È uscito il nuovo numero della rivista CnS – La chimica nella scuola, la rivista della Società Chimica Italiana. A pagina 17 si trova un articolo di Giovanni Villani, ricercatore del dipartimento di chimica dei composti organometallici del CNR di Pisa, dedicato ai concetti di forma e struttura in chimica.

Villani parte da una considerazione:

I concetti di “struttura” e di “forma” molecolare sono utilizzati in tutti gli ambiti della chimica e spesso sono considerati come sinonimi. Tali non sono e questo può generare confusione nell’insegnamento della chimica.

La differenza, che agli studenti sfugge è questa:

La struttura molecolare ci dà le informazioni sull’organizzazione interna delle interazioni tra i costituenti atomici di una molecola. In particolare, tale concetto si rapporta al concetto di legame chimico.

La forma di un oggetto macroscopico è identificata dalla sua superficie esterna e, […] nel caso di una molecola, la sua superficie esterna di contorno può essere identificata solo facendo riferimento ad un modello, introdotto per mettere in evidenza particolari proprietà della molecola.

Quindi studiare la struttura molecolare significa studiare le proprietà chimico-fisiche che la caratterizzano: la disposizione degli atomi, le interazioni tra che instaurano e che non instaurano, la distribuzione delle cariche. C’è però un aspetto da non trascurare:

Essendo il concetto di struttura molecolare un descrittore dell’interno di una molecola, tale concetto dipende poco dall’ambiente in cui la molecola è situata. […] Una caratteristica importante della struttura molecolare è che essa ha una certa resistenza all’ambiente: non si modifica sotto l’effetto di una piccola perturbazione ambientale.

Al contrario, la forma dipende in gran parte dall’ambiente in cui si trova una molecola. In base alle proprietà chimico-fisiche, la molecola interagisce con l’ambiente e assume una forma diversa. Per fare un esempio possiamo prendere qualunque molecola biologica: se un fosfolipide viene messo in un ambiente ricco di acqua, si posizionerà in un certo modo, mentre se viene messo in un ambiente povero d’acqua si posizionerà in un altro.

Possiamo introdurre e specificare questa differenza all’inizio del percorso di chimica. Per esempio, quando parliamo del termine “modello” possiamo fare questo esempio concreto. Oppure quando parliamo di legami atomici e forze intermolecolari. In base al modello scelto possiamo aiutare gli studenti a capire l’essenza di certi concetti chimici importanti (come la reattività delle molecole e l’elettrochimica).

È il caso della struttura delle proteine, citata anche da Villani nel suo articolo. La struttura di una proteina può essere primaria, secondaria, terziaria e quaternaria e in ciascun caso si possono individuare proprietà diverse. La forma può variare in base alle condizioni ambientali: una proteina denaturata ha una forma e delle caratteristiche molto diverse da una proteina attiva. Il caso dell’emoglobina è il più semplice perché ha tutti e quattro i tipi di struttura, ma possiamo vederla in modi molto diversi.