Chimica organica: breve storia e principi fondamentali

Cosa studia la chimica e quali sono le differenze tra chimica organica e chimica inorganica?

Che tu sia un aspirante chimico, un futuro ingegnere o semplicemente una persona curiosa che intende approfondire la materia per cultura personale, in questo articolo c’è quello che fa per te!

L’Università Telematica Niccolò Cusano di Bolzano ha realizzato una sorta di guida pratica nella quale sono raccolte definizioni, spiegazioni e i principi sui quali si basa la scienza in oggetto.

Nel post troverai tante risposte alle domande più frequenti in merito alla chimica e ai suoi ambiti di applicazione.

Non ti resta che iniziare subito la lettura.

Chimica: definizione

Partiamo da una premessa generale: tutto ciò che ci circonda è chimica, dai fenomeni naturali ai prodotti artificiali, fino ad arrivare al corpo umano il cui funzionamento, o malfunzionamento, è regolato da reazioni chimiche.

Per comprendere meglio il concetto analizziamo qualche definizione riportate dai principali siti di dizionari ed enciclopedie online.

Da Wikipedia:

“la chimica è la scienza che studia la composizione della materia e il suo comportamento in base a tale composizione”

Da Treccani:

“scienza che studia le proprietà, la composizione, l’identificazione, la preparazione e il modo di reagire delle sostanze sia naturali che artificiali del regno inorganico e di quello organico”

Dal dizionario del Corriere della Sera:

“scienza che studia la struttura, la composizione, le proprietà, la trasformabilità delle sostanze organiche, naturali e artificiali”

Mettendo insieme le varie definizioni, che chiaramente esprimono lo stesso concetto in maniera diversa e più o meno dettagliata, possiamo estrapolare i seguenti punti:

• la chimica è una scienza naturale
• la chimica è una scienza centrale in quanto fornisce i principi di base a numerose altre discipline
• studia l’atomo, le molecole e le relative leggi
• studia la materia, composta da atomi, dal punto di vista statico (descrittivo)
• studia la materia, composta da atomi, dal punto di vista dinamico (trasformazioni)
• studia le leggi che regolano i fenomeni di scambio di energia
• studia le reazioni tra le sostanze
• si basa su leggi che derivano dall’evidenza sperimentale

La scienza in analisi contribuisce a determinare il mondo materiale/tangibile nel quale viviamo e in svariati casi ne condiziona le caratteristiche.

Un esempio per comprendere meglio: le leggi della chimica rappresentano la base scientifica e tecnologica dei processi industriali finalizzati alla produzione di materiali, beni e oggetti di uso quotidiano.

Si tratta quindi della scienza che ha consentito il progresso tecnologico e che ne favorisce le sue continue evoluzioni.

Un po’ di storia

La chimica fa parte della vita dell’uomo, fin dalla sua comparsa sulla terra; il suo aspetto pratico è identificabile già all’epoca dei Sumeri, dei Babilonesi degli Egizi
I popoli appena citati potrebbero essere definiti chimici per il semplice fatto di aver imparato ad utilizzare il fuoco per questioni ‘pratiche’ come ad esempio estrarre metalli dai minerali, cucinare i cibi, preparare bevande alcoliche e infusi curativi.

Per parlare di disciplina scientifica che studia la materia e le sue trasformazioni bisogna attendere il XVII secolo e la fine di quel periodo, definito alchimistico, durante il quale si cercava di interpretare la natura e di individuarne le leggi regolatrici attraverso un complesso di teorie razionali e irrazionali.
Detto in altre parole l’alchimia ‘prendeva in prestito’ principi da quelle scienze che oggi chiamiamo fisica, chimica, medicina, astrologia e le mescolava con elementi esoterici, mistici, magici e filosofici.

Per quanto l’alchimia abbia fallito in tutti i suoi obiettivi (raggiungere l’onniscienza, trasmutare i metalli vili in oro, identificare la pietra filosofale, creare una panacea per tutti i mali, svelare i segreti della vita), alcune delle sue teorie e tecniche hanno aperto la strada alla chimica.

La prima definizione di reazioni chimiche, riportata nel ‘Tyrocinium Chymicum’ di Jean Béguin, lo sviluppo del metodo sperimentale e l’introduzione dei concetti ‘elemento chimico’ e ‘composto chimico’, nel libro di Boyle ‘The Sceptical Chymist’,  hanno caratterizzato il passaggio dall’alchimia alla chimica.

Riportiamo di seguito uno schema che sintetizza in maniera chiara i periodi che hanno preceduto, e in qualche modo anche influenzato, la nascita della chimica come scienza.

• Periodo antico: a partire dal III secolo a.C.
• Periodo alchimistico: fino al XVII secolo
• Periodo flogisto: XVIII secolo
• Periodo moderno: dalla fine del XVIII alla seconda metà del XIX secolo -affermazione della teoria atomico-molecolare
• Fine del XIX secolo: sviluppo delle diverse branche chimiche

Le branche della chimica

Due sono le branche in cui può essere suddivisa la chimica: organica a inorganica.

Analizziamole nel dettaglio.

La prima branca è detta ‘organica’ in quanto si occupa dei composti contenenti atomi di carbonio.
La seconda è detta ‘inorganica’  studia tutti i composti che non contengono atomi di carbonio.

Spiegato così il concetto sembra abbastanza semplice, così come appare scontata la differenza tra i due rami della scienza.

Approfondiamo l’apparente elementarità delle definizioni …

Agli inizi del secolo scorso i composti erano suddivisi in due categorie:

• composti organici: provenienti dal mondo animale e da quello vegetale;
• composti inorganici: provenienti dal mondo minerale e che in quanto tali non possiedono forza vitale.

L’espressione chimica organica fa il suo esordio nella seconda metà del XVIII secolo quando Bergman traccia una separazione netta tra le sostanze provenienti dagli organismi viventi (organiche) e quelle provenienti dal regno minerale (inorganiche).

Pian piano, con il passare degli anni e con le evoluzioni della disciplina, è stata notata una ‘particolarità’ e cioè che i composti presenti nel mondo vegetale e in quello animale sono, nella maggior parte dei casi, costituiti sempre dagli stessi elementi: il carbonio, l’idrogeno, l’ossigeno, l’azoto, e pochi altri.
E’ stato inoltre notata la presenza costante dell’atomo di carbonio per cui la scienza è stata definita anche ‘chimica del carbonio’, in quanto studia il carbonio e i suoi composti.

Nella prima metà del XIX secolo Bergman e la sua distinzione netta tra le due categorie vengono messi in discussione dalla sintesi dell’urea da composti minerali.
Nel 1848 Gmelin ha introdotto la differenza sostanziale tra sostanze inorganiche e organiche, rappresentata esclusivamente dal fatto che queste ultime contengono sempre atomi di carbonio.

Attualmente la scienza studia non soltanto i composti naturali, ma anche quelli prodotti in laboratorio (reazioni di chimica organica); l’asserzione di Gmelin è quella tutt’oggi ritenuta valida.

Definiamo quindi il ramo organico come la disciplina che studia tutti i composti nei quali è presente il carbonio.
Lo studio avviene sia a livello strutturale che funzionale, attraverso l’identificazione di gruppi che caratterizzano le molecole organiche, determinando quelle che sono le proprietà  e il comportamento in natura.

Materia per futuri ingegneri

La chimica rientra in un campo tanto affascinante quanto complesso; un campo in continua evoluzione, che per la sua stessa natura risulta correlato con innumerevoli altre discipline quali ad esempio la fisica, l’astronomia, l’astronomia, la biologia, geologia e l’ingegneria.

La sua interdisciplinarità ne rende indispensabile la conoscenza per innumerevoli sbocchi professionali; la chimica generale, ad esempio, è una delle materie da approfondire per poter diventare ingegnere.
Non a caso è presente nel piano di studi dei  corsi di laurea online in Ingegneria, sia in quello ad indirizzo civile che in quelli ad indirizzo industriale.

L’approfondimento previsto dall’impostazione didattica Unicusano si basa su una struttura che mira a fornire allo studente una panoramica generale sui principi fondamentali della chimica; nell’ambito del programma sono previste lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche nell’ambito delle quali numerosi esempio e casi di studio riconoscibili a fenomeni appartenenti ad esperienze quotidiane.