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Le Cose della Chimica e i loro Nomi.
1.Atomo
Silvana Saiello
La Chimica, questa sconosciuta!
Quali sono le difficoltà di comprensione della Chimica?
A questa domanda le risposte che ho ascoltato nel tempo sono le più disparate. Al di là della complessità della disciplina che spazia in amplissimi ambiti della ricerca e della conoscenza scientifica, esiste un problema di parole pronunciate troppo spesso senza conoscerne il significato.
La legittimazione da parte degli insegnanti a continuare a ripetere parole di cui lo studente ignori il significato legittima l’incomprensibilità della disciplina
Ci sono alcune parole di Chimica che sono utilizzate quasi quotidianamente da persone che ne ignorano il significato.
Ai miei studenti del primo anno di Università negli ultimi dieci anni del mio lavoro, proponevo la domanda che segue:
Quale immagine o idea si forma nella vostra mente quando ascoltate queste parole?
Le parole sono
1.Atomo,
2.Molecola,
3.Sostanza Semplice,
4.Sostanza Composta,
5.Formula Chimica,
6.Reazione Chimica,
7.Soluzione,
8.Solubilità
La scelta è caduta su queste otto parole perché se tutti gli studenti della mia classe avessero avuto consapevolezza di quali di queste parole conoscessero o meno il significato, il mio lavoro sarebbe stato molto semplificato. Purtroppo un numero molto molto limitato di studenti rispondeva in maniera adeguata, maniera che, come dicevo loro avrebbe potuto anche essere: Nessuna idea. Purtroppo questa risposta che denoterebbe una buona consapevolezza era un evento che non si è manifestato mai.
D’altro canto gli studenti hanno grande difficoltà a rispondere correttamente a una domanda la cui risposta è Zero o Nessuna cosache ritengo denoti una quasi completa assenza del pensiero critico, ma questa è un’altra storia e si racconterà un’altra volta.
La scelta è ricaduta su queste parole perché appartengono ai tre contesti nei quali è possibile inquadrare quasi tutti i concetti della Chimica.
Il contesto Macroscopico (Sostanza Semplice, Sostanza Composta, Soluzione, Solubilità) , quello Submicroscopico[1] (Atomo, Molecola) e quello Simbolico (Formula Chimica, Reazione Chimica).
Queste parole/concetti possono e devono richiedere livelli di approfondimento diversi durante il percorso scolastico da parte dei docenti, ma dal mio punto di vista, è possibile raccontarne una storia semplice anche ai primi stadi della formazione scolastica
Cominciamo da una parola molto conosciuta ATOMO.
Vorrei proporre una riflessione critica sulla costruzione di questo concetto non necessariamente in un percorso scolastico
E’ innanzitutto molto importante distinguere la conoscenza di una parola dalla conoscenza del suo significato. Troppo spesso questi due piani vengono sovrapposti e si confonde la conoscenza della parola con quella del suo significato.
Atomo: che cosa mi piacerebbe che una persona che ha concluso gli studi della scuola superiore conoscesse di questo “oggetto”.
Innanzitutto che è un oggetto talmente piccolo che non si riesce a vedere direttamente nemmeno con il più potente dei microscopi, che della sua esistenza si hanno solo prove indirette, che ogni Atomo “caratterizza” una Sostanza semplice[2]
Ma che cosa vuol dire caratterizza?
Stiamo mettendo nella stessa frase una parola/concetto che appartiene al contesto sub microscopico e una che appartiene al contesto macroscopico. Evidentemente ci deve essere una relazione tra i due contesti.
Cerchiamo di capire meglio.
Di Atomo si è cominciato a parlare nell’antichità quando i filosofi si cominciarono a chiedere se fosse possibile spezzettare gli oggetti in parti sempre più piccole. Ci sono state molte speculazioni di uomini di pensiero che si sono occupati di Atomi.
Slide 19 di Silvana Saiello
Molto interessante sarebbe discutere con gli insegnanti di lettere o filosofia sugli scritti nei quali si cominciava a parlare di Atomi un esempio per tutti il De rerum natura di Tito Lucrezio Caro
Quando parliamo di Atomi chiediamo agli studenti di credere a quello che affermiamo noi mentre dovremmo essere in grado di mettere gli studenti nelle condizioni di porsi domande e cioè di chiedersi e chiederci se abbiamo qualche prova indiretta o almeno qualche indizio della loro esistenza.
Prima di parlare di Atomi, però, bisognerebbe avviare una riflessione critica sulla natura particellare della materia discutendo il comportamento di un sistema gassoso.
Prima di parlare di Atomi dovremmo anche convincere i nostri interlocutori non solo che la materia è fatta di particelle [3] , ma anche che esistono le Sostanze semplici che sono diverse dalle Sostanze composte.
I contesti si avvicinano.
La mia proposta, nel percorso che proponevo ai miei studenti del primo anno del corso di laurea in ingegneria, parte da un racconto semplificato del ruolo che hanno avuto i numeri nella definizione delle leggi fondamentali della Chimica.
Chiamavo questa parte del percorso: I numeri la voce dei fatti.
Slide 23 di Silvana Saiello
Per gli interessati metto a disposizione le slide relative a questa parte del mio corso.
Alla prossima per la parola Molecola
[1] invisibile ai comuni microscopi
[2] Di ELEMENTO, si parlera’ in un’altra occasione
[3] Se vogliamo che un bambino della scuola primaria pronunci la parola Atomo in maniera consapevole dobbiamo innanzitutto convincerlo della Natura particellare della Materia, quindi discutere con lui su che cosa si intende per Materia e come mai ci siamo convinti che sia costituita da particelle piccole piccole che non riusciamo a vedere, con la consapevolezza che queste particelle non sono Atomi
[Un possibile percorso potrebbe essere quello di lavorare sull’evaporazione in particolare dell’Acqua]
Slide Atomo
Silvana Saiello
Cascade synthesis of diarylamines catalyzed by oxygen-rich and porous carbon
DOI: 10.1039/D5GC05166E, Paper
Open Access
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Juho Pekka Helaja, Anna Lenarda, Itisha Jain, Aleksi Kaleva, Valtteri Oksanen, Sami Heikkinen, R. T. Koivula, Tom Wirtanen, Michele Melchionna, Tao HuActivated carbon derived porous materials, effectively enriched with OH and C=O groups, were found to mediate, in a cascade manner, the condensation between anilines and 3-hexenones or β-tetralones, followed by...
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Resonant acoustic mixing enables solvent-less amide coupling in solid-phase peptide synthesis
DOI: 10.1039/D5GC04067A, Paper
Open Access
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported Licence.Alice Nanni, Panayiotis Bilalis, Magnus RuepingResonant acoustic mixing (RAM) as a mechanochemical alternative to traditional SPPS processes enables efficient and scalable peptide coupling without added solvent, supporting sustainable synthesis of bioactive peptides.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
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Recent advancements in microbial carbon dioxide fixation: metabolic engineering strategies
DOI: 10.1039/D5GC03349G, Tutorial ReviewZeeshan Mustafa, Naeem Auroona, Arslan Sarwar, Eun Yeol Lee
Engineered microbes utilize natural and synthetic pathways to capture industrial CO2 emissions. The assimilated carbon is transformed into bioplastics and biofuels, contributing to a cleaner and sustainable environment.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
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Directional CO spillover promotes C–N coupling for highly selective electrocatalytic urea production
DOI: 10.1039/D5GC03681J, PaperSheng Chang, Jing Gao, Yimin Xuan, Kui Wang
The tandem Zn@Cu electrode enables spontaneous CO spillover from Zn to Cu, which boosts the *CO coverage on Cu and facilitates efficient C–N coupling to synthesize urea.
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An innovative microreactor approach for sustainable biodiesel production: process design, continuous purification and comparative LCA
DOI: 10.1039/D4GC06538G, PaperCheng-You Yang, Cheng-Yu Wang, Ni Ni Myint, Yi-Chun Chen, Penjit Srinophakun, Ya-Yu Chiang
A continuous flow microreactor system with a helix wire-based biphasic separator achieves high-purity FAME with reduced waste and energy consumption, as confirmed by LCA, marking a significant advancement in sustainable biofuel processing.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Correction: Evaluating the possibilities and limitations of the pyrometallurgical recycling of waste Li-ion batteries using simulation and life cycle assessment
DOI: 10.1039/D5GC90193F, Correction
Open Access
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Marja Rinne, Heikki Lappalainen, Mari LundströmThe content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Constructing a Bi–O–Mo electronic bridge bond and active sites over Bi/Bi2MoO6/Bi24O31Br10 to boost the stepwise transfer of electrons for efficient CO2 photoreduction
DOI: 10.1039/D5GC02374B, PaperHuihui Ding, Huanhuan Wu, Jun Ma, Xiang Li, Shuangshuang Huai, Shijian Zhang, Wenbin Ruan, Xiuxiu Huang, Xiufang Wang, Wenjie Xie
A Bi–O–Mo bridge bond was introduced between BMO and BOB interfaces and surface metal active sites were modified. The catalyst accelerates multi-electron photocatalytic reduction processes and reduces the reaction energy barrier for CO2 reduction.
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Sustainable high-efficiency photocatalytic lithium recovery from spent LiFePO4 batteries: green process design and performance validation
DOI: 10.1039/D5GC01122A, PaperYinzhuang Fang, Yurong Han, Menglong Yan, Changwen Li, Xiaolong Yan, Jinwei Li, Haowen Wei, Xianbao Wang, Tao Mei
Recycling spent lithium iron phosphate batteries is of great significance for both economic and environmental protection.
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Uniformly crosslinked algal bioplastic with triggerable decomposition in salt water
DOI: 10.1039/D5GC02866C, Paper
Open Access
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Andrew E. Ashmar, Eric J. Beckman, Susan K. Fullerton-ShireyDeveloping more degradable plastics is key to reducing marine pollution and microplastic-related ecological harm.
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Artificial intelligence-driven dynamic regulation for high-efficiency gentamicin C1a production
DOI: 10.1039/D5GC02507A, PaperFeng Xu, Yuan Wang, Hao Gao, Kaihao Hu, Rong Ben, Ali Mohsin, Yuanxin Guo, Xu Li, Hui Wu, Haifeng Hang, Ju Chu, Xiwei Tian
The industrial biosynthesis of complex antibiotics such as gentamicin C1a requires precise, dynamic control of microbial metabolism.
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Green and sustainable itaconic acid-based vitrimers with rapid stress relaxation, superior fire safety, and recyclability via synergistic roles of multiple dynamic bonds
DOI: 10.1039/D5GC04554A, PaperYuzhao Qi, Yinliang Zhang, Shiyu Ou, Guangwu Zhuo, Hongju Zeng, Yufei Lao, Junfeng Wang, Qingwen Wang, Chuigen Guo
Complementary functions and synergy between multiple dynamic covalent bonds to construct the itaconic acid-based epoxy vitrimers with functional customisation.
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Chalcogenide electrocatalysts for electrolytic seawater oxidation: design strategies for enhanced activity and selectivity
DOI: 10.1039/D5GC03454J, Tutorial ReviewQing Li, Chenxi Liu, Zefeng Teng, Rui Zhang, Xu Liu, Jia Liu, Zhenyu Xiao, Jingqi Chi, Jianping Lai, Lei Wang
This review systematically summarizes recent advances in chalcogenide-based catalysts for OER in seawater, focusing on strategies for enhancing their activity and chloride inhibition capabilities.
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Metal-free electrohalogenation of olefins with aqueous NaX mediators
DOI: 10.1039/D5GC04102C, CommunicationZhe Zhang, Quanjin Rong, Shengkang Qian, Jianyou Zhao, Chengling Deng, Jiaoyang Liu, Fan Wang, Shuai Liu, Zhong-Quan Liu
We have developed a practical and diverse chlorination of alkenes via metal-free electrochemistry. By simply tuning the substitution pattern of the alkene, selective access to vicinal dichlorides, monochlorides, or allylic chlorides can be achieved.
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Expanding and recycling a water-resistant bioderived rigid foam using CO2-responsive amines and carbonated water
DOI: 10.1039/D4GC06165A, Paper
Open Access
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Daniel Barker, Michael F. Cunningham, Guojun Liu, Philip G. JessopBy combining renewable resources with CO2-responsive functionalities, a sustainable foam packaging material was developed. This bioderived foam can be recycled by dissolving it into carbonated water and expanding it into a new foam product.
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From lignin to market: a technical and economic perspective of reductive depolymerization approaches
DOI: 10.1039/D5GC02316E, Critical Review
Open Access
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Brent Daelemans, Balaji Sridharan, Paul Jusner, Agneev Mukherjee, Jiazhao Chen, Jacob K. Kenny, Miet Van Dael, Karolien Vanbroekhoven, Peter J. Deuss, Michael L. Stone, Elias FeghaliThe industrial potential of pilot-scale reductive depolymerization approaches is critically assessed from a technical, techno-economic, and application point of view.
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All-climate all-solid-state batteries enabled by high-entropy amorphous oxyhalide solid electrolytes
DOI: 10.1039/D5GC03551A, PaperShufeng Song, Wei Xue, Yumei Wang, Zhongting Wang, Yanming Cui, Zhixu Long, Hongyang Shan, Ning Hu, Jingfeng Wang, Fusheng Pan
A high-entropy mixed-ion strategy overcomes ASSBs’ temperature limits. The engineered high-entropy amorphous oxyhalide achieves high ionic conductivity (7.1 mS cm−1) and enhanced electrochemical stability, enabling all-climate ASSBs.
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Synergistic recycling of polycarbonate: efficient BPA recovery integrated with CO2 utilization to produce valuable chemicals
DOI: 10.1039/D5GC02387D, PaperYue Bai, Minghao Zhang, Siming Zhu, Zhuo Wang, Yu Liu, Jianxiu Hao, Huacong Zhou, Qingqing Mei
This work introduces a synergistic strategy that simultaneously converts PC and its hydrolysis by-product CO2 into high-value products (BPA and PDO), achieving full carbon utilization with no CO2 emissions.
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Photocatalytic transformation of aliphatic heterocycles and electron-poor alkenes into functionalized heteroarenes
DOI: 10.1039/D5GC04418A, Paper
Open Access
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Lorenzo Di Terlizzi, Davide Ravelli, Burkhard KönigThe merger of decatungstate photocatalysis and cobaloxime catalysis enabled the preparation of functionalized heteroarenes via a hydroalkylation/aromatization sequence starting from largely available aliphatic heterocycles and electron-poor olefins.
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