Ecco in questo post una breve rassegna dei principali argomenti di chimica che tratto nelle mie lezioni al liceo, costruito sulle indicazioni ministeriali. I contenuti sono distribuiti nell'arco dei cinque anni, articolati in primo biennio, secondo biennio e classe terminale.
Nel primo biennio introduco la materia con alcuni cenni storici:
- Rivoluzione agricola (10.000 a.C.): arti metallurgiche, ceramica, vetro, concia delle pelli, tintura naturale dei tessuti, panificazione e altre tecniche fermentative costituiscono primi esempi di manipolazione e trasformazione della materia per ottenere manufatti utili.
- Rivoluzione scientifica (XVI sec. d.C.): nascita e sviluppo del metodo sperimentale, applicato ai vari campi delle scienze naturali (astronomia, fisica, medicina...).
- Rivoluzione industriale (XVIII sec. d.C.): le conoscenze pratiche aiutano lo sviluppo delle discipline teoriche - come la chimica, la termodinamica, l'elettromagnetismo.
- La scoperta dell'elettrone (1897) e gli sviluppi successivi (meccanica quantistica, elettronica, informatica...) soggiacciono al grande progresso delle scienze e della tecnica nel XX secolo.
Segue, in particolare, un approfondimento della nozione di elemento data da Boyle, degli studi sui gas di Priestley e sulla scoperta dell'ossigeno, del grande contributo dei coniugi Lavoisier alla nascita della nuova chimica e di Gay Lussac al consolidamento delle teorie nate sulle ceneri del vecchio flogisto.
Poi qualche descrizione degli elementi più diffusi prelude alla trattazione dell'astronomia (idrogeno, elio), dell'atmosfera terrestre (azoto, ossigeno), della litosfera (silicio, zolfo, fosforo e metalli, combinati per formare i minerali), dell'idrosfera (cloro, presente come cloruro di sodio e di magnesio nelle acque di mari e oceani) e - al secondo anno - della biosfera (con il carbonio e i composti della vita).
Tuttavia, è al terzo anno che la chimica domina, con lo sviluppo di cinque grandi capitoli che riassumo di seguito per punti.
Capitolo primo. Teorie atomiche.
- Dalton e l'atomo indivisibile.
- La scoperta della radioattività.
- Thompson e l'elettrone: il modello a panettone.
- Rutherford e il nucleo atomico: il modello planetario.
- Bohr e le orbite quantizzate.
- Heisenberg e il principio di indeterminazione.
- De Broglie: l'elettrone come onda e particella.
- Schroedinger e gli orbitali.
- Pauling: il diagramma degli orbitali.
- Teorie sul legame chimico.
Capitolo secondo. Tavola periodica.
- metalli alcalini;
- metalli alcalino-terrosi;
- elementi dei blocchi d ed f (cenni);
- gruppo dell'Al;
- semimetalli;
- non metalli.
Capitolo terzo. Composti inorganici principali:
- composti binari: ossidi, idracidi, sali binari, idruri;
- composti ternari: idrossidi, ossiacidi, sali ternari (ossosali).
Capitolo quarto. Reazioni chimiche.
- Equazioni chimiche - bilanciamenti.
- Mole: definizione.
- Masse molari dei composti.
- Tipologia di reazioni: sintesi, analisi, scambio e doppio scambio.
- Esempi, calcoli ed esercizi.
- Il reagente limitante.
- Reazioni chimiche in soluzione acquosa.
- Reazioni chimiche in fase gas.
- Reazioni di ossidoriduzione.
Capitolo quinto. Carbonio e suoi composti.
- Il gruppo del carbonio.
- Proprietà dell'elemento carbonio.
- Fonti naturali. Carboni fossili.
- Generalità sui composti organici
- Idrocarburi
- Gruppi funzionali ossigenati
- Gruppi funzionali azotati
- Molecole di interesse biologico (ripasso e approfondimento).
- Materiali polimerici e loro importanza nello sviluppo delle attività sportive.
- Esercitazioni e dimostrazioni pratiche.
Nella quarta classe la parte di chimica fisica si limita ad elementi di cinetica e catalisi (con un approfondimento sulla sintesi dell'ammoniaca), cenni di termochimica ed equilibri in soluzione acquosa (solubilità, acido-base, redox); mentre in quinta il discorso si sposta su argomenti di chimica biologica e di chimica ambientale.
In particolare, il percorso, nella sua parte finale, pone l'accento sullo sviluppo delle Scienze tra XIX e XX secolo, il che permette poi collegamenti interdisciplinari con filosofia (Positivismo), storia, lettere, scienze motorie e altre materie: un ripasso di chimica generale precede l'approccio ai nuclei essenziali della chimica organica e della chimica biologica, per passare alla nascita della microbiologia e della chimica industriale (coloranti, esplosivi e farmaci), alla scoperta della radioattività, all'avvento delle biotecnologie per concludere con i recenti sviluppi delle Scienze della Terra.
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