Trasformazione e invarianza in chimica

Luigi Cerruti

luigi.cerruti@unito.it 

 

 

 

 

La definizione di chimica e l'opposizione macroscopico vs. microscopico

 

Gli inglesi hanno un modo singolare di intendere il termine chemistry che può servire ad introdurre l'analisi del rapporto fra trasformazione e invarianza in chimica. Con formule come chemistry of ... essi si riferiscono a qualsiasi cambiamento o processo complesso, in particolare nell'ambito delle emozioni, per cui chemistry of love oppure chemistry of fear sono modi di dire per loro usuali. In effetti, simili espressioni colgono l'essenza della scienza che qui ci interessa, non perché noi si sia in grado di esaminare quantitativamente la chimica dell'amore (ci renderebbe banale il gioco più bello della vita), ma perché la chimica è proprio la scienza che studia un tipo particolare di cambiamento complesso, la trasformazione delle sostanze. Ho appena data una definizione elementare ed estrema di chimica, in quanto rimuove - o sottintende - il secondo polo dell'attività dei chimici, l'indagine delle proprietà delle sostanze. Un opposto estremismo, per altro, si trova nella definizione data da una delle massime Autorità in campo lessicale, il famoso Devoto-Oli, che recita: "Chimica. Scienza che studia le proprietà, la struttura, la preparazione, la reagibilità, il riconoscimento e il dosaggio di tutte le sostanze". Anche senza un'analisi dettagliata le due diverse definizioni hanno il merito di mettere in forte evidenza una prima fondamentale relazione, che caratterizza sia la pratica di ricerca dei chimici, sia il discorso specialistico della chimica:

(a)  reazioni     «     proprietą

Le proprietà possedute da una sostanza (macroscopica), e dalle entità (microscopiche) che la costituiscono, possono essere numerosissime, e probabilmente nel tempo ne scopriremo ancora di nuove, ma esse rimangono poco più che i referenti di una mera descrizione disciplinare se non sono rilevanti rispetto a qualche reazione, a qualche processo che renda attuale il modo d'essere, la proprietà in questione. La conoscenza delle reazioni ha preceduto storicamente la descrizione delle proprietà, tuttavia questa 'precedenza' è anche logica, sono in generale le re(l)azioni che definiscono le proprietà, e non viceversa. Potremmo dire fin d'ora, e propriamente, che in chimica non solo la trasformazione precede l'invarianza, ma che la stessa invarianza non è altro che una situazione di equilibrio fra diverse trasformazioni.

L'opposizione macroscopico vs. microscopico

Malgrado la sua rilevanza essenziale, la relazione (a) non è l'unica ad essere indispensabile per la nostra analisi epistemologica. In realtà, il discorso della chimica è così difficile da padroneggiare perché utilizza costantemente numerose relazioni, spesso sfumate. Richiamo solo quelle che sono indispensabili per condurre in porto la nostra attuale ricerca. Innanzi tutto va tenuta presente l'opposizione che sottende quasi sempre i segni della chimica e il dire stesso dei chimici:

(b)  macroscopico     «     microscopico

Nelle lezioni introduttive ai corsi di chimica si sottolinea giustamente più e più volte che con H2O intendiamo in primo luogo indicare una mole di acqua, utilizzando l'unità di misura per la quantità di sostanza - la mole appunto. Essendo un'unità fondamentale del sistema SI, la mole è indipendente da qualsiasi altra unità (compresa ovviamente l'unità di misura della massa). Senza pretese di precisione si può esibire una mole di H2O versando in un bicchiere 18 cm3 di acqua, e così si conferma il livello macroscopico del discorso. Ma con H2O ci si riferisce anche ad un livello ontologico diverso e lontano, il livello microscopico in cui la mole di acqua diventa un universo di 6,022 x 1023 oggetti, ciascuno dei quali è il referente microscopico di H2O, ossia una molecola costituita da due atomi di idrogeno ed un atomo di ossigeno (per ora è irrilevante la questione degli isotopi). Dato l'abisso spaziale che ci separa dal livello microscopico non si può esibire una molecola di H2O.

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