Prologo

Prologo
Generalmente gli studenti del primo anno dei corsi di laurea in discipline scientifiche
(se si escludono quelli dei corsi di laurea in chimica) tendono a sottovalutare o a trascurare lo studio e l’importanza della chimica, con un danno immediato relativo al superamento dell’esame e con un più grave danno per il loro futuro di esperti in materie
scientifiche.
La chimica infatti non è materia fine a se stessa, ma compenetra ed è necessario
complemento di discipline quali la biologia, la geologia, la fisica e l’ingegneria.
Nascono da ciò termini quali: biochimica, geochimica, chimica fisica e ingegneria
chimica.
Essa costituisce inoltre una delle più ardite costruzioni compiute dalla mente umana
al fine di penetrare e dominare la materia, e le modalità con cui tale costruzione è venuta
sviluppandosi (osservazioni sperimentali che vengono inquadrate in leggi; leggi che
portano all’ideazione di modelli di comportamento; modelli che trovano la loro esatta
collocazione in una teoria generale, come sarà meglio descritto nel successivo paragrafo sul metodo scientifico) forniscono un metodo rigoroso per lo svolgimento di indagini scientifiche in qualsiasi campo.
Va inoltre tenuto presente che l’Italia è un paese in cui l’industria chimica, piccola o
grande, è notevolmente diffusa.
Un’opportuna conoscenza della disciplina chimica consentirà pertanto di evitare usi
impropri e sconsiderati di prodotti chimici a impatto ambientale disastroso e potrà
anche servire a evitare una demonizzazione in toto di tale branca scientifica, del tutto
ingiustificata ove si consideri realisticamente che non solo la chimica ha contribuito in
modo determinante al miglioramento della qualità della vita quotidiana (si pensi ai
saponi, ai profumi, ai farmaci, o ai nuovi materiali non solo per telecomunicazioni e per
viaggi spaziali, ma anche a quelli per semplice manutenzione quotidiana di oggetti di
casa o per fabbricazione di utensili), ma essa stessa è la principale fonte delle tecniche
di disinquinamento.
Date queste premesse è necessario per chiunque, ma in particolare per gli studenti di
materie scientifiche, conoscere i principi fondamentali su cui si basa la chimica.
Poiché assai spesso l’enunciazione di principi o leggi non consente un’immediata
valutazione della loro ricaduta pratica, si è ritenuto utile inserire alla fine di alcuni capitoli un limitato numero di esercizi (non essendo questo un testo di stechiometria),
che collegano la teoria con aspetti applicativi di una qualche rilevanza.
Tali esercizi devono essere considerati parte integrante del capitolo stesso; lo
studente è invitato a cimentarsi nella loro risoluzione, prima di consultarne lo svolgimento riportato a fine testo.
2
Le basi della chimica
ISBN 88-408-1037-4
IL METODO SCIENTIFICO
La scienza affronta e risolve le varie problematiche che si presentano quotidianamente
nel mondo scientifico secondo quello che viene definito “metodo scientifico”. La chimica, come disciplina scientifica, basa il suo sviluppo proprio sul metodo scientifico,
che costituisce lo strumento grazie al quale ogni disciplina può continuamente
progredire. Pertanto, ogni disciplina che voglia definirsi “scientifica” non può discostarsi dal seguire questo rigoroso metodo di ricerca.
Il metodo scientifico si distingue dal metodo del sapere classico, che ci proviene
dall’antica Grecia e si basa esclusivamente sull’osservazione soggettiva e il ragionamento. Gli antichi filosofi infatti disdegnavano l’esecuzione di esperimenti pratici.
Ogni ipotesi (postulato) che appariva ragionevole (ovvero, non contraddittoria) veniva
accettata e da lì si poteva partire per elaborare teorie sempre più complesse.
Il metodo scientifico risale al XVII secolo e lo si deve a scienziati quali Galileo,
Bacon e Newton. Come illustrato in figura P.1, il fondamento di tale base è l’esperimento.
IL METODO SCIENTIFICO
IL PROBLEMA
Figura P.1 Le basi del
metodo scientifico.
L'ESPERIMENTO
VALIDAZIONE
DELLA TEORIA
IPOTESI
DI TEORIA
Per prima cosa si deve individuare un problema che meriti di essere studiato. Una
volta individuato il problema è necessario raccogliere tutte le informazioni disponibili
al riguardo attraverso osservazioni scientifiche, cioè misure. Queste permettono di
cogliere regolarità nei fenomeni osservati senza che questi vengano necessariamente
spiegati. Partendo poi dai dati raccolti è possibile formulare un’ipotesi sulla natura del
fenomeno in esame. Questa viene quindi sottoposta al vaglio dell’esperimento e se gli
esperimenti sono riproducibili e non la contraddicono, l’ipotesi può essere generalizzata
formulandola in legge naturale. Un insieme di leggi riguardanti un fenomeno che si
manifesta nel nostro Universo e che siano fra loro consistenti assume la veste di teoria
scientifica. Tale teoria deve spiegare come e perché un certo tipo di fenomeni avvengano e soprattutto deve consentire di prevedere eventi futuri nell’ambito di quel problema. Il successo di una legge e di una teoria dipendono proprio dalla capacità di prevedere nuovi fenomeni nell’ambito della problematica studiata.
Bisogna però ricordare che una teoria scientifica non rappresenta una verità assoluta
ed è sempre soggetta al vaglio di nuovi esperimenti. L’affinarsi delle tecniche sperimentali può infatti portare a nuove evidenze che possono contraddire la preesistente
Prologo
ISBN 88-408-1037-4
3
teoria. In tal caso questa viene rivista, oppure viene addirittura abbandonata e sostituita
da una diversa legge che renda conto di tutte le evidenze sperimentali raccolte (nuove e
vecchie).
INTRODUZIONE
La chimica è la scienza che studia le proprietà della materia e le sue trasformazioni
e, poiché materia è tutto ciò che occupa spazio e possiede una massa, in senso lato la
chimica coinvolge lo studio delle proprietà che ogni cosa, presente nell’Universo, possiede.
I principi di cui si avvale la chimica sono universali ed è proprio in virtù di tale
universalità che si può determinare la composizione delle stelle sulla base della luce che
esse emettono, oppure trarre teorie sulle origini dell’Universo e indagare sull’esistenza
della vita su altri pianeti sia mediante l’analisi di materiale extraterrestre (quale, ad
esempio, meteoriti che cadono sulla Terra, oppure materiale che gli astronauti hanno
prelevato sulla Luna), sia dalle informazioni che ci pervengono dalle sonde spaziali.
Lo scopo del presente testo consiste nel cercare di spiegare questi principi universali onde gettare le basi per una comprensione di fenomeni, anche complessi, la cui
razionalizzazione serva a rendere sempre meno misterioso il mondo che ci circonda.