Chimica, la scienza centrale

Per indicare la quantità di sostanza si fa uso della “mole””. Una mole di sostanza risulta costituita da un numero di Avogadro (6,022 x 1023) di atomi o molecole. Considerando che una mole di idrogeno pesa circa 18 grammi, è facile intuire che la materia che ci circonda è costituita da un enorme numero di particelle elementari…”

Assistiamo ad una lezione all’Università; in aula regna il silenzio assoluto; la prima lezione di chimica si preannuncia quanto mai ricca di elementi da imprimere in fretta nella memoria. Gli studenti appena iscritti lo sanno bene. Il docente, dal canto suo, innamorato com´è della sua materia, non è intenzionato a lesinare dettagli…

La chimica (dall’arabo “al kimiaa”) è la branca delle scienze naturali, che interpreta e razionalizza la struttura, le proprietà della materia e le sue trasformazioni.

Lo studio della chimica ha interessato, anche per motivi pratici derivanti dalle sue applicazioni tecnologiche, le varie popolazioni dell´umanità fin dai tempi antichi.

Due erano le principali scuole di pensiero della filosofia naturale elaborata dai Greci: Democrito sosteneva che la natura fosse formata da corpuscoli indivisibili (gli atomi) che si uniscono e separano in uno spazio vuoto, mentre Aristotele ipotizzava la struttura continua della materia risultante dalla combinazione degli elementi acqua, aria, terra e fuoco. Tra il II e V secolo d.C. si sviluppa ad Alessandria d’Egitto l’alchimia, che conservava le origini filosofiche unite a una forte connotazione esoterica. In questo contesto l’alchimista, o “mago naturale”, si poneva come tramite tra macrocosmo e microcosmo, divino e umano. Gli obiettivi fondamentali degli alchimisti erano due, da realizzare con l’ausilio della pietra filosofale: la trasmutazione dei metalli in oro, che corrispondeva anche all’elevazione verso la perfezione delle qualità spirituali umane, e la possibilità di curare ogni genere di malattia e creare la vita.

Nella seconda metà del XVII secolo, con l’introduzione del metodo sperimentale da parte di Robert Boyle, si pongono le basi per lo sviluppo della chimica moderna. Lo spartiacque tra alchimia e chimica può essere considerato l’anno 1661, con 1’uscita del suo libro “Il Chimico scettico”. Successivamente il lavoro di Antoine Lavoisier, che enunciò per primo la legge della conservazione della massa e confutò la teoria del flogisto, segnò il definitivo superamento dell’alchimia. Nel 1807 Jòns Jacob Berzelius fu uno dei primi a utilizzare il termine “chimica organica” in riferimento alla chimica che caratterizzava i composti prodotti dal regno animale, contrapposti a quelli di origine minerale e di pertinenza della chimica inorganica; sarà Friedrich Wòhler nel 1828 a dimostrare che i composti organici possono essere ottenuti anche da sintesi in laboratorio, riuscendo a sintetizzare l’urea a partire da sostanze inorganiche. Nel 1937 l’italiano Emilio Segrè scoprì il tecnezio, primo elemento chimico artificiale, e negli anni avvenire verranno sintetizzati artificialmente molti altri nuovi elementi che andranno ad arricchire la tavola periodica.

Oggetto di studio della chimica sono le proprietà e le strutture dei costituenti della materia (atomi, molecole, cristalli e altri aggregati) e le loro interazioni reciproche, da cui hanno origine gli stati della materia.

Tale studio della materia non è limitato alle sue proprietà e struttura in un dato istante, ma riguarda anche le sue trasformazioni, dette reazioni chimiche.

Sono studiati anche gli effetti ditali proprietà e interazioni tra i componenti della materia su quelle degli oggetti e della materia con cui comunemente abbiamo a che fare, e le relazioni tra di essi, il che determina un´ampia importanza pratica di tali studi. Si tratta quindi di un campo di studi molto vasto, i cui settori sono tradizionalmente suddivisi in base al tipo di materia di cui si occupano o al tipo di studio.

La conoscenza della struttura elettronica degli atomi è alla base della chimica convenzionale, mentre la conoscenza della struttura del Nucleo atomico e delle sue trasformazioni spontanee ed indotte è alla base della chimica nucleare.

La rottura e la formazione dei legami tra gli atomi e le molecole sono responsabili della trasformazione della materia.

Definita come “la scienza centrale” perché connette le altre scienze naturali, come l’astronomia, la fisica, le scienze dei materiali, la biologia e la geologia, la chimica annovera alcune discipline fondamentali:

Entrando ancora di più nello specifico, facciamo una ulteriore elenco di specializzazioni e discipline della chimica, che possono essere considerate parte delle discipline fondamentali:

la chimica delle macromolecole, la chimica farmaceutica, la chimica industriale, la chimica degli alimenti, la chimica dello stato solido e delle superfici, la chimica combinatoria, 1’astrochimica, l’ingegneria chimica, la chimica computazionale, l’elettrochimica, la geochimica, l’ingegneria dei materiali, la scienza dei materiali, la biologia molecolare, la citochimica, l’istochimica, la chimica clinica, la chimica nucleare, la radiochimica, la metallorganica, la stereochimica, la chimica ambientale, la chimica verde, la fotochimica, la chimica del suolo, la chimica radiofarmaceutica, l’aerotermochimica,  la sonochimica, la chimica dei restauro, la chimica dei beni culturali, la strutturistica chimica, la magnetochimica, la cosmochimica, la chimica quantistica, la chimica dei colloidi, la chimica delle interfasi, la chimica matematica, la chemioinformatica.