La chimica? È affascinante come la Divina Commedia

Se parlare della bellezza non è mai facile e parlare dell’infinitamente piccolo è complicato, parlare della bellezza e dell’infinitamente piccolo con riferimento alla Chimica può sembrare un’impresa disperata perché la Chimica ha una brutta fama. La Chimica, invece, non è quella «cosa» malvagia dalla quale ci dicono di stare alla larga; non è neppure quella materia scolastica astrusa che turba i sonni di molti studenti. È una scienza importante, utile e bella.
In tutte le sostanze esistenti in Natura o prodotte dall’uomo si trovano uno o più costituenti fondamentali chiamati elementi: sono circa un centinaio e i loro nomi in molti casi ci sono familiari: idrogeno, ossigeno, carbonio, ecc. La più piccola particella di un elemento è il suo atomo. Gli atomi sono oggetti piccolissimi: hanno dimensioni inferiori al nanometro, che è la miliardesima parte del metro. Gli atomi non se ne stanno isolati, ma tendono a combinarsi dando origine alle molecole, che costituiscono tutto ciò che ci circonda. Per conoscere come è fatto e come funziona il mondo bisogna quindi conoscere la Chimica, la scienza che studia le molecole.
Quello delle molecole è un universo misterioso e affascinante. Nel suolo, nei mari, nell’aria, negli organismi vegetali ed animali, si trovano non solo un gran numero, ma anche una grande varietà di molecole. Per lungo tempo il ruolo della Chimica è stato essenzialmente quello di scoprire come sono fatte le molecole che costituiscono le sostanze naturali e capire quali sono le loro proprietà. Poi, a mano a mano che sono stati svelati i segreti della Natura, i chimici si sono accorti di poter sintetizzare molecole di ogni foggia e dimensione che non esistono in Natura. Pertanto, al chimico esploratore della Natura si è affiancato, sempre più frequentemente, il chimico inventore.
Quando due molecole si incontrano, a seconda delle loro proprietà possono ignorarsi oppure interagire. Usando termini informatici, si può dire che ogni molecola contiene specifici «elementi di informazione»: esistenza di cavità o protuberanze, presenza di cariche elettriche, di certi atomi o gruppi di atomi, ecc. L’insieme di questi elementi di informazione costituisce un «programma» in quanto esprime le potenzialità che la molecola ha di interagire con altre molecole, cioè col mondo circostante. Quando una molecola incontra («conosce») un’altra molecola, l’esito dell’incontro dipende dal «programma» di cui ogni molecola è dotata. Se i due «programmi» non sono compatibili, le due molecole si ignorano; se invece sono compatibili, cioè se le proprietà delle due molecole sono complementari, l’incontro può concludersi con una associazione. La caratteristica delle molecole di ricercarsi, riconoscersi e associarsi ha suggerito l’idea che anche per le molecole si possa in qualche modo parlare di sociologia («sociologia molecolare»).
La capacità della Chimica di fornire molecole «su ordinazione» apre nuove prospettive in vari campi della scienza e della tecnologia. Fin dagli albori della civiltà l’uomo ha operato su materiali di vario tipo lavorandoli, trasformandoli e forgiandoli per trasformarli in oggetti utili. Oggi il chimico può operare con le stesse modalità di un ingegnere, può fare cioè della tecnologia a livello molecolare: è la nanotecnologia. La ricerca in questo campo ha già permesso di ottenere tutta una serie di dispositivi e macchine di dimensioni nanometriche: ad esempio, fili capaci di condurre elettroni o energia, elementi di memoria, porte logiche e anche sistemi capaci di compiere movimenti meccanici (motori lineari o rotanti, navette, ascensori) sotto l’impulso di stimoli luminosi, chimici o elettrici.
Nel mondo nascosto delle molecole si incontrano molti concetti fondamentali della scienza, ma, soprattutto, si scoprono i segreti della materia che ci circonda e del nostro stesso corpo. Chi non conosce l’affascinante mondo delle molecole non soltanto ha una profonda lacuna scientifica, ma ha perso anche una grande occasione di contemplare la complessità e l’ordine del creato, di cogliere il bello e di emozionarsi. Al giorno d’oggi, non conoscere il mondo delle molecole è un «peccato» altrettanto «grave» quanto non aver mai letto la Divina Commedia.

*Dipartimento di Chimica«Giacomo Ciamician»,
Università di Bologna