale. C’è qualcuno disponibile per il futuroa dare una mano?Colgo l’occasione per segnalare ai docenti interessati allapreparazione dei possibili olimpionici che è intenzione delcomitato scientifico rendere disponibili gli scritti su alcuniargomenti ormai di base per le olimpiadi a tutti coloro cheme ne facciano richiesta. Con settembre si intende comunquestabilire alcuni contatto più diretti con le varie regioni.La paura di tornare dalle Olimpiadi a mani vuote cresceogni anno, anche se alla fine gli sforzi vengono premiati eda Italiani, capaci di combattere anche con le mani, torniamocon qualche medaglia.Anche ai miei Colleghi Chimici universitari lancio un appelloper una maggiore collaborazione. Se è vero che levocazioni per la chimica si allineano sempre più per carenzaa quelle sacerdotali, è pur vero che sono pochi i docentidi chimica che dedicano un po’ del loro tempo anche almiglioramento dell’immagine della chimica. E i giochi e leolimpiadi della chimica sono un ottimo strumento di pubblicità.Cosa si può fare? Intanto cominciare a pensare chesi può fare ricerca anche dedicando alla comunità chimicaun po’ del proprio tempo. Certo è un sacrificio, ma bisognafarlo se si ama la chimica. Una proposta semplice: non èpossibile che i dottorandi delle varie scuole di dottorato odei vari dottorati si documentino di anno in anno sullericerche dei chimici della nazione organizzatrice delle olimpiadi,magari limitandosi, nel caso di Nazioni troppo prolifiche,ai chimici del comitato organizzatore, e scrivano deireport su di esse in Italiano da dare ai ragazzi selezionatiper le Olimpiadi. Immaginando di essere loro gli organizzatoridei testi di esame? E’ infatti molto probabile che leprove d’esame riguardino ricerche della nazione organizzatrice.Ci sarebbe il doppio vantaggio, per i dottorandi diestendere le loro conoscenze oltre la chimica del docenteguida, mentre i candidati selezionati per le Olimpiadi po-CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

Mario Anastasiatrebbero avvantaggiarsi di un lavoro che in poco tempo eda soli non potrebbero comunque fare. L’anno prossimo sicompete in Corea. Qui la chimica è ben praticata, non sipuò studiare un po’ per uno la chimica dei colleghi coreanie pensare di prevedere qualche argomento?Si può dare un aiuto ai docenti delle lezioni a Pavia. Questi aloro volta, spesso sono ricercatori o postdoc, non potrebberovedersi riconosciuto, nei concorsi per la loro progressionedi carriera un merito per l’insegnamento fatto per allenarei selezionati per Pavia. Altrimenti la passione scema neltempo. E il sottoscritto deve sempre cercarne di nuovi!Cosa ne pensano i miei giovani e vecchi colleghi? Fatemisapere qualcosa! Io ho in mente di parlare con il ministroper far avere qualche riconoscimento anche ai docenti chesi dedicano senza alcuna ricaduta, se non la personalesoddisfazione, all’incentivazione e all’istruzione degli allievi.Per questo conto sulla collaborazione delle DottoresseDavoli e Deviato che con cordiale collaborazione e grandeefficienza mi aiutano a portare a termine il gravoso compitodi continuare a ben figurare alle Olimpiadi. A proposito,tra le cose che richiedono una seria, consapevole egenerosa sostituzione c’è anche quella di ringiovanire ilresponsabile dell’organizzazione nazionale. C’è solo da trovareun giovane motivato e serio, bisogna pensarci pertempo! Qualcuno disposto al sacrificio ci pensi! Intanto visaluto.113Settembre - Ottobre 2005CnS - La Chimica nella Scuola

114Gentile collega, tempo fa mi veniva da riflettere sul rapportoun poco schizofrenico che la società civile intrattienecon la scuola: da un lato manifesta rispetto a questa unatteggiamento ironico e sfumatamente dispregiativo dall’altro,per esprimere con nettezza giudizi e valutazioni, facontinuamente ricorso a termini di chiara derivazione scolasticadimostrando in tal modo il permanere di unaimprinting culturale indelebile.Hai presente quella pubblicità nella quale il produttore,con un faccione da luna piena, interroga dei bambini sullaqualità del suo prodotto e premia una tiritera imparata amemoria da parte di una bambina palesemente secchionacon un sonante “dieci più”?Visto che pubblicizzare un prodotto è cosa seria e costosa,quale migliore dimostrazione della visione un pocomacchiettistica della scuola e nello stesso tempo dellasudditanza psicologica che ci trasciniamo dietro attraversogli anni?Il linguaggio corrente fa spesso ricorso a termini valutativid’origine scolastica per esprimere giudizi: si “boccia” unaproposta, si “promuove” un dipendente, si stabilisce cheuna iniziativa è “sufficiente” o “insufficiente” e così via.Se ne conclude che l’esperienza scolastica rappresentauna componente ineliminabile del vissuto di ciascun individuoe all’interno di questa esperienza assume una posizioneprivilegiata la “valutazione”. Si può peraltro osservareche quando i giovani iniziano il loro percorso scolasticosono già in possesso di un nutrito vocabolariovalutativo e la valutazione rischia di divenire, almeno sottoil profilo emotivo, il punto focale privilegiato di tuttal’esperienza scolastica.D’altro canto molto spesso gli adulti si interessano allascuola dei figli soprattutto in termini di esiti parziali o finali.I giornali si interessano ai fatti scolastici solamente in occasionedi punizioni esemplari, di bocciature clamorose odella pubblicazione dei prevedibili, monotoni, insignificantirisultati degli esami di maturità.Dire che un individuo è “maturo” significa esprimere ungiudizio, ricco di risonanze scolastiche, che si proietta nelfuturo del soggetto, esprime un giudizio che vorrebbe essereglobale e totalizzante. Invece non di rado analogamenteal giudizio scolastico corrispondente, ha uno scarsosignificato.Insomma attraverso il linguaggio comune traspare una visioneper molti versi arretrata della scuola e contemporaneamenteil permanere di una subordinazione psicologicaanche negli individui ormai “maturi”.Questa situazione incide profondamente nei rapporti trainsegnanti e famiglie con qualche difficoltà di comunicazione,infatti tra le altre cose l’insegnante parlando di valutazione,utilizza significati assai diversi a seconda che sirivolga all’amministrazione, ai colleghi, agli alunni o ai genitoridegli alunni.Non si può nemmeno ignorare il relativismo con cui l’opinionepubblica (i giornali) interpreta quanto viene lorocomunicato dalla scuola. Di fronte allo stesso esito di fineanno, a seconda del punto di vista adottato, si parlerà di“stangata” o di “maggior rigore”.Piaccia o non piaccia il punto di vista è sempre quello dichi in altri tempi è stato alunno magari nello stesso istitutodei figli ed a pochi passerà per il capo che i parametri perstabilire la maggiore o minore efficienza di una istituzionescolastica siano ben altri.In altre parole i genitori ed i giornalisti di oggi sicuramentematuri e stimati professionisti di fronte all’istituzione scolasticaregrediscono spesso e inconsciamente allo stadiodi “alunni”; tutto ciò non può non complicare i rapporti,che si vorrebbero di collaborazione, con la scuola.Una eccezione a questo comportamento si osserva quandogenitori e giornalisti adottano per formulare i loro giudizidei rigidi schematismi ideologici e politici; un’altra eccezioneai suddetti comportamenti si osserva quando genitorie giornalisti sono anche insegnanti, ma in questi casile cose si complicano a causa dell’irriducibile senso di rivalitào di complicità che si instaura tra le parti.Comunque sia, è sul fronte delle promozioni, delle bocciatureo sul fronte degli abbandoni che le parti manifestanoquesti comportamenti e spesso ci si dimentica che per valutarel’operato di una scuola bisognerebbe prendere inconsiderazione ben altri parametri. Una scuola infatti è unastruttura il cui funzionamento presenta una considerevolecomplessità.Forse sarebbe utile che il pubblico costituito da genitori egiornalisti assistesse (in silenzio) alle operazioni di scrutinioper capire le difficoltà e talvolta il travaglio che unavalutazione comporta: sul piano della valutazione gli insegnantinon saranno dei grandi professionisti ma non sononemmeno degli irresponsabili.Ma i pregiudizi da parte dell’utenza non sono finiti qui. Dacerti tipi di scuola ci si aspettano certi risultati, da altri tipidi scuola altri risultati ancora, si tende a fare scarsa distinzionetra scuola primaria e scuola secondaria, tra scuoladell’obbligo e scuola non obbligatoria.Tutti sono stati alunni e quindi in misura diversa tutti pen-CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

Ermanno Niccolisano di essere competenti ad intervenire sulla scuola: laMinistra della Pubblica Istruzione, i funzionari del ministero,i sindacati, i partiti, gli ordini professionali. Fatto questopiù che legittimo purché ognuno operi all’interno delsuo ruolo, in base alle sue reali competenze e purché nonci si dimentichi di consultare gl’insegnanti!L’istruzione è vitale per ogni popolazione che non vogliaregredire nel sottosviluppo, da questo punto di vista lascuola dovrebbe essere il fiore all’occhiello di qualunquegoverno, ciò nonostante la scuola viene gestita con criteriapprossimativi che manderebbero al fallimento qualunqueimpresa.La professionalità degli insegnanti, gentile collega, lasciaun poco a desiderare ma la loro passione professionale èciò che al momento attuale salva la scuola italiana.Desidererei molto conoscere il tuo parere a questo proposito,sulla rivista esiste una rubrica pronta ad accogliere letue osservazioni. Approfittane115Settembre - Ottobre 2005CnS - La Chimica nella Scuola

CONVEGNI E CONGRESSIEuropean Variety in Chemistry EducationCracovia, 4 – 7 luglio 2005LIBERATO CARDELLINI *116Per più di dieci anni il Tertiary Education Group della RoyalSociety of Chemistry e la Physical Sciences Centre of theHigher Education Accademy hanno organizzato in UK laconferenza annuale Variety in Chemistry Teaching, orientataallo scambio di idee ed esperienze tra docenti universitaridi chimica. Nella riunione che è seguita alla conferenzadel settembre 2002 all’Università di Keele è statodeciso di modificare il nome della conferenza e di svolgerela successiva conferenza alla Dublin City University(Irlanda) in associazione con l’Irish Variety in ChemistryTeaching. Nel settembre 2004 la conferenza ha avuto luogoall’Università di Plymouth e nella riunione organizzativaè stata accolta l’idea di svolgere queste conferenze anchein europa continentale.La prima conferenza biennale dell’European Variety inChemistry Education si è svolta a Cracovia (Polonia), organizzatadalla Facoltà di Chimica dell’UniversitàIagiellonica ed ha visto la partecipazione di 90 ricercatorie docenti provenienti da 17 paesi.Le cerimonie di apertura hanno avuto luogo nella bellissimasala del Collegium Novum, ed hanno riguardato la dichiarazionedi Bologna e il Chemistry Eurobachelor. Alledue comunicazioni di Leo Gros dell’Europa FachhochschuleFresenius, Germany, (Eurovariety in Chemistry: On theway to a European Framework for Chemical Education)e di Anna Kolasa della Jagiellonian University (TheChemistry Eurobachelor - A framework for a Europeanfirst cycle degree in chemistry) è seguita una discussionesugli studi in chimica in differenti paesi quali UK, Serbia eMontenegro, Germania, Lituania e Polonia. In UK non c’èinteresse verso il sistema 3 + 2; si punta piuttosto sullamaggiore qualità dei laureati. Medicina a Legge hanno adottatola tecnica Problem Based Learning (PBL); Scienze sista muovendo verso l’adozione del PBL.Il martedì la sede della conferenza si è spostata nelCollegium Chemicum della Facoltà di Chimica e dopo ilsaluto di benvenuto del Preside (e presidente della localedivisione della Società Chimica Polacca), la conferenzaplenaria è stata svolta da Stuart Bennett dell’OpenUniversity, che ha presentato Problem solving andassessment. La valutazione degli studenti è motivata davarie esigenze, quali classificare gli studenti, essere unaguida per il miglioramento, diagnosticare le debolezze nel-Università Politecnica delle Marche -Dip. di Scienze dei Materiali edella Terra, via Brecce Bianche -60131 Ancona. e-maillibero@univpm.itla preparazione, fornire un feedback, informare i datori dilavoro e motivare gli studenti. È stata riportata una statisticadella tipologia dei problemi al primo anno di chimicasecondo la classificazione di Johnstone (si veda ad esempioL. Cardellini, Problem solving & dintorni: attività perl’acquisizione di abilità cognitive di ordine elevato, LaChimica nella Scuola, 2005, 27, p. 152): il 93,8% sono delprimo tipo (esercizi); questa percentuale scende al 90,3%nei problemi del terzo anno. Molti degli studenti che siiscrivono all’Open University senza aver completato glistudi superiori, nei problemi non algoritmici hanno un’abilitàparagonabile agli studenti che hanno completato glistudi superiori ed ha suggerito delle possibili alternativeal lavoro di laboratorio.Sono seguite cinque comunicazioni brevi sui VirtualLearning Environments (VLE) e sul loro possibile uso nellavalutazione, sull’introduzione dei frattali nellaspecializzazione in chimica, sull’introduzione di numerosenovità nel corso di chimica (immagini, modelli molecolari,metodi e-learning, uso di esempi reali e applicazioni chimiche)e delle diverse tecniche di insegnamento per facilitareil coinvolgimento e la ritenzione delle conoscenze nel diversotipo di studenti che oggi arrivano all’università. Inun’altra comunicazione è stato riferito dell’adozione del sistema3 + 2, che ha significato ridurre il carico di insegnamentoa 40 ore (4 ore per 10 settimane; ad esempio il corsodi chimica organica viene valutato 7,5 crediti) a cui è seguitauna comunicazione presentata da Rainer Salzer, dellaDresden University of Technology, Germania, sull’uso delcosidetto pre-lab digitale.Per il corso di Chimica Analitica, che per rispetto alla domandaprofessionale è quasi totalmente un corso di analisistrumentale, si sta sviluppando un sistema basato suInternet di strumenti virtuali (gascromatografo, FTIR,Raman), in modo che gli studenti prima di accedere alleprove di laboratorio hanno la possibilità di esercitarsi sull’usodella strumentazione al computer. Per un esperimentovirtuale c’è bisogno di uno strumento virtuale, di unmanuale on line e di una procedura esatta.La conferenza plenaria del pomeriggio è stata presentatada Marek Kwiatkowski, dell’Università di Gdansk, Polonia:Multimedia educational software as a means for attractingbetter candidates for chemical studies in Poland. Si trattaCnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

Liberato Cardellinidi un progetto ambizioso, che viene sviluppato insieme aduna società di software didattico, per realizzare un testomultimediale di chimica. Lo scopo è quello di dare maggioristimoli con animazioni, simulazioni, esperimenti virtuali edanche riprese di esperimenti reali in laboratorio, per iteressaremaggiormente gli studenti alla chimica.Sono seguite sette comunicazioni sull’uso del computernella didattica, sia come aiuto all’apprendimento che comestrumento nella valutazione. Desidero menzionare il sitoBestChoice (www.che.auckland.ac.nz/bestchoice) sviluppatodalla Dott.ssa S. Woodgate per supportare e facilitarel’apprendimento della chimica degli studenti al primoanno dell’Università di Auckland e delle scuole superioridella Nuova Zelanda. Viene utilizzato dal 2002 e si componedi oltre 60 moduli con 2500 videate (Chimica generale,inorganica ed organica) e 4000 possibili interazioni cherestituiscono un feedback. La valutazione attraverso ilcomputer è ormai molto sviluppata ed è stato presentato il“Questionmark Perception”. La sessione poster comprendeva35 contributi; una varietà di attività per migliorarel’apprendimento della chimica, compresi due contributisugli equilibri ionici e uno sulla chimica legale.Il mercoledì è iniziato con Georgios Tsaparlis, dell’Universitàdi Ioannina, Grecia, che ha presentato Trasformingundergraduate education in chemistry for preparingsecondary-level teachers: the need for a closecollaboration of faculty in science and science education.Come si intuisce dal titolo, per la preparazione degli insegnantidi materie scientifiche non è sufficiente la conoscenzadella materia; è anche necessario conoscere la manieradi presentare gli argomenti per facilitare l’apprendimentodegli studenti: la conoscenza pedagogica della conoscenza.Che è il patrimonio di abilità che gli insegnantiacquisiscono con il crescere dell’esperienza professionale.Sono seguite due presentazioni brevi; in una viene invocatoun sistema di insegnamento che tenga conto dellacomplessità della chimica e delle molte abilità che gli studentidovrebbero acquisire, mentre nell’altra MartinGoedhart, dell’University of Groningen, Olanda, ha riferitodell’impiego di temi di ricerca nel laboratorio: gli studentidevono organizzare, pianificare, interpretare e valutarele misure e i risultati, invece che seguire delle ricette.Gli studenti hanno grandi benefici come qualità dell’apprendimentoe certamente per raggiungere questo scopoil docente deve lavorare molto di più. Due sessioni parallele,una sulla preparazione degli insegnanti e l’altra sullaboratorio hanno completato la mattinata.Nella plenaria del pomeriggio Michael Gagan della RoyalSociety of Chemistry, ha presentato in modo magistraleWhat is scholarship in chemistry education? Sono seguitedue comunicazioni da parte di due dirigenti di importantiaziende, che sono interessati ad assumere deilaureati in chimica. Anche nel colloquio personale è statoripetuto che l’industria non ha bisogno di laureati congrandi competenze specifiche, ma di laureati con una solidapreparazione di base, che faciliti l’esercizio dell’usologico della testa, come avviene nel problem solving.Nella prima parte dell’ultimo giorno si sono avute duesessioni parallele; una sulla didattica chimica in unaprospetiva nazionale ed internazionale e l’altra sulla ricercain didattica della chimica. In questa sessione sono statipresentati pregevoli contributi da ricercatori della Turchia:fa piacere e conforta l’entusiasmo di questa nazionedesiderosa di raggiungere anche nel campo della formazionerisultati importanti. Nella discussione è stato fattonotare che lo scopo ultimo della ricerca è quello di migliorarei processi di insegnamento e di apprendimento.Sono seguiti tre workshop in parallelo: uno condotto daPascal Mimero “EChemTest”, A European EvaluationTool to Certify at University Level both the Academicand Professional Knowledge in Chemistry; Bill Byers hapresentato Promoting Learning Through Peer GroupWork e uno dal sottoscritto: Ionic Equilibrium Problems:Is There A Better Way To Solve Them?Altre comunicazioni mi hanno incuriosito, come la legislazioneeuropea sulla sicurezza nel laboratori e lo sviluppodi un progetto della gestione dell’emergenza chimica inun corso specializzato di chimica ambientale. Come risultada quanto riportato, non sono mancati contributi interessanti,anche se purtroppo in chi, come il sottoscritto, chedi conferenze ne ha ascoltate tante, prevale la sensazionedel già sentito. La seconda conferenza europea sarà aPraga, organizzata da Hana Ètrnáctová della CharlesUniversity: sarebbe bello poter mostrare che nell’insegnamentodella chimica in Italia ci sono delle pratiche chein classe hanno successo.È doveroso congratularsi con Iwona Maciejowska dellaJagiellonian University e con i suoi collaboratori per ilsuccesso ottenuto e la perfetta organizzazione della conferenzaed è stato fatto notare come anche il programmascientifico sia stato composto in modo da risultare moltoomogeneo negli argomenti delle varie sessioni.117Settembre - Ottobre 2005CnS - La Chimica nella Scuola

SOCIETÀ CHIMICA ITALIANAGRUPPO GIOVANIhttp:www.scigiovani.it/PREMIO PRIMO LEVI - Bando 2005Il Consiglio Direttivo del Gruppo Giovani della Societa’ Chimica Italiana bandisce il “Premio Primo Levi 2005” daassegnare ad un giovane chimico, autore di una ricerca originale e di ampio interesse scientifico pubblicata nel periodo1 Gennaio 2005 - 31 Dicembre 2005.I requisiti di partecipazione al concorso sono:a) Il candidato deve figurare tra gli autori della pubblicazione.b) Il candidato non deve aver compiuto i 35 anni di eta’ alla data del 1 gennaio 2005.c) Il candidato deve essere iscritto alla SCI entro i termini di scadenza per la presentazione della domanda di partecipazione.d) Il candidato non puo’ essere parente, fino al IV grado incluso, con i Consiglieri del Direttivo.e) La pubblicazione presentata non puo’ avere come coautori i Consiglieri delDirettivo.Il candidato contestualmente alla domanda di partecipazione (vedi fax-simile di domanda sul sito www.scigiovani.it)deve presentare, pena l’esclusione dal concorso, la seguente documentazione:1) N. 3 copie del lavoro pubblicato.2) N. 3 copie del curriculm vitae (massimo una pagina).3) N. 3 copie della lista delle pubblicazioni.La documentazione dovrà pervenire, tramite raccomandata con ricevuta di ritorno, entro il 31 Gennaio 2006 al Segretariodel Gruppo Giovani Dr. Marco Franceschin, Dipartimento di Chimica, Stanza 330, Università La Sapienza di Roma,Piazzale Aldo Moro 5, 00185 Roma. Si prega di riportare sul plico l’indicazione - Premio Primo Levi Gruppo Giovani -SCI2005-.Il premio verrà assegnato ad insindacabile giudizio di una Commissione Giudicatrice che provvederà a stilare una relativadelibera motivata. La Commissione Giudicatrice verrà nominata dal Direttivo del Gruppo Giovani subito dopo averricevuto la documentazione dei candidati. Non potranno far parte della Commissione Giudicatrice membri aventi rapportidi parentela, fino al IV grado incluso, con uno dei candidati, né membri coautori di pubblicazioni scientifiche presentate.La Commissione giudicatrice oltre a valutare l’impatto del lavoro nella comunità scientifica internazionale e la suaoriginalità, dovrà tenere conto del contributo del candidato al lavoro stesso.Al vincitore del premio verrà consegnato un attestato e un assegno di euro 500.Il Direttivo del Gruppo Giovani segnalerà la data e il luogo nel quale verrà conferito il premio non appena conclusosi ilrelativo concorso. Il vincitore verrà invitato a presentare oralmente i risultati più significativi del proprio lavoro nell’ambitodi una delle attività congressuali organizzate annualmente dal Direttivo del Gruppo Giovani e/o al CongressoNazionale della Divisione della Societa’ Chimica Italiana di appartenenza.118CnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005

SICILIA-CHEMCHIMICA: DIDATTICA E FUTUROPALERMO, 8 - 11 DICEMBRE 2005GIOVEDÌ 8 DICEMBREPalazzo Steri, Rettorato. Università di Palermo, Piazza Marina 61Ore 11 – 15Registrazione dei partecipanti15:00 Saluti delle Autorità15:30 Apertura del Congresso,Prof. Francesco De Angelis, Presidente Società Chimica ItalianaProf. Rosarina Carpignano, Presidente Divisione Didattica, SCISessione I GLI ORIZZONTI DELLA CHIMICA16:00 Cultura chimica: divulgazione e didatticaDr. Giovanni Villani, CNR - Pisa17:00 Pausa caffè17:20 Dr.ssa Elisabetta Davoli, MIUR, Direzione Generale per gli ordinamenti scolastici17:40 Dr. Guido Di Stefano, Ufficio Scolastico Regionale - Sicilia18:00 Dr. Vittorio Maglia, Federchimica18:20 Prof. Armando Zingales –Consiglio Nazionale dei Chimici18:40 Prof. Rosarina Carpignano, Presidente Divisione Didattica, SCI19:00 Discussione19:30 Cocktail di benvenutoVENERDÌ 9 DICEMBRESessione II LA DIDATTICA CHIMICA NELLA SCUOLAConvitto Nazionale “G. Falcone”, Piazzetta Settangeli9:00 E. Imperatore/ T. Pera, S.M.S. Ranzoni - Scuola secondaria di I°, Verbania; Gruppo di Didattica Chimica -Università di Torino.Un legame di passione: la chimica ed il sesto senso9:20 F. Calascibetta, Università “La Sapienza”, ROMA, Dipartimento di Chimica,Chimica e detergenza; un possibile percorso didattico basato sul ruolo della Chimica nell’igiene della casa e dellapersona9:40 L.Maurizi/ T. Pera, S.Primaria M. Peron – III° Circolo Didattico, Verbania; Gruppo di Didattica Chimica -Università di Torino.L’orto della chimica : un’esperienza di collaborazione tra bambini della Scuola Primaria e studenti della ScuolaSecondaria Superiore10:00 Discussione10:20 Pausa caffè10:40 E. Aquilini, ITC Cattaneo, San Miniato, PisaLa teoria atomica di Dalton: un percorso didattico11:00 R. Zingales, Dipartimento di Chimica Inorganica e Analitica S. Cannizzaro, Università di Palermo.Stanislao Cannizzaro, insegnante11:20 M. Taddia, Università di Bologna, Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician”Didattica, Storia e Classici della Chimica: Calcoli Stechiometrici dagli Opuscoli di Lavoisier11:40 Discussione12:00 G. Cerrato, Gruppo di Didattica Chimica, Università di TorinoIl linguaggio delle Scienze: analisi statistiche e prospettive di metodo12:20 R. Bonomo, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Catania,L’insegnamento della Chimica: un problema culturale12:40 Discussione13:00-15:00 Pausa pranzo15:00 D. Lanfranco, Gruppo di Didattica Chimica - Università di TorinoLa sfida dell’OCSE - PISA15:20 P. Gasparro, Liceo Scientifico S. Cannizzaro, PalermoProposta di un curricolo di scienze per i licei scientifici15:40 Discussione16:00 M. Calatozzolo, ITIS Molinari, MilanoIl laboratorio al centro della didattica16:20 A. Andracchio, ITIS Belluzzi, BolognaNuove metodologie per l’insegnamento della chimica analitica strumentale in un istituto di scuola secondaria superiore:un approccio al cooperative learning16:40 Discussione17:00 Pausa caffè17:20 – 19:00 ASSEMBLEA ANNUALE DEI SOCISABATO 10 DICEMBRESessione III PROMOZIONE DELLA CHIMICA E FORMAZIONE DEI DOCENTIConvitto Nazionale “G. Falcone”, Palermo9:00 U. Segre, Università. di Modena e Reggio EmiliaIl progetto Lauree Scientifiche119Settembre - Ottobre 2005CnS - La Chimica nella Scuola

9:20 Il progetto Lauree Scientifiche per l’Area Chimica.Relazione dei responsabili di sede. Coordina U. Segre, responsabile del progetto nazionale10:40 Pausa caffè11:00 Tavola rotonda su Lauree Magistrali e SSISIntervengono: G. Luzzatto, G. Silvestri, R.M. Sperandeo e V. Amico (DirettoriSISSIS PA e CT). Coordina G. Costa12:30 Discussione13:00-15:00 Pausa pranzo15:00 R. Zanoli, I.T.I.S. “F. Cosmi “ , ModenaQuale formazione per la professione docente? Riflessioni ed esperienze dalla SSIS di Modena15:20 V. Massidda, ITAS “G. Deledda”, CagliariLaboratori di formazione per insegnanti di scienze del primo ciclo15:40 M. A. Carrozza, Università di VeneziaFormazione universitaria a distanza degli insegnanti: un progetto innovativo per insegnanti tecnico - pratici16:00 S. Zanetti, Università di VeneziaLaboratori virtuali nella formazione a distanza di insegnanti tecnico – pratici di chimica e microbiologia16:20 Discussione16:40 Pausa caffèSessione IV LABORATORI E POSTER17:00 N. Spanò, Supervisore SSIS MESSINADall’atomo cubico al metodo V.S.E.P.R17:15 M. Ciofalo, Dipartimento I.T.A.F., Sezione Chimica, Università di PalermoRotAnal: una nuova applicazione per lo studio conformazionale di molecole organiche flessibili17:30 A.M. Ciancitto, Sezione ANISN, CataniaLa chimica fa teatro : Harry Potter a Galiwards18:00 La magia della chimica, presentazione da parte di studenti, Università. Palermo18:30 Sessione PosterA. Andracchio, ITIS Belluzzi, BolognaMappa concettuale e rete concettuale: programmazione e attuazione di una unità didattica di gascromatografiaModello R.A.Re.Co: vantaggi e limiti nell’ambito di un contesto educativo nella scuola secondaria superioreStudio delle prestazioni gascromatografiche con modalità Role-PayingG. Bentivegna, ITIS A. Einstein, Corleto P. (PZ)Valutazione e messa a punto di Metodiche Ossidative per la Degradazione del Carico Inquinante di Acque di Areadi Progetto A.S. 2004-2005M. Calatozzolo, ITIS Molinari, MilanoLa newsletter del CoReFAC LombardiaN. Spanò, ITIS Marconi, MessinaElettrochimica modernaS. Gori, ITIS Facchinetti, Castellana (VA)Imparare dagli studentiS. Stira, ITG Parlatore, PalermoUn esempio di azione didattica interdisciplinare: estrazione ed utilizzo di indicatori acido-base contenuti nei fiori disullaOre 20:30Cena sociale120DOMENICA 11 DICEMBRESessione V LA CHIMICA E L’EUROPACentro Regionale del Restauro ovvero Sala Gialla, Palazzo dei Normanni9:00 G. Del Re - La scienza e il problema dell’educazione nel mondo occidentale9:40 L.Paoloni - Presentazione del libro “Nuova didattica della chimica”I PROGETTI EUROPEI10:00 M. Branca, Dipartimento di Chimica dell’Università di SassariCON-SCIENCE: Science as a tool for life. Conceptual change10:15 V. Massidda, ITAS “G. Deledda”, CagliariScience on Stage- Science for humanity10:30 M. A. Floriano, Università di PalermoLe attività dell’ European Chemistry Thematic Network (ECTN)10:45 G. Possanzini, FederchimicaIl progetto LEONARDO11:00 Pausa caffè11:20 Chimica e beni culturali in SiciliaIntervengono:G. Meli, Direttore, Centro Regionale per la Progettazione e RestauroR. De Lisi, Presidente, CCS in Scienze e Tecnologie per i Beni Culturali, Università di PalermoC. Di Stefano, Responsabile del Laboratorio di Chimica, Centro Regionale per la Progettazione e il RestauroM.P. Casaletto, Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati, CNR12:30 Chiusura del CongressoCnS - La Chimica nella Scuola Settembre - Ottobre 2005