Nascita della chimica e postulato di Dalton

La nascita della chimica e la teoria atomica di Dalton

Robert Boyle e l'inizio della chimica moderna

L'inglese Robert Boyle fu molto attivo in questo campo, e fu tra i primi ad applicare il metodo scientifico rigoroso allo studio della materia e delle sue trasformazioni, oltre che ad identificare la chimica come scienza. Torricelli e Boyle definiscono la chimica come scienza sperimentale.

La nascita della chimica

La nascita della chimica si deve a Lavoisier, considerato il padre della chimica moderna. Nonostante l'opera di numerosi emeriti studiosi, ancora alla fine del XVII secolo si consideravano validi alcuni concetti del tutto errati, come ad esempio la teoria del flogisto. Nel 1700 emerse la necessità di una teoria che riunisse le varie scoperte nel campo dei gas. L'uomo che fece questo lavoro fu Antoine Lavoisier, il quale demolì la teoria del flogisto con la sua legge di conservazione della massa nel 1789. Egli è considerato il padre della chimica moderna: fra i suoi meriti vi sono, oltre alla citata legge di conservazione (che demolì definitivamente l’alchimia), il metodo di lavoro (con attenzione alla purezza dei reagenti, e l'uso della bilancia di precisione), l'opera di nomenclatura di composti binari, la corretta determinazione della composizione dell'aria, l'analisi sulla composizione di grassi, oli e zuccheri, scoprendo la costante presenza di idrogeno, ossigeno e carbonio.

La teoria del flogisto

La teoria del flogisto, sostenuta da Stahl, si basava sull’osservazione sperimentale di quello che succedeva ad alcune sostanze, specialmente metalli, quando venivano riscaldati. In seguito al riscaldamento di un metallo si ha una formazione di un composto, la calce (una scoria): Stahl osservò che questa aveva una massa superiore rispetto al metallo di partenza. Effettuando il processo inverso, ovvero dalla calce al metallo di partenza (che non aveva più le caratteristiche di quello originale), in quest’ultimo veniva osservata una diminuzione di massa rispetto alla calce. Secondo Stahl, quindi l’alchimia, la variazione nella massa di questo metallo in calce e della calce in metallo era dovuta alla presenza, in alcune sostanze, di un particolare fluido chiamato flogisto. In altre parole, il misterioso flogisto sarebbe stato una sostanza, non meglio identificata, presente nei corpi combustibili od ossidabili, la quale, invece di possedere un peso, sarebbe stata caratterizzata da una “leggerezza”; per cui una sostanza, perdendo di flogisto, aumenterebbe di peso, come si può osservare nelle ossidazioni. Secondo l’alchimia, questo processo di variazione di massa delle sostanze combustibili era dovuta quindi a questo flusso di flogisto, ritenuto responsabile degli effetti termici delle trasformazioni chimiche, quali la combustione e la calcinazione.

Legge di conservazione della massa (o legge di Lavoisier)

Con Lavoisier, considerato il padre della chimica moderna, ci sarà l’abbandono dell’alchimia: riuscì, infatti, tramite esperimenti che seguivano il metodo scientifico, a dimostrare l’assenza di fondamento scientifico nelle teorie dell’alchimia e in particolare nella teoria del flogisto. Lavoisier arrivò a definire la legge di conservazione di massa perché continuò a fare quello che avevano fatto Torricelli e Boyle, ovvero analizzare la materia e le sue trasformazioni senza ricorrere a teorie astruse che spesso trascendevano quasi nella magia. Lavoiser quindi enuncia la sua legge nel 1789: nulla si crea, nulla si distrugge ma tutto si trasforma (la somma delle masse dei reagenti in una reazione chimica è uguale alla somma delle masse dei prodotti). Se ho dei reagenti in una reazione chimica, questi non possono né scomparire né comparire di nuovi, ma le specie chimiche che reagiscono tra di loro le posso trovare come prodotti combinati in altro modo: a sinistra e destra devo continuare ad avere gli stessi elementi nelle stesse quantità. Il metallo compare sotto un’altra forma, ma senza né creare né distruggere qualcosa. Ciò che succedeva ai metalli riscaldati era l’ossidazione.

Legge delle proporzioni definite (o legge di Proust)

Grazie agli studi di Lavoisier, altri chimici alla fine del '700 continuarono a fare esperimenti utilizzando il metodo scientifico: permette di analizzare in maniera scientifica le trasformazioni della materia, e ci si mette nelle condizioni di poter ripetere in laboratorio gli esperimenti cambiando una variabile per volta per dimostrare o meno una teoria. Viene quindi definita la legge delle proporzioni definite che, insieme a quella di Lavoisier, costituirà le basi della prima teoria atomica di Dalton: "Un composto puro, qualunque sia l’origine o il modo di preparazione, contiene sempre quantità definite e costanti degli elementi, proporzionali alla loro massa."

La teoria atomica di Dalton (postulato)

Le leggi di Lavoisier e di Proust rappresentarono la base sperimentale che permise a Dalton la riproposizione dell’ipotesi atomica come spiegazione dei fenomeni chimici. Tuttavia, non ci dice nulla sulla struttura dell’atomo.

• La materia è composta da particelle indivisibili chiamate atomi. Un atomo è una particella estremamente piccola che mantiene la sua identità durante le reazioni chimiche.
• Un elemento è un tipo di materia composto da un solo tipo di atomo. Tutti gli atomi dello stesso elemento hanno la stessa massa e le stesse proprietà.
• Un composto è un tipo di materia costituito da atomi di due o più elementi chimicamente uniti in proporzioni fisse. Due tipi di atomi in un composto si legano in proporzioni espresse da numeri semplici interi.
• Una reazione chimica è un esempio di trasformazione della materia, in particolare essa consiste nella ricombinazione degli atomi presenti nelle sostanze reagenti in modo da ottenere nuove combinazioni chimiche nelle sostanze formate dalla reazione (prodotti).
• Cambiano i legami

Dalton fu anche il primo ad introdurre i simboli atomici.