L'esperienza raccontata dalla prof.ssa Galetta

 

Prefazione
Prof.ssa Sara Galetta

Scrivere di scienza non è facile. Ci vuole curiosità e fantasia, ma soprattutto la capacità di tradurre in racconti un sapere scientifico che spesso viene letto come arido, freddo e tecnico.
I racconti che ha prodotto questa alchimìa sono frutto della loro esperienza e dei loro studi. Parlano di fisica, di chimica, di biologia. Di acqua e di luce, di animali e di mente umana, di sport e di come quello che studiano a scuola si ritrovi nella loro vita. Provano ad immaginare il futuro, a volte sfiorano le favole, accarezzano la fantascienza.
Pur senza aver indicato agli studenti un tema specifico, molte di queste storie ruotano intorno al tema della luce, intesa come fenomeno fisico ma anche chimico. Un fenomeno che incuriosisce tutti loro, meraviglioso e magico, è l'aurora: il bagliore verdeggiante degli ioni che attraversano la magnetosfera ai poli illumina queste storie, dalla prima all'ultima pagina, è insieme meraviglia e mistero, chimica e poesia. Il loro percorso narrativo, come quelle luci, percorre itinerari invisibili e inattesi, apparentemente casuali o irregolari, passando attraverso luminescenze, interconnessioni quantistiche e pagine di diario, per atterrare in episodi più concreti come le storie, reali e immaginarie, di chi ha fatto della scienza una scelta di vita. Forse qualcuno di loro farà sua quella scelta, nel futuro.
Siamo convinti che questa capacità di leggere, raccontare ed immaginare la realtà con gli occhi della scienza possa essere un valido aiuto per loro, oggi studenti, che abiteranno  il mondo e inventeranno la scienza di domani. Una capacità leggera, ispiratrice e illuminante come la luce dell'aurora.

 

Lettera aperta ai miei studenti, sulla chimica
Prof.ssa Sara Galetta

“Bellissima” dico, fra me e me, guardando la reazione che ho appena finito di bilanciare alla lavagna.
Mi sente solo Pietro, al primo banco, e commenta: “Certo che a definire bellissimo tutto questo ci vuole un bel coraggio!”. Vorrei rispondergli, ma la mia ora è quasi finita, in classe c'è il solito casino, non posso mettermi a discutere con lui adesso...Però quella frase mi resta in testa, ci ritorno ogni tanto, penso a una possibile risposta. Questa qui.

La chimica è come una lingua, il linguaggio universale che parlano le cose della natura. Dalle sostanze più semplici a quelle più complesse. Dall'idrogeno al DNA: dall'atomo più piccolo di tutti -un protone, un elettrone, un solo possibile legame – alla molecola più complessa che esista in natura, miliardi di atomi, miliardi di legami formano una sola molecola che, srotolata, in lunghezza potrebbe coprire la distanza dalla terra alla luna. La chimica spiega  perchè e come gli atomi reagiscano fra loro, dalle origini dell'universo fino al nostro mondo,  dalle sostanze inorganiche – l'acqua, i minerali – a quelle organiche, viventi, uomo compreso.
Faccio spesso un gioco,  quando inizio un nuovo corso di chimica con ragazzi che non l'hanno mai studiata prima: chiedo loro di scrivere alla lavagna i nomi delle cose che contengono sostanze chimiche. Poi dico di raggrupparle per tipi – gas, liquidi, solidi - oppure viventi e non viventi, o ancora sostanze che fanno parte dell'atmosfera, della litosfera, della biosfera. Quindi chiedo di pensare a quali siano le scienze che studiano queste cose o gruppi di cose. La geologia, la biologia, la fisica, la chimica. Dov'è la chimica? “La chimica è dappertutto!” mi sento spesso rispondere. Ed è vero. Le sue lettere – gli atomi- le sue parole – le molecole- ma soprattutto le sue frasi – le reazioni chimiche- sono scritte dappertutto, nel grande libro delle cose del mondo. Bisogna solo imparare a leggerle, e a scriverle. Questo si fa a scuola. Imparare a leggere e a scrivere, anche in chimica. Si chiama “alfabetizzazione culturale”, e si potrebbe dire anche “alfabetizzazione chimica”, secondo me.
Come ogni linguaggio, anche la chimica ha delle regole. Tante e spesso difficili, a volte noiose. Come la grammatica. “Fate l'analisi grammaticale della frase: Il mare è ...” dice la maestra alle elementari. Allora: “Il-articolo determinativo maschile singolare, mare – nome comune di cosa, maschile, singolare, è- voce del verbo essere, tempo presente, terza persona singolare...” I bambini si distraggono, qualcuno non capisce, qualcuno si annoia, qualcuno si chiede “Com'è il mare?”. Anche in chimica si potrebbe analizzare quella frase. Dunque: il mare è fatto d'acqua, due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, due legami semplici. La geometria della molecola, la forza dei legami, il legame idrogeno, le proprietà dell'acqua. Ci sono sali disciolti, quindi è una soluzione, qual’ è la sua concentrazione? Quale il pH? Quali reazioni chimiche avvengono in soluzione? Per rispondere bisogna conoscere le regole della grammatica della chimica. Atomi, molecole, come reagiscono fra di loro. Che noia tutte queste regole, da capire e da imparare. Ma se guardo il mare, e penso a quello che la grammatica -dell'italiano o della chimica - mi dice e mi spiega, a quello che mi permette di capire di ciò che sto guardando, allora diventa più interessante e più bella. L'importante è non perdersi il mare, com'è per davvero.

Penso che la chimica sia fra le discipline meno amate dagli studenti. Me lo dicono spesso. Credo  sia proprio questa una delle ragioni, il fatto che il più delle volte in classe ci si fermi all'analisi grammaticale, una cosa noiosa, arida e inutile, se fine a se stessa. Ma anche in chimica le regole non sono fini a se stesse. Servono a dare un senso alle cose, a conoscerle e capirle, per poterle leggere e scrivere. Per entrarci dentro e viverle.
Le frasi del libro del  mondo la chimica le scrive con le reazioni.
“Ma questa è letteratura chimica!” ha detto Leo  leggendo la reazione, lunghissima e difficile, del compito in classe. E' vero. Come in letteratura, bisogna leggere, tradurre, analizzare, cercare un equilibrio, ma soprattutto capire. Ogni frase rimanda a molte altre, scritte in altri libri, da conoscere e interpretare per arrivare proprio a quella frase lì, per sapere da dove viene e dove va, dove ci può portare. Per coglierne il significato, e la bellezza.
Infine in chimica si possono scrivere storie. Se le frasi sono le reazioni, le storie si scrivono in laboratorio, dove le reazioni prendono vita, diventano vere, si possono vedere, a volte da vicino, perfino toccare. Si possono ripetere mille e mille volte, come fanno i bambini a scuola quando chiedono alla maestra di raccontare di nuovo proprio quella storia che amano tanto. Quando si è diventati bravi, quelle storie si possono perfino inventare. Scrivere storie nuove partendo da quelle che altri hanno raccontato, provare a cambiarne un pezzo e vedere come vanno a finire. Usare gli strumenti che il laboratorio ci offre – i reagenti, i solventi, le apparecchiature- come fossero carta e penna, per scrivere cose nuove. Prova tu. Come gli esercizi in fondo ad ogni paragrafo del libro di chimica, che si intitolano “Prova tu”. Ma non solo sulla carta. Per davvero.
Il laboratorio si fa questo, esperienza, e pratica, della chimica e della vita.
Quindi, secondo me, la chimica è bellissima. Bellissima, anche se a volte difficile, proprio come la vita.

Molecole
Prof.ssa Sara Galetta

Prima ora di lezione in una classe nuova. L’insegnante di lettere è assente, sostituisco io che insegno scienze. Me l’hanno comunicato la mattina stessa, non ho una lezione pronta. Da dove cominciare? Penso alla molecola biologica più semplice che conosco. Disegno alla lavagna una molecola d’acqua. Un cerchio grande in alto e due piccoli in basso, abbastanza vicini. Sembra la faccia di topolino al contrario. Scrivo la lettera O di ossigeno in quello grande e due H di idrogeno in quelli piccoli.
Ne disegno un’ altra, questa volta con i tre pallini in fila, idrogeno-ossigeno-idrogeno.
“Qual è quella giusta?” chiedo.
“La prima , prof.” dice Mario, che oggi , seduto al primo banco, non sta dormendo, o pensando ad altro o scrivendo febbrilmente sms sul telefonino silenziato sotto il banco .
“Perché?”
Silenzio.  
In realtà Mario, che ricorda una figura vista l’anno scorso sul libro di testo,  sta pensando:
“…perché è uguale a quella disegnata sul libro”.
Ma non lo dice perché non sembra la risposta che mi aspetto.
Sono abituati così gli studenti. Cercano di darti sempre le risposte che ti aspetti, non tanto perché siano quelle giuste, ma perché è così che funziona, è questo il gioco delle parti che porta lo studente a prendere un bel voto e l’insegnante a sentirsi soddisfatto del risultato.
Ed io, pensando alle molecole d’acqua, che risposta mi aspetto? Mario, se avesse il libro, tenterebbe di sbirciare fra le righe del testo alla ricerca della risposta :
“…ciascun atomo di ossigeno è legato a due atomi di idrogeno con un legame covalente…”.
Troppo difficile. La seconda figura sembra più logica eppure è la prima quella giusta.
“Perché e così e basta. Insomma ce lo dica lei” osserva dalla terza fila Marco, alunno dogmatico per abitudine. Nel senso che lo abbiamo abituato noi, a prendere le realtà scientifiche come dati di fatto, verità assolute fuori discussione. Faccio finta di non aver sentito, e insisto:
“Se è vero quello che c’è scritto sul libro, allora perché gli atomi sono messi così, ad angolo, e non in fila?”.
Tacciono.
Cedo all’istinto dell’insegnante che mette in bocca la risposta allo studente e aggiungo:
“Ci sarà qualcosa che li spinge, che in qualche modo occupa quello spazio che sembra vuoto, intorno all’ossigeno?”.
Qualcuno annuisce.
“Che cosa?”
E qui mi riprometto di non andare oltre, fiduciosa nel lavoro di chi, prima di me, ha parlato loro di atomi e molecole, e scolpito nelle loro menti il concetto base che “…gli atomi sono le particelle elementari della materia. Essi sono costituiti da un nucleo, che contiene protoni e neutroni , e dagli elettroni che ruotano intorno al nucleo…”
Tacciono ancora.
Eppure, sono sicura, qualcuno deve averglielo spiegato, e lo sanno di certo. Ma non sanno dove andare a cercare quell’informazione che sarebbe utile per trovare la risposta giusta. Studiano una cosa, la imparano, e la mettono in un cassetto. Poi non ricordano in che cassetto l’hanno messa e, quando  serve, non la trovano. Non c’è da stupirsi, quante volte succede cercando di fare ordine? Allora andiamo a cercare quel cassetto. Dovrebbe esserci scritto sopra “atomi”, ci sarà un etichetta anche sui cassetti delle cose imparate...
Provo a pronunciare la parola magica:
“Pensate a come sono fatti gli atomi”.
Lucia si illumina. Il suo cassetto aveva un’etichetta ben in vista, messa lì da lei , che è una studiosa, forse aiutata da una brava insegnante.
“Gli atomi hanno un nucleo, con i protoni e intorno girano gli elettroni”. Brava Lucia. Siamo sulla strada giusta.
“Come faccio a sapere  quanti sono, gli elettroni e i protoni?”.
Qui ho un dubbio, chissà se in quel cassetto c’era anche qualche informazione sulla tavola periodica, magari in fondo in fondo, un po’ nascosta. Nessuna risposta, evidentemente no, non c’era o stava troppo in fondo.
Mi guardo intorno, e sulle pareti spoglie vedo appesa, vicino alla cartina dell’Europa durante il periodo napoleonico, una scolorita tavola periodica. Giorgio coglie il mio sguardo, è stato zitto fin ora ma ascoltava, con quel suo fiuto per il non detto.
“Guardo la tavola periodica” dice, infatti, sicuro di avermi beccato.
“Giusto.” confermo.
“…Sulla tavola periodica gli elementi sono ordinati in base al numero atomico crescente…” direbbe il libro, ma io lo chiedo a loro:
“Qual è il numero degli elettroni e dei protoni?”.
No, non spero che nel cassetto ci sia anche un’idea di numero atomico. Spero che fra i tanti numeri scritti sulla tavola qualcuno si accorga del numero scritto in rosso, in alto, un po’ più grande degli altri.
Se ne accorge infatti Luisa: “Quello rosso!”.
“Esatto. Quindi , quanti elettroni ha un atomo di idrogeno,?”.
L’idrogeno è facile da trovare, primo in alto a sinistra, il principio di tutto.
“Uno” legge Giulio, seduto nel banco sotto la tavola periodica.
“E l’ossigeno?”
Giulio , avvantaggiato dalla posizione, scruta la tavola , ma l’ossigeno se ne sta nascosto in seconda fila.
“Leggiamoli tutti”.
“Tutti??”.
“Comincia dall’inizio, quando trovi l’ossigeno ti fermi”.
“Allora. Idrogeno…uno. Elio…due. Litio …tre. Berillio…quattro. Ma sono in ordine!”
“Si. Vai avanti.”
“Boro…cinque, Carbonio…sei, Azoto…sette, Ossigeno ..otto!” esclama , contento di non aver dovuto leggere tutta la tavola.
Ostica per gli studenti ma rassicurante per chi insegna, la tavola periodica. Con quel senso di ordine che sempre infonde nel mettere in fila gli elementi in base al dato più semplice, il numero atomico: protoni o elettroni. Elementi che in natura se ne stanno lontanissimi sono li’ seduti vicini, in fila col loro numero in mano. Oppure , pur essendo spesso legati , come il nostro idrogeno con l’ossigeno delle molecole d’acqua, nella fila sono lontani. E’ come un dizionario, la tavola periodica, per un chimico. Lo spiego spesso ai miei studenti, ma questa volta no, voglio arrivare da un’alta parte.
“Conoscete un modo per rappresentare gli elettroni dello strato esterno di un atomo?”
Disegno alla lavagna una H di idrogeno con un puntino sopra, il suo unico elettrone.
“Ma si, è la formula di Lùis” dice Mario.
“…la formula di Lewis rappresenta gli elettroni dello strato più esterno utilizzando dei punti scritti intorno al simbolo dell’elemento, dall’alto in senso antiorario, fino ad un massimo di otto…”
“Vieni alla lavagna, Mario, prova a scrivere le formule di Lewis dei primi otto elementi, quelli che ha letto Giulio”.
Mario sta pensando fra se che poteva pure starsene zitto, mentre viene un po’ controvoglia alla lavagna. Gli porgo il gessetto. E’ un gesto che mi piace. Anche in una scuola di pochi mezzi, di solito, il gessetto c’è. A volte è l’unico strumento dell’insegnante, insieme alla lavagna, che però sta fissa al muro, non si può giocarci più di tanto. Il gessetto invece , lo puoi prendere, rompere -perché intero scricchiola e fa rabbrividire gli studenti- si usa per scrivere e disegnare alla lavagna ma resta in mano nel gesticolare durante le spiegazioni, e quella sua polvere bianca rimane appiccicata un po’ dappertutto. Sulla cattedra, fra le pagine del quaderno e del registro, sulla cartella, sui vestiti -guai a vestirsi di nero!- e, soprattutto, sulle mani. Nel dare il gesso ad un alunno, sento di mettergli in mano un pezzo del mio lavoro, un oggetto prezioso , un mezzo e un simbolo insieme. E’ un gesto che dice molto, scambia i ruoli, mette lo studente al centro, con gli strumenti di lavoro che abbiamo saputo dargli, e lo invita  a provare, a fare da sé. Con l’insegnante accanto, che osserva. Faccio così anche con Mario, nel dargli il gesso mi sposto in po’ di lato, girata di fianco. Ora al centro c’è lui, che mi guarda interrogativo . “Giulio, per favore, rileggi i numeri atomici che hai letto prima, così Mario può rappresentare gli elettroni con le formule di Lewis. L’idrogeno l’ho già scritto io”.
Giulio legge:
“Elio, due.”
Mario, ancora un po’ dubbioso prova a scrivere la  formula. He, simbolo dell’elio, con due pallini. Mi guarda.
“Bene. Hai riempito il primo livello elettronico con due elettroni.” §
Fra me e me penso che potrei dire:
“…Ora devi rappresentare il secondo, quindi al numero che dice Giulio devi togliere due elettroni, perché la formula di Lewis rappresenta solo il livello più esterno…”.
Ma quei devi non mi piacciono. Aspetto. Vediamo se si aggiustano fra di loro.   
Giulio continua: “Litio, tre”.
Mario esita un attimo, poi scrive il simbolo del litio, Li, con tre pallini. Mi guarda ancora. Io ricambio lo sguardo, poi guardo la classe.
“E’giusto?” chiedo.
Se ho fatto la domanda, evidentemente no. Qualcuno scuote il capo, poco convinto.
“Cosa succede fra l’elio e il litio, sulla tavola?”
Qualcuno pensa a strane reazioni e complicatissime formule chimiche. Mario dice, semplicemente:
“Succede che va a capo”
“Allora vai a capo anche tu. E ricomincia da capo anche a disegnare gli elettroni”
Mario cancella il simbolo del Litio e lo riscrive sotto quello dell’idrogeno. Al posto dei tre pallini di prima ne disegna solo uno. Adesso è giusto, sono tradita dalla mia stessa espressione compiaciuta.  Però Mario ha capito, questa volta e la tavola periodica gli è stata utile.
Ci torneranno, sulla tavola periodica. Ci torneranno come si ritorna fra le pagine di un vocabolario, nel tradurre un testo. Lo sa bene chi ha fatto una versione dal latino, che ci sono pagine del vocabolario più consumate di altre. Quelle dove ci sono le parole più comuni, oppure certi verbi che sempre ritornano, nei testi di Cicerone o Sallustio. Così è anche per la tavola periodica. Bisogna tornarci spesso fra quelle righe, percorrerle da sinistra a destra -i periodi- e dall’alto in basso -i gruppi-  per dare un senso a quei numeri, riconoscere regolarità e simmetrie, capirne il senso, la struttura, la forma. Riuscire a vedere un significato in un “a capo”, come ha fatto Mario, per istinto. Perché lo aveva già fatto Mendeleev, e lo stesso ha  fatto lui.
Adesso può andare avanti da solo, e infatti scrive berillio, Be, con due pallini, poi Boro, B, con tre, carbonio, C, con quattro pallini sui quattro lati. Si ferma, lo spazio sembra tutto occupato.  Eppure il periodo non è finito, e Giulio insiste:
“Azoto, sette”.
Sette meno due fa cinque. Mario deve sistemare cinque pallini su quattro lati.
“Continuo?”
“Continua.”
Mario ci pensa un po’ su, sta studiando dove mettere quel quinto elettrone. Ha qualche ricordo delle formule di Luis, come le ha chiamate lui, però … Poi decide, si butta. Ricomincia da capo e mette un secondo pallino sopra quello in alto. Originale, ma il concetto di doppietto elettronico c’è.
“…ogni orbitale può essere occupato da un doppietto elettronico, cioè da un massimo di due elettroni aventi spin opposto...”
“E’ giusto, anche se per convenzione i due elettroni si scrivono affiancati e non un sopra l’altro” dico. Poi guardo Giulio, che si sente chiamato in causa e continua:
“Ossigeno -finalmente!-otto”.
Sempre meno due, sei.
Mario che ormai ha capito, scrive una bellissima formula di Lewis. Ed eccolo lì, l’ossigeno, una O tonda con due pallini sopra, due a sinistra, uno a destra e uno sotto. Simmetrico ed asimmetrico insieme. “Bravo. Hai capito? Avete capito?” Mario si. Giulio anche. E gli altri?.
Ora possiamo continuare, manca pochissimo. Possiamo chiederci dove agganciare i due idrogeni all’ossigeno, e parlare di legami chimici. Poi osservare lo spazio che occupa ciascun doppietto elettronico ed arrivare a concludere che anche i doppietti liberi occupano spazio e per questo la nostra molecola rimane così, piegata, ad angolo…
Campanella.
Tutti si alzano, qualcuno saluta, qualcuno si prepara ad uscire. Io resto lì, con le mie molecole d’acqua e formule di Lewis alla lavagna. Alla domanda iniziale non abbiamo dato risposta, c’era troppa strada da percorrere o ripercorrere. A scuola si dice “ripassare”, che sta per passare di nuovo, passare dove si è già passati da soli o con altri, rifare una strada già percorsa cercando riferimenti noti e magari scoprire qualcosa di nuovo. Anche, guardare la realtà rifacendo i passi di qualcun altro, usando gli strumenti, le formule che ci ha lasciato, traccia del suo lavoro e filo logico dei suoi pensieri. Come Mario, Giulio e gli altri hanno fatto con Lewis, Mendeleev e la tavola periodica.
Spengo la luce, chiudo la porta. Ho ancora un po’ di polvere di gesso sulle dita.

Autore: Prof.ssa Sara Galetta

Docente del Liceo "Aldo Moro" di Rivarolo (TO)