Seminari Integrati

 

Lunedì 15 luglio 2019, 10:30-13:00

Seminario integrato #1 Tavola Periodica: dalla visione di Mendeleev agli elementi high-tech

La Tavola Periodica: ieri, oggi e domani (R. Lanzetta – Dipartimento di Scienze chimiche, UNINA)

Verrà illustrata l’intuizione, la storia e l’evoluzione della tavola periodica degli elementi. Pur festeggiando i suoi 150 anni, la tavola periodica sintetizza in maniera rigorosa e completa tutti gli elementi presenti nel mondo minerale, animale e vegetale e in………tutto l’universo.

Il ruolo della Meccanica Quantistica nella Tavola Periodica (U. Scotti – Dipartimento di Fisica E. Pancini UNINA)

La Fisica Classica ha aperto una finestra sul mondo, ma non permette di comprendere le più elementari proprietà della materia e della radiazione. In questo intervento discuteremo in modo critico dei successi e degli insuccessi della fisica classica, con l’obiettivo di capire come la Meccanica Quantistica ne ha superato i limiti e ha permesso di rifondare la Fisica su basi più ampie. 

I giacimenti minerari: anomalie della distribuzione degli elementi nella Terra (N. Mondillo – Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Ambiente e delle Risorse, UNINA)

I giacimenti minerari sono accumuli naturali di minerali o metalli nella crosta terrestre che, per dimensione, concentrazione e localizzazione, sono sfruttabili con profitto. In questi depositi, gli elementi chimici di interesse economico raggiungono concentrazioni anche migliaia di volte superiori rispetto alla loro concentrazione media nella crosta terrestre. Ciò rende i giacimenti minerari delle importanti “anomalie” geochimiche naturali. Comunemente si distingue tra giacimenti di metalli nobili (oro, argento, platino), di metalli di base e industriali (rame, zinco, ferro, alluminio), e di minerali (diamanti, pietre preziose, minerali industriali), che derivano sia da processi genetici profondi (endogeni), che superficiali (esogeni).  Molti dei metalli menzionati sono utilizzati fin dagli albori della civiltà, sia per usi pratici che per fini estetici. I cambiamenti sociali e tecnologici verificatisi nell’ultimo secolo (ma soprattutto nell’ultimo ventennio), hanno prodotto, oltre che una forte crescita del consumo dei metalli storicamente più utilizzati, anche una forte domanda di metalli più “rari” (elementi delle terre rare, gallio, germanio, indio, cobalto, etc.), fortemente impiegati nell’industria high-tech. Essendo presenti in tanti strumenti di uso quotidiano (es. PC, tablet, smartphone, etc.), alcuni di questi metalli “rari” hanno un alto valore economico. Al fine di monitorarne le forniture, la Commissione Europea, sulla base dei consumi dei paesi membri e dell’evoluzione del mercato, stila dei rapporti biennali contenenti l’elenco dei metalli “rari” che sono “critici” per l’economia comunitaria – dei quali cioè, non possiamo fare a meno. Mantenere un costante approvvigionamento di queste (ed altre) risorse minerarie rappresenta una delle principali sfide del futuro, ed è bene essere consapevoli che la loro “disponibilità” dipende (spesso) da fattori di natura geologica.

 

Martedì 16 luglio 2019, 10:30-13:00

Seminario integrato #2 – Gli elementi: dalla loro nascita al loro ruolo sulla Terra

Gli alchimisti dell’Universo: le stelle  (S. Galano – Dipartimento di Fisica E. Pancini, UNINA)

Come si “creano” i diversi elementi esistenti in natura? E’ possibile trasformare un comune metallo o composto chimico, in uno di topo diverso, magari raro e prezioso come l’oro? Scienziati/Alchimisti hanno dedicato le loro vite alla ricerca di una risposta a queste domande, in tempi in cui i confini tra le diverse discipline scientifiche erano assai labili o inesistenti, ed esse si mescolavano con credenze superstiziose ed esoteriche. Sono stati necessari secoli di tempo, innumerevoli insuccessi e il lavoro di centinaia di ricercatori più o meno noti, ma, alla fine, grazie alle scoperte fisiche e astrofisiche realizzate nel corso del XX secolo le risposte sono arrivate. In questo seminario discuteremo di come la Fisica Moderna e l’Astrofisica hanno spiegato la creazione degli elementi presenti in natura, scopriremo come e dove nascono i diversi elementi e anche perché alcuni sono molto più rari di altri.

La mole come unità di misura: dalle masse atomiche alla costante universale dei gas (M. Iuliano – Dipartimento di Scienze chimiche, UNINA)

Giovedì 18 luglio 2019, 10:30-13:00

Seminario integrato #3 – Elementi ed ambiente

Ambiente e tavola periodica: un delicato equilibrio tra “buoni e cattivi” (C. Arena, A. De Marco – Dipartimento di Biologia – UNINA)

Gli ecosistemi sono sistemi aperti e dinamici che si autoregolano, scambiano energia e materia con l’ambiente circostante e funzionano grazie ad un flusso unidirezionale di energia ed al riciclo della materia. Flusso e riciclo sono fortemente interconnessi, e gli elementi non sono in una situazione statica ma si muovono continuamente attraverso i vari comparti ambientali (Biosfera, Idrosfera, Litosfera, Atmosfera) e all’interno di essi, cambiando forma chimica e stato di ossidazione. Questi cambiamenti ed il continuo riciclo rende gli elementi periodicamente disponibili nella giusta forma, nel momento e nella quantità più idonea ai produttori primari e ai consumatori, permettendo il mantenimento della vita sul nostro pianeta. Quantità superiori o inferiori al fabbisogno degli organismi possono, per esempio, causare effetti deleteri su metabolismo e crescita. Ad esempio, la carenza di nutrienti negli ecosistemi terrestri ed acquatici riduce la produttività primaria, mentre il loro eccesso causa esplosioni demografiche che destabilizzano gli ecosistemi stessi ed inducono eutrofizzazione. Determinati metalli pesanti (tra cui Pb, Cd, Hg), inoltre, sono coinvolti in particolari forme di inquinamento e possono indurre fenomeni di biomagnificazione, ovvero il progressivo incremento della concentrazione nei tessuti degli organismi lungo la catena alimentare, portando profonde ripercussioni nei livelli trofici più alti per esempio sulla salute umana, poiché l’uomo si trova al termine della catena alimentare. Durante questo seminario verranno trattate le principali problematiche derivanti da carenza o eccesso di nutrienti nel suolo, le conseguenze dell’accumulo di metalli pesanti nei diversi comparti ambientali, ed i rischi legati ai processi di magnificazione biologica in ecosistemi terrestri ed acquatici. La parte teorica sarà integrata con esperienze di campo e di laboratorio, che partiranno con il campionamento del suolo ed alcune analisi preliminari e proseguiranno con trattamento dei campioni in laboratorio fino alla illustrazione del funzionamento di alcuni degli strumenti utilizzati per determinare, sia nei tessuti vegetali che animali, nutrienti e metalli.

Viaggio nella tavola periodica tra elementi, salute e cose dimenticate (F. Aliberti – Dipartimento di Biologia – UNINA)

Fin dalle prime esperienze scolastiche sulla chimica, la tavola periodica rappresenta spesso una bella e colorata rappresentazione e nulla più; ovviamente con la fastidiosa complicanza di ricordare sigle e nomi dei vari elementi che la compongono. Solo con l’approfondimento degli studi, la tavola di Mendeleev ha assunto, per qualcuno, un significato scientifico. Ancor pochi si lasciano affascinare dalla storia degli elementi: dalla loro scoperta, spesso avventurosa e legata ai miti, dal loro legame con la storia e l’evoluzione delle società. Ogni elemento ha la sua logica peculiarità sia per la scoperta: casuale, romanzesca, alchemica, che per le storie a ciascuno legate: dalle cose meno note quali il problema dell’urina, delle giarrettiere, delle aringhe luminose a quelle storiche: Napoleone, la Bibbia, gli imperi antichi. A queste si intrecciano altre storie, tra salute, arte, e benessere, legate agli elementi ben ordinati nella tavola di Mendeleev ed ai loro sorprendenti composti. È un modo diverso di affrontare le basi della chimica riflettendo sulla preziosità di ciascun elemento nella relazione tra atomi, molecole cellule tessuti organismi ambiente fino agli effetti avversi o addirittura letali. Aprire una finestra in questo mondo variegato può ravvivare gli interessi scientifici e culturali nella formazione scolastica.

La Tavola periodica della vita: cicli biogeochimici nel Sistema Terra (D. Giovannelli, M. Parente – Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Ambiente e delle Risorse, UNINA)

La vita come la conosciamo è basata su un numero abbastanza ridotto di elementi. Questi elementi sono presenti in tutto l’Universo. Ma allora che cosa rende la Terra così speciale? Per sostenere la vita su tempi lunghi non basta che questi elementi siano presenti ma devono essere efficacemente riciclati. Sul nostro pianeta una complessa rete di processi biologici e geologici ha consentito di mantenere il pianeta abitabile e sviluppare una complessa biosfera attraverso circa di 4 miliardi di anni di evoluzione geobiologica.

 

Venerdì 19 luglio 2019, 10:30-13:00

Seminario integrato #4 Elementi e rappresentazione di strutture

Formalizzazione di strutture e funzioni di macromolecole biologiche attraverso il modello didattico delle Biotecnologie mediche (N. Zambrano – Dipartimento di Medicina Molecolare e Biotecnologie Mediche, UNINA)

L’approccio sperimentale alla didattica delle Scienze, frequentemente sacrificato nei percorsi liceali curricolari, trova un’occasione di rivitalizzazione nelle attività del tipo Alternanza Scuola Lavoro o nell’ambito di specifici progetti di Orientamento alle scelte universitarie e lavorative. Il seminario descriverà l’attuazione di un modello di apprendimento “a ritroso”, basato su attività seminariali e laboratoriali, proposto durante l’a.s. 2018-19 a numerosi studenti di Licei campani. A partire dalle ricerche che hanno condotto alla immunoterapia del cancro (Premio Nobel per la Medicina 2018 Allison-Onjo), il percorso ha inteso ripercorrere le tappe della scoperta, e declinarle in funzione strumentale alla formalizzazione di concetti di base dei programmi di Scienze.  Nell’esempio proposto, tali concetti riconducono alla struttura ed alle funzioni di proteine che controllano l’attività del sistema immunitario nei confronti delle cellule tumorali. Alla fine del percorso gli studenti esposti al programma hanno modellato e stampato in 3D le strutture proteiche, personalizzandole nella rappresentazione spaziale per evidenziare le porzioni rilevanti delle macromolecole coinvolte, utili ad eventuali applicazioni biotecnologiche.  L’intero percorso è stato infine presentato ad un pubblico di pari ed ai docenti accompagnatori nella fase dimostrativa dell’esperienza. L’estensione di tale modello alle diverse discipline scientifiche potrà rappresentare un valido modello di apprendimento  in grado di affiancare la didattica curriculare negli Istituti di Istruzione Superiore.

Modelli molecolari (I. Russo Krauss – Dipartimento di Scienze Chimiche, UNINA)

Nel corso del seminario verranno presentati diversi modelli molecolari. Si partirà dalla descrizione degli atomi e della loro struttura elettronica e si arriverà alla descrizione di molecole mediante l’introduzione del concetto di orbitale molecolare. Si passerà da molecole semplici a strutture complesse come le macromolecole biologiche, sottolineando l’importanza della forma nel definire le loro proprietà. In particolare si porrà l’attenzione sull’utilizzo di nuovi strumenti per la didattica della chimica, come risorse reperibili nel web e ancor più la grafica molecolare, introducendo così l’esercitazione di laboratorio, che prevede proprio l’utilizzo guidato di un software utilizzato per la visualizzazione di modelli molecolari di sistemi semplici e complessi.

La conoscenza in Matematica (S. Rao – Associazione Mathesis)

Si fornirà qualche commento (non esaustivo) alle classiche domande: che cosa studia la Matematica? In che modi lo studia e perché? Ha senso la distinzione fra Matematica pura e Matematica applicata? Le proposizioni matematiche sono della stessa natura di quelle delle scienze naturali (Biologia, Chimica, Fisica, …)? C’è qualche connessione fra questioni epistemologiche e didattica della Matematica?