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ARGOMENTO
Per caso ho ritrovato il libro di testo di chimica adottato nel biennio dell'I.T.I.S. nel 1960, cioè quando venne fondata la scuola.
Nel testo sono affrontati il legame chimico e presentata la tavola periodica in una prospettiva che da una parte si rifà acriticamente a vecchi modelli e dall'altra propone versioni moderne senza il necessario rigore.
Un cattivo libro di testo. Ci si può chiedere come questo possa essere avvenuto.
Ma l'insegnamento di oggi della chimica, nella scuola secondaria, è completamente privo di questo genere di inconvenienti?
Primo libro di testo dell'ITIS
Una riflessione didattica e storica
sul
primo libro di testo di chimica al biennio dell'ITIS di Arezzo nel 1960
Sfogliando un libro di testo di chimica di base si possono avere preziose informazioni sulla stato della didattica e sul nucleo di conoscenze disciplinari su cui si è basata l'impostazione del testo.
Il libro di testo di chimica per il biennio, di cui parleremo, venne adottato nell'anno 1960 quando cioè fu inaugurato il primo anno scolastico dell'ITIS di Arezzo. La perdita della copertina del libro mi ha impedito di risalire all'autore e alla casa editrice, per il resto il libro è integro nonostante sia trascorso quasi mezzo secolo.
In un corso di chimica di base tra i concetti fondanti vi è senza dubbio la classificazione periodica degli elementi e la natura del legame chimico.
La classificazione periodica degli elementi è inquadrata in quella che può definirsi l'icona della chimica, cioè La Tavola Periodica.
Quale Tavola Periodica è rappresentata nel testo ?
Nel testo è riprodotta la forma della prima tavola periodica che fu proposta da Mendeleev nel 1872.
Vi sono apportati dei cambiamenti, che sono piuttosto integrazioni, come l'apparizione alla estrema sinistra, dopo l'ottavo gruppo, del gruppo zero dei gas nobili, oppure l' aggiunta di alcuni elementi transuranici e la serie completa dei lantanidi.
Non abbiamo l'individuazione, come serie, degli elementi di transizione e soprattutto non sono collocati correttamente gli elementi actinio, torio, protattinio, uranio, nettunio, plutonio, americio, curio, che rappresenterebbero la serie degli attinidi,che, tuttavia, non è inserita nella tavola periodica.
Ma qual'era la struttura della tavola periodica utilizzata negli anni '60 quando il libro di testo fu stampato?
Le conoscenze sulla struttura elettronica dell'atomo avevano già individuato le serie degli elementi di transizione, sostituendo il gruppo ottavo della tavola di Mendeleev, mentre nei primi anni quaranta Seaborg aveva riconosciuto la serie degli attinidi come omologa a quella dei lantanidi, riorganizzando la tavola periodica e ricollocando correttamente gli elementi con numero atomico superiore all'actinio, tra cui l'uranio. La svolta di Seaborg era stata un fatto importante nella conoscenza della struttura atomica, frutto delle conoscenze maturate attraverso la fisica nucleare.
L'autore del libro di testo ignora tutto questo, è fermo a Mendeleev.
E' sorprendente questo stato della conoscenza che emerge dal testo scolastico!
Per giustificarlo non possiamo invocare l'isolamento scientifico del paese Italia, prodottosi in alcuni settori del sapere durante il ventennio fascista perché sono passati quindici anni dalla fine della guerra e l'economia e l'industria stanno vivendo una grande stagione che è stata chiamata boom economico e l'informazione scientifica è alla portata di tutti.
Alla fine dell'articolo è riportata la tavola periodica di Mendeleev del 1872 e quella del libro di testo.
Proseguendo nella nostra indagine incontriamo il capitolo dedicato al legame chimico.
Quale legame chimico è rappresentato nel testo
L'approccio al legame è essenzialmente quello che propose Lewis nel 1916.
L'atomo di Lewis fu sorprendentemente efficace nel dare una spiegazione al legame chimico anche se le sue fondamenta fisiche erano errate. L'atomo di Lewis è statico, i suoi elettroni non sono in movimento. L'immagine dell'atomo cubico con i vertici occupati da elettroni che formano l'ottetto gli permette tuttavia di arrivare a concepire il legame come coppia di elettroni condivisi, nonché di spiegare i legami multipli.
Nella storia della scienza abbiamo esempi di teorie e leggi scoperte malgrado premesse non correte.
La concezione del calorico come fluido, cioè materia, ne è un bell'esempio, che però non ha impedito a Carnot di gettare le basi della termodinamica (1825).
Ma se il modello di Lewis viene invocato, come fa l'autore del libro di testo, senza comprendere il contesto storico in cui fu concepito, da geniale intuizione si trasforma in strumento anacronistico.
L'autore del testo ripropone il modello statico di Lewis, come se, passati sessanta anni, non fosse da tempo ampiamente acquisita la natura dinamica degli elettroni dell'atomo. Egli si muove tra un modello di atomo statico ed elettroni che si muovono attorno al nucleo, come se la sua immagine dell'atomo fosse sospesa tra due opposte visioni. Cioè da una parte abbiamo un modello superato che non viene abbandonato e dall'altra una visione più moderna che l'autore sembra sia impreparato ad accettare.
Insomma è come se si spiegassero ancora i principi della termodinamica supponendo che il calorico sia un fluido materiale.
La scelta di un libro di testo non riguarda solo l'autore, ma anche gli insegnanti che lo adottano.
Penso quindi che le opinioni del nostro autore sugli argomenti che abbiamo analizzato non fossero così isolate.
In quali scuole, in quali università si offriva questa cultura chimica ?
Certamente in istituzioni dove la cultura veniva aggiornata molto lentamente, in istituzioni pigre che abbandonavano con grande inerzia vecchi punti di vista e con altrettanta resistenza si opponevano a nuovi punti di vista.
Oggi, che sono passati cinquanta anni da ciò che abbiamo raccontato, abbiamo istituzioni diverse?
Nella scuola e nell'università la chimica è trasmessa con contenuti e metodi diversi, siamo di fronte, cioè, ad una nuova didattica?
I libri di testo universitari sono aggiornati, molti sono testi tradotti dall'inglese, ma nei libri di testo della scuola secondaria permangono delle ombre.
Prendiamo per esempio due contenuti che troviamo in un testo di chimica di base:
Il legame dativo e la teoria quantistica dell'atomo.
Il legame dativo è una reminescenza dell'originale modello di legame di Lewis. Si doveva far rientrare nella regola dell'ottetto atomi che sembravano non obbedire a questa regola.
Insistere ancora è come non conoscere un modello di legame covalente o a coppia di elettroni modificato e arricchito dalle successive conoscenze sulla struttura elettronica e dalla introduzione della teoria della risonanza negli anni trenta.
A questo atteggiamento di conservazione sembrerebbe contrapporsi invece un salto deciso in avanti, quando agli studenti viene proposto il modello dell'atomo quantistico con i suoi orbitali e la loro misteriosa ibridazione. Questo approccio sembra essere seguito soprattutto dagli insegnanti di scienze ai quali nelle scuole a indirizzo non tecnico è affidato l'insegnamento della chimica. Ma è proprio un salto in avanti?
Considerata la superficiale conoscenza che i chimici laureati hanno di questa teoria, per non parlare dei biologi, pare invece un pacchetto preconfezionato, offerto piuttosto acriticamente agli studenti, una specie di vulgata dell'atomo quantistico dove sono contenuti spesso errori e approssimazioni.
Questa realtà è stata da molto tempo messa a fuoco dal Prof. Mirone dell'università di Modena che ha compiuto un grande lavoro di rinnovamento della didattica in chimica, ed ha scritto anche un articolo dal titolo provocatorio: "Gli orbitali vietati ai minori"
Cosa è necessario perché nell'insegnamento della chimica e delle altre discipline scientifiche i contenuti vengano sempre proposti in modo corretto?
Per rispondere a questa domanda riprendiamo la tavola periodica, il concetto di legame e la teoria quantistica dell'atomo. Se nella preparazione dell'autore del testo scolastico vi fosse stata la conoscenza storico -epistemologica dei momenti più significativi della propria disciplina, allora
l'autore avrebbe conosciuto come è nata la tavola periodica, i suoi limiti iniziali, le ulteriori faticose acquisizioni, lo sviluppo della conoscenza della struttura elettronica dell'atomo e l'adeguamento a questa della tavola periodica. Tale conoscenza gli avrebbe impedito di adottare la prima tavola periodica di Mendeleev.
Se poi avesse letto l'articolo di Lewis sulla natura del legame chimico, conosciuto il contesto nel quale nacque, non avrebbe riproposto l'atomo cubico nel suo testo, né il legame dativo, ma avrebbe semmai fatto un percorso storico dove inserire anche l'atomo cubico e il legame dativo per far comprendere il cammino, tutt'altro che lineare, che ha portato all'evoluzione del concetto di legame chimico.
Infine se i concetti fondanti della meccanica quantistica fossero conosciuti nella loro dimensione storica, se vi fosse più consapevolezza della rivoluzione scientifica che essi segnarono e poi sopratutto del rapporto che c'è stato tra chimica e fisica quantistica della prima metà del ‘900, allora gli attuali libri di testo non proporrebbero quel pacchetto preconfezionato di cui abbiamo prima parlato.
Allora quello che occorre, e da cui non si può prescindere, è la conoscenza storico epistemologica dei contenuti della propria disciplina.
Prof. Roberto Poeti
(docente di Chimica Organica)
Allegati:
1° Alcune pagine fotocopiate del testo scolastico sul legame chimico
2° Alcune pagine fotocopiate del testo scolastico dove viene presentata la tavola periodica
3° Un articolo tratto dalla prestigiosa rivista di didattica della chimica " Journal of Chemical Education " del 1924 che presenta il legame chimico secondo Lewis
Qui sotto è riportata la tavola di Mendeleev del 1872
Qui sotto è riportata la tavola del testo di chimica 1960
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