spunti per un
insegnamento
transintermultidisciplinare
• gianni michelon
• università ca’foscari
• venezia
• SSIS-SN-Chimica
multi-, inter-, trans-disciplinare?
• multi-: argomenti trattati in parallelo senza
interazioni
• inter-: argomenti trattati in parallelo con
interazioni allo stesso livello
• trans-: argomenti trattati in parallelo e in serie
con interazioni a più livelli (a rete)
motivazioni di questa scelta
• gli studenti mostrano spesso un rifiuto verso la scienza
e la chimica in particolare
• le conseguenze sono evidenti (indagine OECD
Organisation for Economic Cooperation and
Development PISA Programme for International
Student Assessment): 31°/40 matematica e problem
solving; 27°/40 scienze
• possibile soluzione: adottare, per la chimica (e per le
scienze in generale) un insegnamento trans-, inter- o
almeno multi-disciplinare sulla natura della disciplina,
sulla sua storia, sul suo impatto sociale e ambientale,
ecc.
discipline coinvolgibili
• scienze (chimica, ma anche scienze della vita, della
Terra, dell’ambiente)
• filosofia (per aspetti epistemologici ed etici)
• storia dell’uomo (per aspetti anche economici dello
sviluppo della società)
• lettere (per letteratura filosofica e scientifica e per
modalità di scrittura scientifica)
• lingue classiche (per analisi e traduzione di testi
filosofici/scientifici originali)
• matematica e fisica (anche per metodo scientifico e
formalizzazione)
• storia dell’arte (per opere attinenti alle scienze, per
materiali e restauro)
…ed ora qualche spunto tematico…
i filosofi della natura 1
• Anassagora, circa 2500 anni fa, affermava:
“nulla si crea e nulla si distrugge, tutto ciò
che esiste è solo l'unione o la separazione di
oggetti che esistevano già prima"
• questo concetto materialista sarà poi assunto
e rielaborato da altri filosofi greci come
Democrito ed Epicuro e poi da Tito Lucrezio
Caro nel "De rerum natura"
i filosofi della natura 2
• Aristotele aveva una
visione teorica sulla
natura delle cose,
basata su
combinazioni di
principi che sarà
predominante fino al
1600; teorie diverse
saranno
pesantemente
osteggiate
particolarmente
dalla Chiesa
oscurantismo…
• per molti secoli, praticamente in tutti i paesi
europei, le imposizioni della Chiesa hanno dato luogo
ad un pesantissimo oscurantismo scientifico
• chi operava nei "laboratori" era perseguitato come
mago o addirittura come eretico (e spesso
torturato e arso sul rogo)
• nel 1317 Giovanni XXII emise la bolla papale
"Spondet pariter", contro di loro, bolla cui
conseguirono scomuniche e roghi
ma nei paesi arabi intanto…
• Geber (Giabir Ibn Hayyan, 722-803) scoprì come
ottenere sali di As, S, Hg; osservò l’aumento di peso
nella calcinazione dei metalli (ma la teoria del “flogisto
perdurò in Europa fino alla fine del secolo XVIII!)
• Rhazes (Ar-razi, 850-925), persiano, preparò il gesso da
presa per immobilizzare gli arti
• Avicenna (Ibn-Sina, 980-1037) affermò che l'alchimia
può far "sembrare" un metallo simile ad un altro, non
trasformarlo; scetticismo inascoltato!
• altri arabi misero a punto la distillazione dell'alcol, il
picnometro, la determinazione del peso specifico,
l’alambicco, il concetto di "alcalino", la nafta, scopersero
lo zirconio…
qualche sintomo di risveglio
• Ruggero Bacone (1214-1294), propugnò l’uso
dell'esperienza e anche di metodi matematici
• uno studioso francese, futuro papa Silvestro II
(999), favorì la traduzione di opere arabe in
latino…; questo ci permise di non perdere quasi
completamente la cultura greca, censurata
pesantemente dalla Chiesa con la proibizione e
anche con la distruzione delle opere originali
• (vedi "Il nome della rosa" di Umberto Eco)
anche dante alighieri?
• sui falsari di metalli, nella Divina Commedia:
• Griffolino d’Arezzo, X bolgia, Inferno, XXIX, 118
• Ma nell'ultima bolgia delle diece
• Me per l'alchimista che nel mondo usai
• Dannò Minòs, a cui fallar non lece
• Capocchio di Siena, X bolgia, Inferno, XXIX, 136
• Sì vedrai ch'io son l'ombra di Capocchio
• Che falsai li metalli con l'alchimia
• sui filosofi materialisti nel Limbo, Inferno, IV, 136
• Democrito che il mondo a caso pone,
• Diogenes, Anassagora e Talé,
• Empedoclés, Eraclito e Zenone
e leonardo da vinci…
• contestò gli alchimisti
• ma progettò alambicchi,
fornaci, miscelatori,
leghe metalliche per i
suoi studi (commissionati)
di carattere militare,
colori per le sua attività
pittoriche (vedi l’Ultima
cena e i suoi problemi)
il termine “chimico”
• l’uso comune del termine
"chimico" per chi si
interessa dei problemi di
questa scienza è iniziato
dopo la pubblicazione di
"The sceptical Chymist" di
Robert Boyle, nel 1661; ma
passerà molto tempo
prima che si possa parlare
veramente di "chimici".
the sceptical chymist
• "Il chimico scettico, ovvero
dubbi e paradossi chimicofisici,
• che trattano i principi
spagirici* comunemente
chiamati ipostatici**,
• come si vuole che siano
proposti e difesi dalla
generalità degli alchimisti“
• *da paracelso: che riguarda composizione
e scomposizione delle sostanze
• **che riguarda la “substantia” che non
cambia al fluire dei fenomeni
qualche “testo” storico
• il primo testo che si può
considerare di “chimica”
è il “de la pirotechnia” di
vannuccio biringuccio,
edito a venezia nel 1540
• quasi contemporaneo il
“de re metallica” di
georg bauer (latinizzato
in agricola)
qualche altro “testo” storico
• "Tyrocinium chymicum e naturae fonte et manuali
depromptum", tradotto in francese col titolo "Les
élémens de chymie", 1610 del medico Jean Beguin
• "Cours de chimie" di Nicolas Lemery
• "Chimia in artis formam redacta“, 1661 di Werner
Rolfink, (laureato in medicina a Padova)
• "Physica subterranea“, 1669 di Becher e la sua
edizione del 1703, curata dal suo allievo Georg
Ernst Stahl (con l’aggiunta di uno "Specimen
Beccherianum")
• "Chymia philosophica", 1689 di Jacob Barner
(laureato a Padova)
e un personaggio interessante…
• Theophrastus Bombastus von
Hoheneim, (Paracelso, 1493-1541),
qui in un ritratto di Rubens, iniziò
l’uso dell'alchimia per medicamenti
minerali
• può in effetti essere considerato
padre della chemioterapia
• interessante la lettura del suo
"Paragrano, ovvero le quattro
colonne dell’arte medica“, violento
attacco ai medici di allora
e per finire…
• la chimica come
scienza moderna
nasce con Lavoisier
(a sinistra con la
moglie, in un famoso
quadro di David)
•egli riuscì a coordinare dati, ricerche, indagini,
intuizioni di altri studiosi, dando una cornice
comune e unitaria alla nuova scienza
ma parliamo anche di linguaggio
• per la Chimica, il suo linguaggio è forse la
caratteristica più qualificante per poter affermare
l'autonomia di questa scienza rispetto a tutte le
altre
• parlarne può essere utile anche per eliminare quei
vecchi residui riduzionisti che tendevano a vedere
la chimica soltanto come un ramo della fisica o della
medicina
• la Chimica, come scienza moderna, ha una “sua”
propria autonomia logica ed epistemologica
cosa intendiamo per “linguaggio”
• un complesso sistema di simboli convenzionali e di
relazioni tra di essi, adottato e utilizzato da un
gruppo di persone per comunicare tra loro e con gli
altri
• un gruppo di persone che riesce a comunicare
secondo un linguaggio condiviso (perciò basato su
una "convenzione") costituisce una "comunità“
(scientifica, linguistica, fisica, medica, ...)
• ogni comunità si riconosce per la condivisione di un
linguaggio specifico, chiamato "microlingua“, anche
se spesso ci sono interazioni o mutuazioni di termini
o concetti tra una disciplina e un'altra
origini del linguaggio chimico
• il linguaggio degli alchimisti, depositari di tecniche
segrete, era criptico: il potere di saper modificare le
cose venne usato dai potenti per accrescere prestigio e
ricchezza (vedi “Arcanum” di Janet Gleason)
• la natura di "maghi" li spinse a coltivare anche settori
come l'astrologia: sorse così un’interazione linguistica
• per indicare i metalli più comuni ed importanti si usarono
termini e simboli astrologici, astronomici e mitici, mediati
da processi e associazioni mentali (l’oro metallo prezioso
e "perfetto", giallo, lucente, inattaccabile, è associato al
Sole, giallo, luminoso, sempre uguale a se stesso; il
ferro, metallo adatto a forgiare le armi più robuste, è
associato a Marte, dio della guerra, ecc.)
le tabulae affinitatum
• documenti sull'uso di
questi simboli sono per
esempio le Tabulae
affinitatum, in cui si
indicavano scale di
reattività (per usare
un termine attuale) di
varie sostanze
rispetto a quella che
veniva indicata nella
casella superiore
• questo splendido esempio è nel Museo della Scienza di Firenze
un’altra tabula affinitatum
• erano così diffuse che vennero riprodotte anche nella
famosa "Encyclopédie ou Dictionnaire raisonné des
sciences des arts et des métiers" di Diderot e
D'Alembert; questa è nell'edizione di Lucca 1758-1776
…e poi arrivò Dalton
• John Dalton (1766-1844),
fondatore anche
dell'atomistica chimica
moderna,
• introdusse nuovi simboli
per identificare gli
elementi (usò simboli anche
per alcuni composti, poiché
non esistevano ancora
metodi di analisi per
individuarli come tali).
gli “elementi” di Dalton
• la notazione è mista:
per ogni elemento la
base è un cerchio,
ma prevede anche
lettere o simboli
grafici;
• prima riga (1-6):
• O, H, N, C, S e P;
seconda riga (10) Hg
• alcuni corrispondono a composti, a quei tempi non
ancora identificati come tali: KOH e NaOH (26 e 27),
barite (30) e MgO (36).
i “composti” di Dalton
• adottò analogo modello
simbolico per mostrare
associazioni di atomi in
rapporti diversi
•
•
•
•
•
•
•
O
O
O
O
H
H
S
con
con
con
con
con
con
con
H (37-40)
N (41-45)
C e S (46-50)
P (51-52);
N e C (53-55)
S e P (56-58)
P (59-60)
e i simboli attuali?
• fu Berzelius, nel 1813, a
introdurre lettere o coppie di
lettere, legando il nome al latino
o al greco, per esempio:
• Na, sodio, da Natrium
• K, potassio da Kalium
• Sb, antimonio, da Stibium
• Au, oro, da Aurum
• Cu, rame, da Cuprum
• Hg, mercurio, da
Hydrargirium...
con quali vantaggi?
• soprattutto quello di poter essere “detto” e
“scritto” (e perciò condiviso) da chiunque
• il simbolo grafico poteva andare bene solo se si
comunicava per iscritto
• come avrebbe dovuto, uno scienziato, per esempio,
descrivere il simbolo
• dell'azoto (un cerchio con diametro verticale?)
• dello zolfo (un cerchio con una croce all'interno?)
• del fosforo (un cerchio con 3 raggi a 120°?)...
tutto è ormai codificato?
• certamente no! la necessità di comunicare implica un
continuo affinamento del processo di codifica
• prima tappa significativa fu il primo Congresso
Internazionale di Chimica di Karlsruhe nel 1860, in cui si
concordò ufficialmente sui simboli da usare e su alcuni
termini e procedure di uso comune (come "equivalente)
• il compito di uniformare il linguaggio fu poi assunto da
organismi diversi: per esempio lo IUPAC (International
Union of Pure and Applied Chemistry), organismo
dell'American Chemical Society, per la nomenclatura
della chimica: la loro attività continua tuttora, per
dimostrare che il lavoro di normalizzazione non è finito
è proprio necessario?
un esempio estremo:
la simbologia chimica cinese utilizzava ideogrammi ricchi
di significato ma graficamente complessi; i significati
impliciti erano comprensibili solo a chi conoscesse le varie
componenti dell’ideogramma
• per indicare Na, per esempio, l'ideogramma comprendeva
segni di "terra" (solido), di alcalino, di "facilmente
fondibile", di reattivo, ecc.
• quando la Cina, recentemente, è uscita dall’isolamento
culturale e scientifico, si è cominciato ad adottare la
simbologia con lettere latine: una rivoluzione non da poco!
ma anche in “occidente”?
• un altro esempio concreto: i manuali francesi dei primi
decenni del secolo scorso riportavano ancora le formule
chimiche in modo diverso da quelle a cui siamo abituati;
pensiamo a un sale come il carbonato di sodio: noi ora
scriviamo Na2CO3
cioè: prima i cationi, poi gli anioni: Na con 2 in pedice (al
piede), poi C e poi O con 3 ancora in pedice
allora, invece, scrivevano prima l'anione e poi il catione,
e con coefficienti espressi in apice (come esponenti):
CO col 3 in apice; poi Na sempre col 2 in apice:
• CO3Na2
non è un problema secondario?
• non lo è affatto, a livello di comunicazione scritta:
• è ormai accettato (cioè condiviso all’interno della
comunità scientifica) che, rispetto al simbolo di un
atomo, le posizioni di numeri o coefficienti abbiano un
significato ben preciso
•
A
B
C
D
A
B
X
C
D
(apice a sx) numero di massa (protoni + neutroni)
(pedice a sx) numero atomico (protoni)
(apice a dx) cariche elettriche (positivo o negativo)
(pedice a dx) coefficiente stechiometrico
altri esempi?
• basti pensare alle difficoltà di rappresentare, col solo
nome, la struttura di formule di molecole complesse
anche dal punto di vista strutturale e tridimensionale
• chloro (dimethyl
sulfoxide) (1,2diamino ethane)
platinum (II) chloride
CH3
NH2
O
S
CH2
CH3
Pt
• certo che la
comprensione esige
conoscenze chimiche
approfondite!
CH2
NH2
Cl
•
ed anche per altri motivi?
per esempio per eliminare contenziosi sul nome di nuovi
elementi artificiali, la cui creazione è rivendicata da
paesi diversi (generalmente USA ed ex URSS)
• per quest’ultimo problema infatti IUPAC ha “tagliato la
testa al toro” proponendo nomi “asettici” come:
• Unq (un-nil-quadium) elemento 104, ex Rf Rutherfordio
• Unh (un-nil-hexium) elemento 106, ex Sg Seaborgio
• Unn (un-un-nilium) elemento 110, ancora incognito
così, anche in futuro, non ci saranno più problemi!
conclusioni
queste vogliono essere solo alcune osservazioni
sull’ampiezza di visione che si può avere su una
disciplina e sulle interazioni strettissime che si
possono instaurare, nell’insegnamento, tra discipline
apparentemente separate
La Chimica ne è solo un esempio…
sta a voi (come sempre) cercare di impostare un
progetto didattico in tal senso
spero si avere fornito qualche stimolo per un modo
di insegnare più interessante per gli studenti e…
di non avervi annoiato troppo!