Appunti per l'esame di Materiali per il design

La chimica studia la struttura, la composizione e la trasformazione(reazioni chimiche)

della materia e della energia associata a queste trasformazioni, ovvero tutto ciò che

occupa spazio ed è dotato di una massa e di un volume proprio.

Essa è basata sul metodo scientifico col quale si indagano i processi chimici attraverso

analisi e sintesi, andando a manipolare la materia con quantitativi di energia non

troppo elevati: vediamo il seguente schema energetico. La materia si divide in:

miscele(omogenee o eterogenee), e sostanze. Una miscela può trasformarsi in

sostanza attraverso 3 tecniche fisiche: la centrifugazione, la distillazione o la

filtrazione. Le sostanze si dividono a loro volta in composti(molecole), come anidride

carbonica, acqua, sale e zucchero. E in elementi come molecole o atomi, come oro,

carbonio ossigeno e mercurio.

Gli elementi chimici naturali sono 96, mentre ne sono stati preparati artificialmente 21,

per un totale di 118 elementi chimici attualmente noti.La reazione chimica è la

trasformazione dei reagenti in prodotti o di prodotti in reagenti. I regenti sono un

insieme di elementi opportunamente raggruppati, mentre i prodotti fa parte dello

stesso insieme di elementi ma diversamente raggruppati.

PLATONE E LA GEOMETRIA

Le strutture geometriche dei solidi platonici sono il modo geometrico, la forma con cui

la materia si organizza e si presenta ai nostri sensi. I solidi platonici possono essere

risolti nei triangoli base (isoscele rettangolo ed equilatero) che li costituiscono e con

cui possono essere convertiti gli uni negli altri.Le più piccole particelle di materia,

essendo triangoli, sono forme matematiche, come appaiono essere le numerose

particelle elementari in cui la materia appare oggi divisibile senza limiti.I solidi regolari

possono essere scomposti nei triangoli costituenti e ricomposti a partire da essi. In tal

modo Fuoco, Aria e Acqua possono essere trasformati l’uno nell’altro.Il tetraedro è il

fuoco, l’ottaedro l’aria, l’icosaedro l’acqua e il cubo la terra. La natura è uguale alla

matematica che a sua volta è uguale alla geometria. La sezione aurea è un numero

irrazionale pari a 1,6180339, si incontra ovunque nella Natura. Caratterizza le

proporzioni dimensionali con cui la materia animata e inanimata si manifesta ai nostri

sensi. Per questa ragione, l’uomo ha sempre cercato di riprodurre tale proporzione

nelle sue opere, al fine di infondere in esse l’idea del Bello e dell’Armonia, imitando

l’operato del Principio Creatore.

NUMERO D’ORO E MATEMARTICA

La successione o serie di Fibonacci 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89…

condizioni iniziali: F0 = 0 ; F1 = 1

relazione ricorsiva: F n = F n-1 + F n-2 per n >1.

Secondo Platone c’è un solo modo e di tutti il più bello e armonioso con cui

suddividere un segmento in due parti producendo così naturalmente dall’uno (Dio) la

molteciplità (manifestazione creata). Si tratta del segmento diviso in accordo alla

divina proporzione. Questo è anche il modo con cui in Natura si produce il molteplice a

partire dal principio uno e dalla Diade “Grande-e-Piccolo” (cause formale e materiale

efficiente di tutte le cose, tramite i Numeri Ideali e gli Enti Matematici): la riproduzione

cellulare deve obbedire a tale elemento geometrico di proporzione, come vedremo

indagando i Regni minerale, vegetale e animale.

NUMERO D’ORO E GEOMETRIA

Il dodecaedro è costituito da 12 pentagoni regolari. Le diagonali di ciascun pentagono

si intersecano determinando rapporti aurei. Incrociandosi, tali diagonali determinano la

stella a cinque punte che è simbolo del rapporto armonioso consentito dalla sezione

aurea.

Il numero è essenza di tutte le cose, ogni aspetto del reale viene ricondotto ad una

reciproca relazione o armonia di quantità numerabili. La spirale logaritmica: la crescita

del raggio per unità angolare è proporzionale al raggio stesso, cosicché la distanza tra

le volute aumenta continuamente. Quando i tre raggi AM, BM e CM formano degli

angoli uguali, il raggio centrale BM è medio proporzionale tra il più piccolo AM e il più

grande CM.La spirale volumetrica: si fa crescere anche l’altezza con la stessa legge

matematica applicata al raggio conduttore.

NUMERO D’ORO E NATURA

Le dimensioni delle piante si presentano come i numeri della serie di Fibonacci 0, 1, 1,

2, 3, 5, 8, 13, 21, …

Se misuriamo lo stelo di una pianta da un germoglio all’altro, troviamo che queste

lunghezze stanno fra loro come i numeri di Fibonacci. Troviamo la sezione aurea nelle

dimensioni di molte foglie, ad esempio in quella di rosa: la larghezza della foglia è

sezione aurea della lunghezza. La fillotassi è il fenomeno per cui le foglie e i rami si

dispongono in maniera rotatoria, tracciando un’elica immaginaria intorno al fusto. In

questo modo possono avere la massima esposizione al sole, alla pioggia e all’aria.

Possiamo osservare che le foglie delle piante crescono seguendo una spirale nella

quale il rapporto tra la curvatura e il passo è pari a 0,618 = φ . Il rapporto aureo si

riscontra anche negli animali.

IL “GRANDE-e-PICCOLO”

Il modello atomico planetario di rutherford e Bohr. La struttura atomica analogica a

quella del sistema solare. La Diade di “grande-e-piccolo” agisce sulla materia sensibile

inducendo negli opposti un comportamento analogico, come accade con la diade

“caldo-e-freddo”. Questo era già stato predetto tra il 1450 e il 1650 da Niccolò

Copernico, Giordano Bruno, Giovanni Keplero e Galileo Galilei.

Giordano Bruno pose le basi filosofiche della Rivoluzione astronomica che superò

definitivamente la concezione aristotelica-tolemaica. Egli difese la teoria di Copernico,

secondo cui è la Terra a girare intorno al Sole, ma andò ben oltre: egli fa saltare i

confini del mondo che Copernico considerava finito. Il nostro sistema planetario, che è

eliocentrico, è un'infinitesima parte dell’universo che è costituito da infiniti mondi,

ciascuno con il suo sole e i pianeti; perciò nell'universo infinito ci sono infiniti mondi e

infiniti soli. Nell'Astronomia nova, pubblicato a Praga nel 1609, Keplero enuncia due

delle tre leggi che portano il suo nome. La terza legge compare nel Harmonices mundi

libri quinque del 1619.

LE 3 LEGGI DI KEPLERO

rappresentano un modello di descrizione del moto dei pianeti del sistema solare:

1)L’orbita descritta da ogni pianeta nel proprio moto di rivoluzione è un'ellisse di cui il

Sole occupa uno dei due fuochi.

2)Durante il movimento del pianeta, il raggio che unisce il centro del Pianeta al centro

del Sole (raggio vettore) descrive aree uguali in tempi uguali.

3)Il quadrato del periodo di rivoluzione di un pianeta è proporzionale al cubo della sua

distanza media dal Sole.

Secondo Keplero, luce, calore, moto, armonia dei moti sono la perfezione del mondo e

hanno un analogo nelle facoltà dell'anima. Le stelle fisse funzionano come una "pelle"

protettiva che trattiene il calore del Sole. Questi è la causa del moto dei pianeti,

poiché ruotando su di sé, trascina gli altri corpi. Mentre le prime due leggi di Keplero

furono enunciate in un classico libro di astronomia, la terza, invece, fu inserita in un

testo che si occupava anche di musica e di astrologia e che era denso di temi

pitagorici. Keplero, convinto che Dio non fosse solo geometra ma anche musico,

sostenne l’idea che la musica e il sistema solare fossero manifestazioni della stessa

armonia; quasi come se le posizioni dei vari pianeti, similmente ai testi di un

pianoforte, dovessero corrispondere alle note. In definitiva, al movimento di

rivoluzione dei pianeti attorno al Sole è associata un’onda armonica analoga a quella

prodotta dagli strumenti musicali.

LEGGE DI LAVOISIER

La somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti: 2 g

di Idrogeno + 16 g di Ossigeno = 18 g di Acqua

LA MASSA

La materia possiede una MASSA. Ogni porzione di materia sulla superficie della terra,

per effetto della forza di gravità, è attratta verso il centro della terra ed ha un peso.

Peso = m x g (Legge di Newton).

LEGGE DI PROUST O LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE

Un composto chimico è formato da elementi sempre nella stessa proporzione in peso,

indipendentemente da come sia stato sintetizzato,

LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE

Se due elementi formano più di un composto, le differenti masse di uno che si

combinano con la stessa massa dell’altro stanno tra di loro come numeri piccoli interi

TEORIA ATOMICA DI DALTON

Esistono atomi indivisibili.Atomi di diversi elementi hanno masse differenti. Gli atomi si

combinano secondo numeri interi per formare i composti. Determinazione simultanea

di masse atomiche relative e di formule chimiche Dalton ricorse alla regola della

massima semplicità: Le molecole sono molto semplici e la combinazione di atomi 1:1

deve sempre esistere.

LEGGE DI AVOGADRO

Volumi uguali di gas, alla stessa pressione e temperatura, contengono ugual numero di

molecole.

Il numero di Avogadro è il numero di atomi contenuti esattamente in 12g di 12^C. Il

numero di Avogadro è definito relativamente al 12C perchè nel 1961 si è scelto tale

isotopo come riferimento delle masse atomiche relative, cioè si è deciso di usare una

scala di massa atomica in cui si pone la massa di 12C pari a 12.

La massa in grammi di N atomi di ogni elemento è numericamente uguale alla sua

massa atomica relativa. La stessa cosa vale per le molecole.

ATOMI, MOLECOLE E IONI

NUCLEO= possiede praticamente tutta la massa dell’atomo ed è formato da protoni

(carica positiva) e da neutroni (nessuna carica), che hanno massa molto simile. Ernest

Rutherford fece collidere particelle alfa contro un sottile foglio di oro ed osservò le

particelle diffuse.

Rutherford postulò l’esistenza di un nucleo molto piccolo con gli elettroni diffusi intorno

a grandi distanze. La maggior parte del volume di un atomo è spazio vuoto.

ELETTRONI= hanno una massa praticamente trascurabile rispetto a quella di protoni e

neutroni ed hanno carica negativa. Ruotano intorno al nucleo

ATOMO= Modello a panettone di Thompson. Una sfera di materia carica positivamente

contenente gli elettroni carichi negativamente

RADIOATTIVITÀ

L’emissione spontanea di radiazioni da parte di un nucleo instabile. Scoperta da Henri

Becquerel. Studiata da Marie e Pierre Curie. Ernest Rutherford individuò 3 tipi di

radiazioni nucleari: – Particelle ALFA – Particelle BETA – Raggi GAMMA

PARTICELLE SUBATOMICHE

Protoni ed el