STORIA DELLA CHIMICA E TAVOLA PERIODICA

Obiettivo formativo dell'insegnamento è fornire un quadro generale della Storia della Chimica, dalle sue origini fino agli inizi del XX secolo, delineando le principali tematiche e acquisizioni concettuali che ne hanno caratterizzato l'evoluzione, con particolare attenzione alla Tavola Periodica degli Elementi. Saranno illustrati i presupposti dello sviluppo del pensiero scientifico, il contesto storico e culturale in cui la Chimica si è sviluppata e le ricadute che tale evoluzione ha avuto sulla società e sull'ambiente, con particolare riferimento alla nascita dei primi processi industriali inorganici. Una sezione sarà dedicata ai principali metodi e strumenti della didattica della Chimica, finalizzati all'acquisizione delle competenze fondamentali per la progettazione di efficaci percorsi di insegnamento. Seguiranno esercitazioni con esempi applicativi delle metodologie didattiche apprese.

1. Conoscenza e capacità di comprensione 

Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito una conoscenza dei principali momenti dell'evoluzione della Chimica, dalle sue origini agli inizi del XX secolo, comprendendo il contesto storico, culturale e scientifico in cui la disciplina si è sviluppata. Conoscerà le principali acquisizioni concettuali che hanno caratterizzato l'evoluzione del pensiero chimico, con particolare riferimento alla nascita e allo sviluppo della Tavola Periodica degli Elementi, nonché i fondamenti della didattica della Chimica.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione 

Lo studente sarà in grado di interpretare l'evoluzione del pensiero chimico in relazione al contesto storico, culturale e sociale, di analizzare il significato delle principali scoperte e acquisizioni scientifiche e le loro ricadute sulla società e sull'ambiente. Sarà inoltre in grado di progettare semplici percorsi didattici utilizzando metodologie e strumenti adeguati all'insegnamento della Chimica.

3. Autonomia di giudizio 

Lo studente svilupperà la capacità di valutare criticamente il ruolo della Chimica nello sviluppo della società e del progresso scientifico, analizzando le relazioni tra conoscenze scientifiche, innovazione tecnologica e impatti sociali e ambientali. Sarà inoltre in grado di selezionare metodologie didattiche appropriate in funzione degli obiettivi formativi e del contesto educativo.

4. Abilità comunicative 

Lo studente sarà in grado di esporre in modo chiaro e rigoroso i principali temi della storia della Chimica e della didattica chimica, utilizzando una terminologia scientifica appropriata e adattando il linguaggio ai diversi contesti comunicativi e didattici.

5. Capacità di apprendimento 

Lo studente avrà sviluppato le competenze necessarie per approfondire autonomamente temi relativi alla storia della Chimica, alla didattica della disciplina e all'evoluzione delle conoscenze scientifiche, utilizzando in modo critico fonti bibliografiche e storiche, nonché strumenti di aggiornamento scientifico e didattico.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.

L’insegnamento si articola in 35 ore di lezioni frontali e 15 ore di attività di laboratorio, organizzate in 3 esperienze sperimentali.

Le lezioni frontali potranno prevedere momenti di partecipazione attiva degli studenti, attraverso discussioni, domande e brevi attività di approfondimento sui temi trattati. Le attività di laboratorio saranno finalizzate ad applicare e approfondire alcuni contenuti del corso mediante esperienze sperimentali e la successiva redazione di relazioni.

Origini della Chimica e protochimica
Le origini delle pratiche chimiche nelle civiltà antiche. Il controllo del fuoco e le prime trasformazioni della materia. Metallurgia, lavorazione del vetro e della ceramica, produzione della calce, pigmenti e coloranti. Preparazione di cosmetici, profumi, saponi, medicamenti e bevande fermentate.

Alchimia e nascita della pratica chimica
Origini e sviluppo dell’alchimia nelle culture cinese, indiana e alessandrina. L’alchimia araba e la trasmissione delle conoscenze al mondo occidentale. Alchimia medievale ed europea. Il ruolo dei monasteri, delle traduzioni e delle Università nella circolazione del sapere. Maria l’Ebrea e la tradizione alessandrina. Paracelso e la iatrochimica. Evoluzione delle pratiche sperimentali e della strumentazione alchemica.

La costituzione della materia e l’origine del concetto di elemento
Le concezioni della materia nella filosofia greca: il principio unico, la teoria degli elementi e l’atomismo. Democrito, Epicuro, Platone e Aristotele. Le concezioni della materia nell’alchimia. Il Rinascimento e la rivoluzione scientifica. Cartesio e il meccanicismo. Robert Boyle e la ridefinizione del concetto di elemento. La teoria del flogisto e il suo superamento.

La nascita della Chimica quantitativa
Lo sviluppo degli strumenti di misura: bilancia, densità e temperatura. Introduzione della misura quantitativa nella pratica chimica. Il principio di conservazione della massa, la determinazione della composizione delle sostanze, la stechiometria e la legge delle proporzioni definite. Antoine-Laurent Lavoisier e Marie-Anne Paulze Lavoisier nel contesto della rivoluzione chimica.

La Chimica pneumatica e la rivoluzione di Lavoisier
Lo studio dell’aria e dei gas. La scoperta delle diverse “arie”. L’aria fissa e gli studi sui gas. Joseph Priestley, Henry Cavendish e gli altri protagonisti della Chimica pneumatica. Strumenti per lo studio e la misura dei gas. Lavoisier e il superamento della teoria del flogisto. Nascita della Chimica moderna.

Elementi, atomi e molecole
Evoluzione del concetto di elemento. John Dalton e la teoria atomica. Le leggi ponderali e volumetriche. Determinazione dei pesi atomici. Il principio di Avogadro. Jöns Jacob Berzelius e il sistema dei pesi atomici. Il dibattito sull’atomismo nell’Ottocento. Stanislao Cannizzaro e il Congresso di Karlsruhe.

Evoluzione del linguaggio della Chimica
Dal linguaggio simbolico dell’alchimia alla costruzione del linguaggio chimico moderno. Simboli alchemici, simboli di Dalton e introduzione dei simboli letterali di Berzelius. Evoluzione delle formule chimiche e delle equazioni di reazione. Sviluppo della nomenclatura chimica.

Valenza, struttura e nascita della Chimica organica
Sviluppo della Chimica organica e dell’analisi delle sostanze organiche. Vitalismo e sintesi organica. Isomeria. Teorie dei radicali e della sostituzione. Evoluzione delle teorie strutturali e introduzione del concetto di valenza. Stereochimica. Struttura dei composti aromatici e sviluppo del linguaggio della Chimica organica. Jane Marcet e la divulgazione della Chimica tra XVIII e XIX secolo.

Elettricità, elettrochimica e scoperta dell’elettrone

Dagli studi sull’elettricità alla pila di Volta. Elettrolisi e identificazione di nuovi elementi. Humphry Davy e il concetto di affinità. Berzelius e il dualismo elettrochimico. Faraday e le leggi dell’elettrolisi. Dissociazione elettrolitica. La scoperta dell’elettrone.

Evoluzione dei concetti di acido e base
Origine dei concetti di acido e alcali. Acidi minerali e loro preparazione. Classificazione degli acidi e delle basi. Le teorie di Lavoisier e Liebig. Arrhenius e la dissociazione elettrolitica. Teoria di Brønsted-Lowry. Teoria elettronica di Lewis. Evoluzione del concetto di forza acida e uso degli indicatori.

La classificazione degli elementi e la Tavola Periodica
I primi tentativi di classificazione degli elementi. Ricerca di analogie e regolarità nelle proprietà chimiche. Il problema dell’ordine naturale degli elementi. Dmitrij Mendeleev e la formulazione della legge periodica. Costruzione e diffusione della Tavola Periodica. Correzione dei pesi atomici e previsione dell’esistenza di elementi ancora sconosciuti. Consolidamento della legge di periodicità.

La scoperta degli elementi mancanti e l’evoluzione della Tavola Periodica
La spettroscopia come strumento per l’identificazione degli elementi. Scoperta di gallio, scandio e germanio e conferma delle previsioni di Mendeleev. Scoperta dei gas nobili. Marie Curie e la scoperta del polonio e del radio. Ida Noddack e la scoperta del renio. Marguerite Perey e la scoperta del francio. Metodi radiochimici, elementi artificiali e transuranici. Evoluzione e ampliamento della Tavola Periodica nel XX secolo.

Le particelle subatomiche e i modelli atomici
Lo studio della scarica elettrica nei gas e dei raggi catodici. Raggi X e radioattività. J. J. Thomson e la scoperta dell’elettrone. I primi modelli atomici. Il nucleo atomico. Natura delle radiazioni e struttura dell’atomo. Isotopi. Bohr e la configurazione elettronica. Marie Curie e gli studi sulla radioattività. Lise Meitner e l’interpretazione della fissione nucleare. Reazioni nucleari, fissione e fusione.

Chimica, società e sviluppo industriale
Nascita e sviluppo dei primi processi dell’industria chimica inorganica. Relazioni tra progresso delle conoscenze chimiche, innovazione tecnologica e trasformazioni economiche e sociali. Prime conseguenze ambientali dello sviluppo dell’industria chimica e progressiva acquisizione di consapevolezza del rapporto tra Chimica, ambiente e società.

Elementi di didattica della Chimica
Principali metodi e strumenti per l’insegnamento della Chimica. Utilizzo della prospettiva storico-epistemologica nella didattica della disciplina. Progettazione di semplici percorsi didattici. Uso dell’esperienza di laboratorio come strumento per l’apprendimento dei concetti chimici. Esempi applicativi e attività sperimentali.

L’esame consiste in una prova orale finalizzata a verificare il livello di conoscenza e comprensione dei principali argomenti affrontati durante il corso di Storia della Chimica, con particolare riferimento all’evoluzione del pensiero chimico, alle principali scoperte e acquisizioni concettuali della disciplina, allo sviluppo della Tavola Periodica degli Elementi e al contesto storico, culturale e scientifico in cui tali conoscenze si sono sviluppate.

Nel corso del colloquio saranno valutate anche la capacità dello studente di stabilire collegamenti tra eventi, teorie e scoperte scientifiche, di inquadrarli nel relativo contesto storico e sociale e di discuterne criticamente le ricadute sulla società e sull’ambiente. Saranno inoltre considerate la chiarezza espositiva, la capacità di argomentazione e l’uso appropriato della terminologia scientifica.

La valutazione finale terrà conto anche delle relazioni relative alle esperienze di laboratorio svolte durante il corso, con particolare attenzione alla correttezza scientifica dei contenuti, alla capacità di descrivere e interpretare le attività sperimentali effettuate e alla chiarezza e coerenza dell’esposizione.