Dalla Valenza alle molecole in 3D : contenuto del multimediale
Questo multimediale in PDF è nato come sussidio didattico per gli alunni della 3 B bio dell’I.T.I.S. di Arezzo a.s. 2010-2011 . Esso ci conduce , attraverso un itinerario storico , dal concetto di valenza fino alla soluzione del problema della isomeria costituzionale . Successivamente verrà poi risolto il problema della isomeria ottica nei composti organici . Il punto di arrivo della ricostruzione è rappresentato dalla necessità di vedere le molecole nelle tre dimensioni . Quasta tappa è stata la condizione per il successivo sviluppo straordinario della chimica organica . In aggiunta al multimediale è inserito un allegato Word su alcuni oggetti chirali .
Dalle leggi fondanti la chimica alla teoria atomica
Tra la seconda metà del settecento e la seconda metà dell’ottocento , attraverso quasi cento anni di storia , si è avuta nella scienza chimica la progressiva edificazione delle sue fondamenta . Con Lavoisier e Proust , i maggiori protagonisti, abbiamo la scoperta delle leggi che governano il comportamento macroscopico della materia . La legge di conservazione della massa , la composizione elementare della materia, la legge delle proporzioni multiple diventano i cardini su cui si fonda la chimica . Ai primi dell’ottocento ritorna alla ribalta , con Dalton , la teoria atomica . Non è però il frutto di speculazioni metafisiche , ma la spiegazione a livello sub-microscopico , cioè atomico , del comportamento regolare che la materia sembrava presentare a livello macroscopico . Un ingegnoso e coerente sistema che sarà lentamente accettato , vincendo lo scetticismo e la diffidenza che la sua enunciazione aveva fatto nascere . Si badi bene , questa diffidenza , persino ostilità , accompagnerà la teoria atomica fino alla fine dell’ottocento . Vi furono subito , tuttavia , importanti personaggi della chimica che aderirono e diffusero la teoria , basti pensare a Berzelius .
Il legame tra gli atomi
Agli atomi furono attribuite capacità di combinazione definite quando si legavano tra loro . Questa proprietà emerse dalla scoperta della legge delle proporzioni multiple , enunciata dallo stesso Dalton . Oltre a dare una conferma all’impianto della teoria atomica , mostrava come le combinazioni tra atomi fossero governate da relazioni numeriche determinate . Tale convinzione fu applicata da Dalton per pensare le prime formule espresse secondo rapporti numerici definiti tra atomi nei composti . Pensò a queste relazioni in termini di relazioni di adiacenza descrivendo le reciproche posizioni degli atomi , supposte planari . Oggi parleremo di formule di struttura . Colpisce molto la rappresentazione di queste strutture . Infatti Dalton compie,disegnandole , una coraggiosa puntata in avanti nella conoscenza , rispetto al suo tempo .
La capacità di combinazione di un atomo
Tralasceremo lo sforzo teorico e la ingegnosa e ricca attività sperimentale che accompagna lo sviluppo della chimica , specie quella organica , nei successivi quattro decenni dopo la enunciazione della teoria atomica . Vi era tuttavia una domanda che ponevano le combinazioni tra atomi e quindi la formazione dei composti . La capacità di combinazione che un atomo mostrava variava a seconda del composto che si formava ? In altre parole , essa dipendeva dal contesto in cui l’atomo veniva a trovarsi ? . La difficoltà a rispondere a questa domanda derivava dalla incertezza nelle formule che venivano attribuite ai composti . Questa incertezza derivava anche dalla incertezza dei pesi atomici relativi attribuiti agli atomi degli elementi .
La nascita del concetto di Valenza
E’ in questa situazione che assume una grande importanza il lavoro svolto da Frankland e le conclusioni a cui arriva . Pensando che la capacità di combinazione appariva essere una proprietà dell’atomo , allora si poteva misurare ed esprimere attraverso il numero di atomi di un elemento , preso come riferimento , con cui si legava. Ogni atomo possederà un valore di combinazione espresso da un numero intero . Questo numero venne in seguito chiamato Valenza , da equivalente . E’ noto che la valenza di un atomo non è sempre espressa da un solo valore numerico , ma questo fatto non costituisce una contraddizione , ma rende solo più complesso il nostro atomo .
La presentazione
