Dall’alchimia alla chimica

Nell’antichità di già si usufruiva della lavorazione di materie come: ferro, rame, oro, argento, argilla ed altri. Importantissima fu la lavorazione del vetro. Tutte queste tecniche fino al 1785 non erano materia prettamente scientifica, ma facevano parte dell’alchimia (conoscenza che univa nozioni prettamente chimiche a spiegazioni fantastiche), non riusciva a spiegare le trasformazioni che avvenivano in natura, allora si dava spiegazioni immaginarie.

Ricordiamo la teoria del flogisto, tanto per dare un idea su cosa fosse l’alchimia: l’alchimia riteneva che su un metallo a freddo fosse presente una forma di materiale di nome flogisto, assomigliante ad una calce (che si scoprì in seguito essere ossido), questa scompariva quando il metallo si riscaldava e ricompariva quando si raffreddava, facendo credere quindi che il flogisto fosse un materiale composto principalmente da carbone.

Ma Lavoiser introdusse nel 1785 l’uso della bilancia e scoprì che questa trasformazione non era altro che un  cambiamento di stato e da qui nacque la prima legge chimica: La legge di Lavoiser odella conservazione della massa: In una trasformazione chimica la massa dei reagenti è uguale a quella dei prodotti.  In altre parole: La materia non si distrugge e non si crea, semplicemente si trasforma.

Dall’introduzione della bilancia iniziò un nuovo modo di concepire questa materia, avvalendola del metodo sperimentale.

Lorenza Taiti  

Cenni sugli stati di aggregazione della marteria

La materia si suddivvide in tre forme di aggregazione principali e tantissime forme di aggregazione transitorie, cioè non riconducibili a nessuna di quelle principali. In questo articolo descriverò semplicemente la caratteristiche principali di ognuno di questi stati.

– Stato gassoso, questa forma di aggregazione  ha delle forze di legame intermolecolari che sono estremamente deboli e ridotte e di conseguenza l’energia cinetica in gioco è molto forte. Questi legami vengono chiamati forze di Van der Waals. Questo è uno stato definito altamente disordinato in quanto sembra che gli atomi si muovino uno indipendentemente dall’altro.

Lo Stato gassoso ha una bassa viscosità, cioè non c’è della resistenza al loro flusso. Non hanno nè forma propria nè volume proprio, cioè acquistano la forma e il volume del recipiente che li contiene. Hanno un’alta comprimibilità in quanto viene a crearsi dello spazio vuoto tra le particelle presenti nel recipiente. Sono completamente miscelabili, in quanto non rispondo a nessuna legge di proporzione, perchè le miscele che si vengono a creare sono perfettamente omogenee; infatti le proprietà fisiche all’interno della miscela sono sempre uguali in qualsiasi punto avvenga l’analisi. Le particelle esercitano una pressione, che è costituita dalla forza che gli atomi esercitano sulle pareti del contenitore provocata dal movimento disordinato delle particelle stesse, questa pressione effettuata nel recipiente, viene denominata in chimica come urto.

– Stato liquido, questa forma di stato di aggregazione ha caratteristiche intermedie tra quelle dello stato gassoso che defenito altamente disordinato e quello solido che ha caratteristiche che possiamo definirle altamente ordinato. In questa forma di aggregazione abbiamo delle forze intermolecolari maggiori di quelle nello stato gassoso e di conseguenza un’energia cinetica più debole.

Ha un volume proprio, ma non ha una forma propria. Grazie alle forze coesive presenti possiede un volume proprio, ma a causa dell’energia cinetica presente che non permette alle particelle delle posizioni stabili e defite, non ha una forma propria quindi assume la forma del contenitore all’interno del quale si trova. Possiamo affermare che questo stato di aggregazione ha la caratteristica di avere un “ordine a corto raggio e disordine a lungo raggio”. Le molecole tendono a raccogliersi tra di loro, ciò viene chiamato impacchettamento. Questo ordine si prolunga per una distanza limitata a 5-6 diametri molecolari e formano dei grappoli. L’impacchettamento non è regolare ed al suo interno ritroviamo forme di buche o lacune di forme o grandezza non definita che permette alle molecole di spostarsi,scomparire e riformarsi. Le buche o lacune sono presenti anche nello stato solido. Rispetto allo stato solido hanno una densità minore in quanto le molecole anche se distribuite in maniera disordinata, tendono a stare tra di loro in contatto. Lo Stato liquido tende ad essere poco comprimibile a causa dello spazio intemolecolare. Con l’innalzamento della temperatura tende ad espandersi anche se in maniera minore dei gas. Lo stato liquido è detto isotropo  perchè essendo “disordinato” statisticamente, possiamo affermare che la forza di coesione e rifrazione è eguale in tutto il volume presente, così da far pensare statisticamente che hanno le stesse particelle e le stesse interazioni. Questo stato di aggregazione può avere un flusso e una viscosità varia a seconda della grandezza che hanno le molecole presenti in quel determinato liquido, quindi più grande sono le molecole più incontrano resistenza al loro passaggio e quindi al loro flusso. Mentre nelle molecole più piccole e tondeggianti tendono ad avere una minore resistenza e quindi un maggior flusso.

 – Stato solido, questo tipo di aggregazione viene definita altamente ordinata, i solidi si suddividono in solidi amorfi e solidi cristallini. Questo stato apparentemente immobile in realtà è molto movimentato in quanto in sè ha un forte movimento elettronico ed atomico. Le strutture sono solitamente composte da reticoli ordinati, ma al loro interno esistono forme di buche o lacune che possono avere diverse grandezze e assumere diversi tipi di spostamenti di atomi. Questo stato è detto anisotropo perchè le proprietà fisiche dei cristalli tendono a variare molto; infatti possono avere una conducibilità elettrica e termica differente. La durezza, la sfaldabilità, l’indice di rifrazione differenti secondo la direzione nelle quali vengono misurate. I Solidi Amorfi sono detti isotropi cioè non hanno al loro interno una distribuzione ardinata delle particelle contenenti. I solidi sono di forme nette e ben definite. In questo stato l’energia cinetica è molto debole perchè sono presenti forme di legami molto forti.

Lorenza Taiti

La chimica e le sue branche principali

Cosa si studia in Chimica: La chimica è detta scienza sperimentale e fa parte delle scienze primarie. Studia gli aspetti qualitativi e quantitativi di una composizione e le trasformazioni che possono avvenire. Queste trasformazioni possono essere sia naturali, quindi senza l’intervento umano, e sia artificiali, cioè provocate dall’uomo in laboratorio. Per fare ciò, bisogna necessariamente conoscere le proprietà specifiche di ogni elemento.

Le branche principali della chimica sono: Chimica inorganica studia la sintesi, gli atomi e le caratteristiche di quegli elementi che fanno parte dei composti inorganici.

Chimica organica studia le molecole organiche. Per convenzione si usa dire che la chimica organica studia i composti organici composti per lo più di carbonio.

Chimica fisica  è quella branca della chimica che tratta nel modo più accurato possibile i fenomeni fondamentali che stanno alla base della chimica. Con una metadologia accurata che è tipica dei fisici ed adottano il formalismo matematico.

Chimica analitica  è la branca che studia l’identificazione, la caratterizzazione e la determinazione delle caratteristiche qualitative e quantitative di un composto o di un campione.

Biochimica è la branca detta di confine o ponte tra la chimica e la biologia. Più semplicemente studia la chimica della vita come:proteine, carboidrati e tutto ciò che concerne le biomolecole.

La chimica è una scienza detta anche centrale e in continua espansione.

Lorenza Taiti

SCIENZIATI AMERICANI SONO RIUSCITI AD INSERIRE LE NANOTECNOLOGIE NELLOSFRUTTAMENTO DELL’ENERGIA SOLARE

   In questi giorni scienziati americani del gruppo industriale IBM hanno messo in atto un’importante ricerca, volta ad ottenere l’energia solare mediante la tecnologia fotovoltaica.

     Il team di scienziati guidati Supratik Guha ha ottenuto un grande risultato seguendo il seguente procedimento:

         Il primo passo è stato quello di voler imitare i bambini e cioè, partendo da quando essi giocando, incendiano una foglia mediante l’utilizzo di una lente d’ingrandimento, questi in realtà non fanno altro che concentrare i raggi provenienti dal sole in un determinato punto della foglia tanto che questa ad un certo punto prende fuoco.

         Così gli scienziati usando le nanotecnologie di cui l’IBM è possessore sono riusciti tramite una speciale lente d’ingrandimento a concentrare i raggi del sole su un cella solare dell’area di un cm quadrato, riuscendo a catturare ben 230W che è il quantitativo di energia più alto ad oggi captato da una cella di dimensioni così ridotte.

         Infine tale energia, è stata poi trasformata dalla speciale cella in ben 70W di energia elettrica utilizzabile che è di gran lunga ad oggi la resa più alta per una cella di dimensioni così ridotte.

     Per cui si può dire che gli scienziati americani hanno raggiunto l’importante traguardo di riuscire a raggiungere quantitativi di energia così alta, in uno spazio così ridotto e questo rapporto è sicuramente molto positivo soprattutto se dal laboratorio questa tecnologia si sposterà al commerciale.

     Perchè l’ottimizzazione del rapporto fra energia prodotta e spazio utilizzato per produrre può essere la chiave della convenienza economica e quindi della espansione di questa nanotecnologia fotovoltaica su vasta scala.

     Il risparmio verrebbe innanzitutto dalla diminuzione del numero dei componenti che servirebbero per organizzare una centrale di energia fotovoltaica e dall’aumento della resa con gli inevitabili vantaggi economici di ciò che ne deriverebbe da questo.

     Proprio dal punto di vista della resa secondo Supratik Guha, si può passare dagli attuali 200 sun che riescono ad ottenere una potenza di 20W ad un sistema a 2000 sun che riuscirebbero ad ottenere una potenza di 200W. Ed un sistema come questo, riuscirebbe a ridurre i numeri delle celle e quindi i componenti di un rapporto 10:1.

     Se questo importantissimo successo di laboratorio diventerà una realtà commerciabile, sicuramente saremo riusciti a compiere un importante passo per la salute del nostro pianeta e per la vincita della sfida dell’approvvigionamento energetico del futuro svincolato dalla inquinantissima fonte di energia che è il petrolio .

Tiziano Taiti

L’argomento di studio in scienza dei materiali

La Scienza dei Materiali è un campo basato principalmente sulla chimica e sulla fisica. Studia i materiali esistenti in natura e anche come usare i diversi stati di conduttibilità di un materiale. Infatti, studia anche a cosa possono servire i superconduttori. Studia la materia al microscopio, l’impatto con la natura, l’utilizzo economico ed industriale che  può avere un materiale.

Si lavora proprio per interagire nella costituzione della materia, infatti si opera sulle nanotecnologie. Importante è anche l’opera che gli specializzati della materia compiono nel campo scientifico dei materiali. La conoscenza riguardante le componenti strutturali-sensitivi che uno scienziato dei materiali può modificare sensibilmente con il cambiamento della composizione chimica e cambiare così la composizione atomica e molecolare del materiale, questo può avvenire attraverso l’uso delle nanotecnologie.

Il Materialista è colui che opera per migliorare la materia a livelli microscopici e vedere così i risultati di questi studi anche a livelli macroscopici. La Scienza dei materiali lavora sulla materia e soprattutto migliora o inventa nuovi materiali.

Lorenza Taiti

Scienza pura e scienza derivata

Iniziando il nostro cammino nel mondo scientifico vorrei fare alcune precisazioni importanti, almeno secondo il mio punto di vista. La prima suddivisione che dobbiamo effettuare in questo campo è la seguente: tra le scienze pure e derivate.

Quando parlo di scienza, tratto di tutto ciò che è tangibile. Anche le nanotecnologie sono tangibili, perchè qualcosa che esiste e che attende soltanto di entrare a far delle nostre conoscenze.

Mi ricordo, la prima volta che entrai all’università per la spiegazione preliminare per capire cosa mi accingevo a studiare, un professore introdusse un argomento che soltanto in seguito ho capito quanto fosse imortante e cioè, il concetto della sienza pura e di quella derivata.

Le scienze pure sono: la chimica, la fisica, la biologia. Loro danno le basi a tutte le altre scienze, cioè fanno da piattaforma al sapere delle altre scienze, importante, ma basilare: non le sostituiscono. Esempio, un medico non può essere sostituito nè da un biologo, nè da un chimico, nè da un fisico. Ma un medico dovrà studiare elementi di chimica, di fisica, di biologia per poter prendere la laurea e la padronanza nella sua materia.

Le scienze derivate sono: geologia, scienza dei materiali ( che vengo considerati fisico-chimici oppure chimici-fisici), medicina, scienze forestali, e tutte quelle non elencate in precedenza. Tranne la matimatica, della quale bisogna fare un discorso a se, che farò in seguito.

Lorenza Taiti

 

Mi presento

Ho deciso di occuparmi in questo blog delle nanotecnologie in quanto ritengo che sia giusto informare dei cambiamenti presenti nel mondo odierno.

Visto che i miei studi principali si svolgono nell’ambito di questa materia, ho pensato di condividere con voi non soltanto l’Economia e la finanza, la passione per la Russia, ma rendere partecipi gli utenti anche sull’argomento che assorbe la maggior parte del mio tempo e cioè, i nuovi materiali e in modo più approfondito le nanotecnologie.

Ho pensato di condividere la Scienza dei Materiali che per me è una grandissima passione e non mi stanco mai di studiare e approfondire questa granca scientifica e tecnologica.

Questo ramo culturale è molto importante per il futuro della terra, è una nuova branca di studio che avvolge in se diverse parti del sapere scientifico: elementi di chimica, elementi di fisica e anche uno sgurdo su altre scienze. Chi si laurea in Scienza dei Materiali è considerato un fisico-chimico, oppure un chimico-fisico a secondo delle università che si frequentano.

Sperando che appreziate, questa mia scelta. Vi auguro buona lettura!

Cercherò di affrotare gli argomenti in maniera giornalistica, ma anche concedendomi degli approfondimenti di questi argomenti!

Lorenza Taiti