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La chimica organica è nata ufficialmente nel 1807, quando il chimico Berzelius descrisse per la prima volta come tale la chimica riguardante il carbonio e i suoi composti. Il carbonio è uno degli elementi chimici della tavola periodica, esso è tetravalente, tende a formare lunghe catene ed è estremamente affine a se stesso. E' per via di queste sue caratteristiche che i composti del carbonio sono così numerosi: gli studiosi ne conoscono più di 10 milioni. Inizialmente si credeva che i composti del carbonio possedessero una ''forza vitale'' speciale, e che di conseguenza non fossero riproducibili in laboratorio: è questo il motivo della divisione tra chimica organica e inorganica. Anni dopo, nel 1800, Wohler, allievo di Berzelius, dimostrò che era invece possibile sintetizzare queste sostanze. Nonostante ciò, tutt'oggi si parla simbolicamente di ''chimica organica'', per non dimenticare l'importanza storica di questi studi.

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Ad oggi la chimica organica riveste un ruolo di importanza vitale in diversi settori.

In biologia, con gli amminoacidi, costituenti primari delle proteine, le proteine stesse, gli enzimi, i carboidrati (zuccheri), i lipidi (grassi), i neuromediatori (adrenalina, acetilcolina, dopamina), strutture che hanno il compito di tradurre il messaggio a livello delle terminazioni nervose, sono tutte molecole di natura organica.
Nei farmaci, la preparazione di medicamenti da parte dell’uomo risale fin dall’alba della sua storia, egli intuisce già dall’inizio che le piante contengono quelli che oggi chiamiamo “principi attivi”. Gli antichi romani, ad esempio, usavano succhiare la corteccia di salice allo scopo di alleviare il dolore, quest'ultima contiene una sostanza (anche se i nostri antenati non lo sapevano), l’acido salicilico, una molecola organica che, opportunamente modificata, è alla base della moderna aspirina.  Ad oggi intendiamo per “farmaco” un composto chimico, di origine naturale o sintetica, in grado di effettuare un’azione terapeutica, inducendo una modificazione a livello dei processi biologici, che grazie anche ai recenti sviluppi della biologia molecolare ha raggiunto livelli straordinari, soprattutto a partire dagli anni sessanta del ventesimo secolo.

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I polimeri sono delle macromolecole, che si formano dall’unione di molecole semplici chiamate monomeri.  Sono polimeri naturali l’amido e la cellulosa, appartenenti alla categoria dei polisaccaridi (cioè lunghi filamenti composti da zuccheri semplici) formati da lunghe catene di glucosio e molto diffuse nel regno vegetale. L’amido ad esempio si trova nelle patate e nei cereali, il glicogeno, (polisaccaride di riserva), si trova nei dei tessuti animali.

I polimeri sono l’essenza della chimica della vita (il DNA, le proteine, la cellulosa) ma rivestono anche una parte fondamentale nel progresso della tecnologia.

Oggi gran parte dei materiali che ci circondano sono costituiti da polimeri sintetici, i quali, hanno sostituito i più costosi materiali naturali. Es:
- POLISTIRENE (polistirolo espanso)
- POLIETILENE (isolanti, buste di plastica)
- POLIVINILI (colla, vinavil)

Ci sono poi polimeri conduttori usati nella fabbricazione dei microchips, polimeri rigidissimi o superflessibili (adatti all’industria aerospaziale e in quella automobilistica), polimeri elastici, polimeri resistenti alla fiamma, al calore e agli agenti chimici, polimeri conduttori, utilizzati nella preparazione delle batterie ricaricabili (come per i telefonini).
Poiché la maggior parte dei polimeri non sono "naturali", ma piuttosto sintetico, generalmente non sono biodegradabili. La fabbricazione di materie plastiche spesso implica l'uso di sostanze chimiche tossiche o nocive per l'ambiente, che se non smaltite nel modo giusto possono causare cambiamenti radicali della chimica del suolo, alterare il metabolismo delle piante causando la diminuzione della produzione di raccolto e possono inoltre causare molti problemi per la fauna selvatica che interagendo con loro, ne causa la morte se ingeriti.

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L’industria petrolchimica produce semilavorati dei quali i gas e le frazioni idrocarburiche del petrolio costituiscono le materie prime. Tra le principali troviamo il catrame, prodotto anche in Italia seppur in maniera insufficiente ai reali bisogni del paese. Queste materie prime derivanti dal petrolio si dividono in derivati di prima generazione (prodotti direttamente dal petrolio), e derivati di seconda generazione (prodotti dai derivati di prima generazione). I settori maggiormente sviluppati di questa industria sono quelli delle materie plastiche, della gomma sintetica, dei fertilizzanti azotati e delle fibre tessili sintetiche.

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Il petrolio è un liquido infiammabile, denso di colore marrone scuro o verdognolo, che si trova in alcuni punti negli strati superiori della crosta terrestre.
È composto da vari idrocarburi, in prevalenza alcani.

Il processo di produzione del petrolio avviene sotto la superficie terrestre, per decomposizione di organismi marini e di piante che crescono sui fondali oceanici.
La formazione del petrolio è un fenomeno iniziato molti milioni di anni fa, quando esisteva un'abbondante fauna marina, e che continua ancora oggi. I sedimenti depositati sul fondo degli oceani, accrescendo il loro spessore e dunque il loro peso, sprofondano nel fondale marino; a mano a mano che altri sedimenti si accumulano, la pressione su quelli sottostanti aumenta considerevolmente e la temperatura si alza di diverse centinaia di gradi. Il fango e la sabbia si induriscono trasformandosi in argillite e arenaria, il carbonio precipita, le conchiglie si induriscono trasformandosi in calcare, mentre i resti degli organismi morti si trasformano in sostanze più semplici composte da carbonio e idrogeno, gli idrocarburi appunto, per dare origine al petrolio greggio e al gas naturale.

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I combustibili sono sostanze chimiche che nel processo di combustione vengono ossidate e producono energia termica. Un particolare tipo di combustibili sono i combustibili fossili: gli idrocarburi. Essi sono a loro volta divisibili in tre ulteriori categorie: petrolio, carbone e gas naturali. Purtroppo, quando utilizziamo queste sostanze per ricavarne energia esse liberano CO2 e altri inquinanti. Tuttavia, a causa del costo ridotto rispetto alle fonti d’energia rinnovabile e alla maggior quantità d’energia prodotta continuiamo a utilizzarle. Il carbone è tra tutte la sostanza peggiore, è infatti da esso che derivano le principali emissioni di gas serra. L’esposizione prolungata ed eccessiva a questa sostanza può provocare ingenti danni alla salute, come, per esempio: attacco cardiaco, cancro ai polmoni e problemi respiratori. Il metano è al contrario, il combustibile meno nocivo all’ambiente, e avvalersi di questa sostanza potrebbe significare un abbassamento positivo nei valori di gas serra.