Verso la nascita della chimica scientifica

 

 

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Un altro studioso fu J. BÈGUIN 1550-1620, che accetta la teoria di Paracelso ma  è il primo a  rivendicare l’autonomia della chimica dalle altre discipline scientifiche in quanto vi sono molte attività legate alla chimica quali medicina, tintoria, essenze e profumi, polvere da sparo, lavorazione metalli, vetro e ceramica. Fa da ponte tra Paracelso ed i successivi studiosi come Boyle.

 

Jan Baptiste van HELMONT, 1577-1644, è un medico che studia la crescita delle piante con attente misurazioni, fu il primo chimico a studiare i gas (questo studio sarà chiamato 'Pneumatico'). I gas e vapori erano già stati riscontrati in passato ma data la loro sfuggevolezza era più facile trascurarli, tant’è vero che molti vapori sono stati chiamati 'spiriti'. Suo grande merito è quello di prendere in esame i vapori; scopre l’anidride carbonica CO2 accorgendosi che dalla fermentazione e dalla combustione si sviluppa questo gas. Nota inoltre che è possibile ottenerlo anche da alcune acque minerali e da alcuni sali  trattati con acidi (carbonati). Chiama la CO2 spirito silvestre e tenta misure quantitative, implicito è il concetto di conservazione della massa; lo stesso nome “gas” deriva dal termine “caos” da lui adottato per descriverli.

 

Verso la fine della vita di Helmont i gas acquisirono notevole importanza, Evangelista Torricelli scoprì il modo di misurare la pressione atmosferica ed formulò il concetto di vuoto, Otto Guericke costruì la prima pompa pneumatica sfruttata per spettacolari esperimenti (quadriglia di cavalli che tirano due semisfere combacianti in cui aveva fatto il vuoto.

 

Robert BOYLE 1627-1691 costruì una pompa pneumatica più efficiente, ma dopo aver sperimentato il vuoto si occupa dell’operazione inversa. Scopre la relazione tra pressione e volume (Legge di Boyle). Trascura nella pubblicazione di menzionare la temperatura, anche se probabilmente era a conoscenza dell’importanza che questa sia mantenuta costante, in Francia il fisico Edme MARIOTTE 1630-1684 scopre indipendentemente questa legge precisando però l’importanza della temperatura costante; la legge di Boyle è anche conosciuta come legge di Mariotte. Gli esperimenti di Boyle davano utili argomenti agli atomisti dell’epoca che influenzarono in questo senso anche Boyle.

 

Per solidi e liquidi è difficile spiegare la differenza tra materia continua ed atomi, per un gas, essendo comprimibile, è immediato supporre che tra nella materia ci siano spazi vuoti in cui si muovono gli atomi che possono essere ravvicinati. Boyle è un meccanicistica, pubblica “Il chimico scettico” dove rifiuta i dogmi dell’alchimia,  dà una definizione di elemento interessante, espressa in termini interrogativi, c’è un corpo primogenito e semplice riscontrabile sempre nei vari composti? L’elemento ha solo un significato pratico, cioè era elemento fino a quando non si sapeva come scomporlo, e l’unione di due o più elementi determinava il composto. In effetti non si preoccupa affatto di isolarli, in quanto non ritiene la cosa importante perché possono trasformarsi uno nell’altro. Apparentemente una zucca può crescere nutrita solo con acqua; si ignorava il ruolo della CO2, e questo stato di cose perdurò fino a quando non si manipolarono meglio i gas.  Per Boyle l’acqua si può trasformare negli altri elementi ipostatici e i principi di Paracelso non sono più così fondamentali.

 

Nonostante avesse adottato un termine per definire gli elementi non sapeva quali fossero, per esempio era convinto che i metalli non lo fossero e che potessero essere trasformati in oro, fece pressioni per poter riaprire le ricerche in tal senso.

In realtà erano noti i sette metalli degli antichi più C e S, e le quattro sostanze conosciute oggi come come As, Sb, Bi, Zn.

Lo stesso Boyle fu quasi sul punto di scoprire il Fosforo dall’urina, ma fu preceduto dall’ alchimista tedesco H. BRAND che cercava la pietra filosofale nell’urina dei cavalli egli fu il primo a scoprire un elemento che non si conoscesse prima.

 

Tra i meriti di Boyle c’è l’uso sistematico degli indicatori (infusi di tè) e dei reattivi chimici (nitrato d’argento)  per individuare la presenza dell’acqua di mare.

La legge di Boyle, P proporzionale a 1/V, non era suffragata da precisi dati sperimentali, ma l’ha 'ricavata' principalmente  dal fatto che ne era fortemente convinto.

L’atteggiamento di Boyle era meccanicistico, spiegava effetti macroscopici con congetture microscopiche. L’atteggiamento meccanicistico era quasi atomismo e quindi quasi ateo (nasceva un problema di religione). Vive nel secolo in cui le misure si affermano con gli strumenti più diversi, termometro, barometro, orologio. Boyle ritiene che tutto ciò che è comprimibile o trasformabile non sia semplice ma complesso.

 

Nascono in questo periodo le prime istituzioni accademiche.

 

Lo sviluppo scientifico in europa è brillante, l’applicazione della matematica permette a Galileo Galilei prima, e ad Isaac Newton dopo, di pervenire ad importanti conclusioni, anche se il miraggio della trasmutazione aveva sempre un grande fascino.

 

Isaac NEWTON 1642-1727  E’ conosciuto come matematico e fisico ma ha svolto lunghe ricerche in ambito chimico. Ed era un meccanicista.

Gli studi chimici erano dedicati a:

 

 

Newton è convinto che la materia sia una sola è la variazione del suo aspetto è dovuta alla densita, cioè l’acqua è la stessa materia dell’oro ma 19 volte più rarefatta.

Risolve teologicamente le risposte che non sa dare.

Definisce la forza a breve distanza “Coesione” e la forza della trasformazione la definisce “Fermentazione”.

 

Contemporaneo di Newton è Nicolas LÈMERY 1644-1715. Studia da farmacista. Collega chimica, botanica, medicina.

Nel suo libro definisce chimica "l’arte che insegna a separare le sostanze che stanno in un misto", cioè le cose che 'crescono' naturalmente come i minerali, i vegetali, gli animali. Illustra come ottenere i vari gradi di fuoco.

Sottolinea l’importanza dei vocaboli usati

 

Utilizza una teoria corpuscolare da meccanicista, l’acido punge perché costituito da particelle appuntite.

 

Altro esempio:

 

Lo spirito di nitro HNO3 scioglie l'argento ma non l'oro.

Spiegazione: le punte dell’acido penetrano nei pori dell’argento e lo sciolgono, le stesse punte sono inefficaci per l’oro perché troppo flessibili.

 

Lo spirito di nitro più spirito di sale HCl scioglie l’oro.

Spiegazione lo spirito di sale spezza le punte dello spirito di nitro rafforzandole e rendendole efficaci.

 

Osserva lo sviluppo di idrogeno da limatura di ferro trattata con spirito di vetriolo diluito (acido solforico), si accorge che è infiammabile ed esplosivo, ma lo definisce uno “zolfo”.

 

Il chimico tedesco Johann Joachim BECHER 1635-1682 che ha una concezione simile a Paracelso, tenta di mettere un po’ d’ordine alle teorie sin qui sviluppate sulla combustione.

Ritiene che l’aria abbia funzione solo di sostegno meccanico e distingue la terra in tre tipi, terra fusibile detta sale, terra pingue detta zolfo, terra fluida detta mercurio. E’ proprio la terra pinguis responsabile dell’infiammabilità.

I corpi sono costituiti da terra più terra, terra + acqua, acqua + acqua (ghiaccio, acqua, vapore).

 

La teoria del flogisto 

 

Uno dei seguaci di queste teorie alquanto vaghe fu Georg STAHL 1660-1734. Grande medico appassionato di chimica, crede in un principio vitale.

Propose la teoria del flogisto per spiegare la combustione.

 

Oggi:

 

combustibile + comburente = prodotti + calore

 

Stahl:

 

carbone = ceneri + flogisto

 

Cioè le sostanze che bruciano sono ricche di flogisto, altro non è che un diverso nome del principio di infiammabilità.

Ritiene che i metalli siano ricchi di flogisto mentre le calci, gli attuali ossidi, ne siano privi.

Ebbe successo perché permetteva di spiegare l’ottenimento dei metalli dalle calci. Il carbone ricco di flogisto ne donava durante la combustione alla calce che si trasformava in metallo. L’aria aveva una utilità indiretta in quanto serviva da mediatore, catturava il flogisto in uscita dalla legna per passarlo alla calce.

 

metallo = calce + flogisto

 

Altra trasformazione era lo zolfo in olio vetriolato e poi di nuovo in zolfo

 

zolfo = olio di zolfo + flogisto

carbone + flogisto + olio di zolfo = cenere + zolfo

 

Esegue altri esperimenti e definisce l’affinità come la tendenza di particelle diverse a legarsi fra loro. Indaga molte reazioni:

 

HNO3 + Ag = AgNO3

AgNO3 + Cu = Cu(NO3)2 (verde) + Ag

Cu(NO3)2 + Pb = Pb(NO3)2 + Cu

Pb(NO3)2 + Zn = Zn(NO3)2 + Pb

Zn(NO3)2 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + ZnCO3

Ca(NO3)2 + (NH4)2CaO3 = NH4NO3 + CaCO3

NH4NO3 + KOH = KNO3 + NH3

 

La relazione tra flogisto è ossigeno è la seguente:

 

Aggiungere ossigeno = togliere flogisto

Togliere ossigeno = aggiungere flogisto

 

A questa concezione si oppone il medico olandese Hermannus BOERHAAVE 1668-1738 Medico e chimico pneumatico E’ un sostenitore della iatromeccanica, cioè l’applicazione de principi fisici alla medicina.

Sostiene che la combustione e l’ossidazione dei metalli non sono lo stesso processo, non cambia solo la velocità della trasformazione come sostiene Stahl, inoltre solleva obiezione che la teoria del flogisto era in contraddizione con l’aumento di peso delle calci (se il metallo perdeva flogisto la calce doveva essere più leggera). Ma questi problemi non erano considerati fondamentali, qualcuno accennò ad un peso negativo del flogisto, altri all’esistenza di due flogisti, uno leggero ed uno pesante, fatto sta che le sue tesi non incontrano molto credito. Boerhaave ebbe il merito inoltre di compiere i primi lavori sul calore specifico, vericò la differente capacità termica dei corpi  sfruttando la miscelazione di diverse sostanza come acqua e mercurio, “calorimetro delle mescolanze”.

 

Sostiene che ciò che non è divisibile deve essere considerato  come corpo o atomo, ma non è una definizione sperimentale