Appunti di Storia della Chimica

(con qualche correzione della redazione di Minerva)

 

Indice

 

        Premessa

                            Cosa è la chimica

                            Il metodo storiografico

        L'alchimia

        Verso la nascita della chimica scientifica

                            La teoria del flogisto

        La chimica pneumatica e l'opera di Lavoisier

        Le leggi stechiometriche e la nascita della teoria atomica

        I grandi risultati della chimica dell'Ottocento

                        Gli sviluppi della chimica organica

                        Il sistema periodico e la scoperta di nuovi elementi

        Bibliografia

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Premessa

 

La chimica è:

 

1.      un’attività conoscitiva, cioè l’insieme di procedure che ci permette di conoscere

2.      l’insieme di conoscenze, cioè l’insieme linguistico, scritto, orale e pratico

 

E’ un modo di conoscere che distingue il chimico da altri ricercatori.

 

Nell’attività di ricerca si può incontrare una conoscenza non facilmente esprimibile, ad esempio un’attività manuale non è sempre facile da descrivere, è meglio illustrarla a livello iconografico; così, analogamente, per molti concetti come “valenza”, “legame chimico”, “composti metallorganici” non esistevano dei termini appropriati quando si è cominciato ad individuarli, e quindi si è dovuto 'inventare' i segni lingustici corrispondenti ai concetti, spesso ricorrendo a parole già in uso con altri significati.

 

Come storici è più facile studiare l’insieme delle conoscenze che non l’attività conoscitiva che ha portato alla conoscenza.

 

La chimica è anche:

 

1.      istituzione accademica, cioè persone retribuite per insegnare ciò che sapevano

2.      disciplina scientifica; da quando si è distinta dalle altre, cioè da quando il campo delle sue ricerche è descrivibile in un ben determinato dominio, la chimica è la scienza che studia le trasformazioni delle sostanze e interpreta i meccanismi di trasformazione.

 

I confini della chimica si sono spesso intersecati con altre discipline, medicina, botanica, zoologia, fisica e le varie discipline hanno trovato mutuo vantaggio da queste ricerche.

E’ importante ricordare che lo sviluppo della chimica è strettamente legato al mondo della produzione; è proprio l'utilità della chimica a certe attività ad aver contribuito al suo sviluppo in certe regioni, ad esempio in Svezia con l’industria mineraria e metallurgica.

 

La storiografia ha sempre trascurato nei suoi studi il mondo della produzione, almeno fino a 30-40 anni fa, ed è questo uno dei motivi per cui i chimici non sono mai stati al vertice del mondo scientifico.

 

    La storia della chimica classica 1750-1900

 

Con il termine "classica" s’individua una chimica basata interamente sullo studio delle reazioni chimiche con una procedura 'omogenea', ossia consistente principalmente nell'indagine quantitativa in laboratorio di reazioni chimiche.

 

Ma per comprendere il pensiero dei vari ricercatori è necessario inquadrarli nel contesto storico in cui hanno operato, e fare riferimento alle basi teoriche di partenza.

 

            Il metodo  storiografico

 

La storia ha sempre un inizio ed una fine ed occorre definire l’arco di tempo in cui si svolge il racconto ed riuscire a definirne gli aspetti salienti, qui cominciano le difficoltà.

 

Evento storico: è spesso difficile da definire perché frutto di altri sottoeventi, esempio il congresso di Karlsruhe è fatto anche di riunioni ristrette, cene, ecc., per questo motivo è più corretto parlare di processo storico.

 

Periodizzazione: è un aspetto della ricerca storica ricco di arbitrarietà, dipende cioè dalle ideologie, filosofie, dei singoli e del periodo storico.

 

Normalmente si tende ad interpretare la scienza come un susseguirsi di teorie, ma in questa maniera si corre il rischio di dimenticare la tecnica che ha supportato le teorie; viceversa se si osservano solo le pratiche sperimentali si corre il rischio di dimenticare quelle teorie che non avevano effetti pratici immediati.

 

Questo si riflette anche nella periodizzazione, in quanto teorie e tecniche hanno scale dei tempi diverse.

 

Biografie: è uno degli strumenti per raccontare la storia della chimica.

La morte dei personaggi è da intendersi non in senso fisico ma come uscita dal dibattito scientifico. E' una tecnica di racconto difficile in quanto necessità di esperienze comuni con chi ascolta. E’ molto difficile trasmettere emozioni vissute in un evento storico ed inquadrarlo nel contesto storico.

 

Fatto storico: 'qualcosa che è stato fatto da qualcuno con qualche strumento (fisico o intellettuale)'. Un racconto potrebbe essere un susseguirsi di fatti storici.

 

Dizionario: non è un aspetto di secondo piano in quanto il significato dei termini ha assunto valore diverso nello sviluppo delle conoscenze, ad esempio la parola atomo veniva usata anche per indicare la molecola d’acqua. La proprietà di essere 'indivisibile', che così veniva attribuita alla molecola d’acqua, era ritenuta corretta perché se l'acqua si scomponeva nei suoi componenti non era più acqua.

 

Quindi nello studio della storia della chimica si è resa necessaria la costruzione di un dizionario che segua l'uso dei vari personaggi.

 

Un altro problema è l’interpretazione dei vari avvenimenti, se leggo una teoria senza conoscere la sua evoluzione ne traggo alcune impressioni, se la rileggo successivamente, dopo aver appreso quello che l’ha preceduta e che l’ha succeduta, ne ottengo impressioni diverse, questo si chiama circolo ermeneutico.

 

Schema del corso

 

1750-1800 Chimica pneumatica: concetto di elemento, sostanza pura.

1800-1860 Teoria atomistica ed elettrochimica: si formano sistemi di comunicazione tra scienziati, nascita della chimica organica.

1860-1920 Excelsior: concetti di atomo, molecola, legame, valenza, teoria strutturale, tabella periodica, sintesi, duplicazione del mondo naturale.

1920-1950 Chimica moderna: nasce chimica macromolecolare, sviluppo biochimica, fisica quantistica.

 

Questi appunti riguardano il periodo precedente al sorgere della chimica scientifica e giungono fino alla fine dell'Ottocento.

L’alchimia

 

Gli antichi filosofi greci avevano ben separato scienza e religione, pur con un rapporto fra le due culture.

 

L’abilità nella chimica applicata degli egizi e la conoscenza teorica dei greci s’incontrarono e si fusero. Questa fusione non fu del tutto positiva perché la chimica egizia si esprimeva soprattutto con l’imbalsamazione dei morti e con i riti religiosi così che la cultura greca si impregnò di misticismo ostacolandone il successivo sviluppo. La khemeia così legata alla religione incuteva timore come i suoi adepti, che assunsero sempre più un ruolo di “maghi” più che di scienziati. Questa condizione fu poi ulteriormente incoraggiata con l’uso di simboli e pratiche sempre più misteriose che accresceva l’alone di mistero che circondava questa pratica. Questa situazione portò la khemeia a mescolarsi con astrologia ed astronomia, così i sette metalli conosciuti diventarono legati agli astri conosciuti:

 

Oro – sole

Argento – luna

Rame – venere

Stagno – giove

Piombo – saturno

Mercurio – mercurio

Ferro – marte

 

E molti composti come il nitrato d’argento veniva chiamato “caustico lunare” ed il “mercurio argento liquido” e successivamente “argento vivo”.

 

Il primo seguace della khemeia greco-egiziana fu BOLOS di mendes noto come pseudo Democrito (teoria atomista della materia). Studiò ciò che diventò uno dei principali problemi dell’alchimia, la trasmutazione del piombo in oro.

 

La teoria dei quattro elementi aristotelici acqua, aria, terra, fuoco affermava che le sostanza fossero una miscela di questi quattro principi e che per trasformare una sostanza in un’altra era sufficiente cambiare le relative proporzioni. L’acqua evaporando si trasformava in aria, il legno bruciando si trasformava in fuoco ed aria, ecc. Se era possibile trasformare una pietra rossiccia in ferro per il resto sarebbe stato sufficiente trovare la tecnica adatta.

 

L’ottenimento dell’ottone dal rame e zinco è probabile che sia stato considerato una prova di trasmutazione in oro.

 

Verso il 300 d.C. uno scrittore di nome Zozimo pubblico un’enciclopedia illustrante la conoscenza alchemica in cui compare ben poco di nuovo a parte alcuni riferimenti all’acetato di piombo “zucchero di piombo” ed forse all’arsenico.

 

Poi per ragioni politiche l’alchimia fu vista con sospetto e proibita.

 

La scienza greca fu conservato da una setta cristiana, i nestoriani, rifugiatasi in Persia, che raggiunsero il massimo del loro potere attorno al 550 d.C., qui vennero a contatto con l’espansionismo arabo che furono affascinati da quel che rimaneva di questa scienza.

 

L’interesse arabo derivava da alcune sconfitte subite a causa del “fuoco greco” preparato da un certo Callinico che aveva incendiato la flotta araba..

Fino al 1100 l’alchimia fu in mano araba e molti termini hanno questa origine, come alambicco,  alcalino, alcool, nafta, zirconio, ecc.

 

Nel 800 d.C. il più rinomato degli alchimisti arabi fu GEBER, nome latinizzato, dove nei suoi libri troviamo la descrizione del cloruro d’ammonio, della distillazione dell’aceto per ottenere l’acido acetico conc., la preparazione dell’ac. nitrico diluito. Geber considerava il mercurio il metallo per eccellenza, ed il mercurio e lo zolfo, con il suo colore giallo e la combustibilità, diventavano gli elementi fondamentali per produrre l’oro; occorreva solo trovare la sostanza in grado di legarli assieme, questa sostanza che per tradizione doveva essere una polvere secca era chiamata xerion dai greci, al-iksir dagli arabi ed elisir dagli europei. L’elisir divenne poi, sempre in virtù della sua secchezza, la pietra filosofale, in grado inoltre di donare vita eterna.

 

Nei secoli successivi l’alchimia si suddivide in due rami, uno mineralogico, l’altro medico.

 

Dopo Geber compare sulla scena un altro alchimista persiano, conosciuto in seguito con il nome di AVICENNA, che s’interesso più degli aspetti legati alla medicina. Nei suoi studi descrisse l’uso del gesso per le fratture, studiò l’antimonio metallico. Oltre al mercurio, volatile se riscaldat,o ed allo zolfo infiammabile egli inserì un terzo principio nella composizione dei solidi, il sale che non era volatile né infiammabile.

 

Con le crociate gli europei s’impadronirono delle conoscenze arabe.

 

Il primo alchimista europeo fu Alberto MAGNO che nei vari esperimenti descritti nei suoi testi trattò l’arsenico con molta chiarezza. Contemporaneamente apparve sulla scena l’inglese Ruggero Bacone fautore della applicazione matematica agli studi scientifici.

 

I più importanti risultati dell'alchimia mediovale furono la descrizione dell’acido solforico e la preparazione dell’acido nitrico concentrato, (acidi minerali). Questo, dopo l’estrazione del ferro dai minerali avvenuta 3000 anni prima, fu il più importante progresso della chimica; si apriva agli alchimisti la possibilità di effettuare reazioni chimiche negate a chi li aveva preceduti.

 

Per ragioni nuovamente politiche l’alchimia cadde in disgrazia e fu condotta o in clandestinità o da imbroglioni.

 

Nel 1556 comparve un libro di mineralogia “De re metallica” di  Georg AGRICOLA (1494-1555) che fu fino al 1700 il più importante testo sulla metallurgia, che raccoglieva tutte le informazioni raccoglibili dai minatori dell’epoca.

Suo contemporaneo (sono i tempi della Riforma di Martin Lutero) fu PARACELSO (1493-1541), che oltre a cercare la pietra filosofale usò l’alchimia finalizzata alla medicina. Paracelso accetta i quattro principi fondamentali aristotelici, ma aggiunge i principi ipostatici, Sale, Zolfo e Mercurio.

 

Sale: tutto ciò che è incombustibile ed inalterabile

Zolfo: associato alla infiammabilità e combustibilità

Mercurio: associato alla fusibilità e volatilità.

 

Non c’è una fine dell’alchimia ed un inizio della chimica, Paracelso è un alchimista che usa operazioni chimiche quali Calcinazione, Sublimazione, Distillazione, si parla inoltre di gradi di fuoco (inizio di concetto di temperatura) espressi come 'sterco di cavallo', 'brace rossa', ecc.

In Paracelso c’è molta astrologia, e l’alchimia è usata principalmente per scopi medici e minerari.

Lo scopo dell’alchimista è purificare la materia, da metalli vili ottenere il nobile e da estratti impuri ottenere principio attivi e curativi (gli Arcana).

Per Paracelso i principi teorici della pratica medica erano tratti da filosofia, alchimia, astronomia e teologia.

 

I tre principi ipostatici erano associati all’essere umano secondo le seguenti corrispondenze

 

Sale – corpo

Zolfo – anima

Mercurio – spirito

 

Afferma di aver trovato la pietra filosofale ma più probabilmente aveva trovato lo zinco.

 

Successivamente l’alchimista Andreas LIBAVIUS (Libau) 1540-1616 pubblica un’opera alchemica priva di misticismo che raccoglie le conoscenze medioevali, è considerato il primo libro di alchimia.

Libavio descriva la preparazione dell’ac. Cloridrico, del tetracloruro di stagno e del solfato d’ammonio. Descrisse anche la preparazione dell’acquaregia in grado di attaccare l’oro.

Propose puro la possibilità di identificare i minerali in base ai cristalli ottenuti dopo evaporazione delle soluzioni in cui erano stati sciolti.

Anche lui comunque era convinto della trasmutazione del piombo in oro.

 

Esponenti successivi sono un certo BASILIO che trattava dell’utilizzo dell’antimonio in medicina e Johann Rudolph GLAUBER che trattava la produzione dell’ac. Cloridrico con la reazione dell’ac. solforico sul sale ottenendo inoltre il solfato di sodio, ancor oggi chiamato “sale di Glauber”, che fu usato come lassativo, impiego che lo fece ricco.