|
87. la chimica nella seconda metà dell’800: kekulé, stanislao cannizzaro, van der waals, svante arrhenius. mendeleev ed il sistema periodico degli elementi. gibbs e la chimica fisica.
abbiamo già visto (nn. 66-68-69-74) come all’inizio del secolo abbiano operato alcuni grandi chimici come dalton, convinto sostenitore della teoria atomica, proust, berthollet, ed elettrochimici del valore di alessandro volta, davy e lo stesso faraday. nella seconda metà del secolo la chimica continuò a svilupparsi su basi sempre più materialiste, meccaniciste e razionali(1)(2). l’inglese edward falkland (1825-1899) introdusse nel 1852 il concetto di “valenza”, cioè la capacità di un atomo di un elemento di legarsi con uno o più atomi di altri elementi. il francese charles-adolphe wurtz (1817-1884) stabilì che potevano esservi diverse valenze per ogni elemento. il tedesco august kekulè (1829-1896) studiò accuratamente la chimica del carbonio, elemento di base della “chimica organica”, cioè la chimica tipica degli esseri viventi, pubblicando memorie nel 1857-58. egli scoprì che il carbonio era tetravalente (cioè si poteva legare quattro volte) formando lunghe catene insieme all’idrogeno (dette “idrocarburi”). alcuni idrocarburi detti “aromatici”, come il benzene, potevano essere formati da una catena esagonale chiusa.
una svolta decisiva fu compiuta dall’italiano stanislao cannizzaro (1826-1910), professore a genova, palermo e roma, che nel 1858 rilanciò la teoria del torinese avogadro (vedi n. 69) secondo cui in molte sostanze naturali e composti gli atomi si presentano raggruppati in piccole entità dette “molecole” (ad esempio gli atomi dell’ossigeno e dell’azoto presenti nell’aria si legano due a due; due atomi di idrogeno si legano ad uno di ossigeno per formare l’acqua, ecc.). al congresso di karlsruhe del 1860 cannizzaro riuscì dopo quasi 50 anni a far riconoscere finalmente la validità delle ipotesi del grande fisico piemontese, compresa quella secondo cui uguali volumi di gas contengono uguale numero di molecole(3). successivamente il fisico olandese johannes diderik van der waals (1837-1923), premio nobel nel 1910, riuscì a determinare, mediante il fenomeno della diffusione gassosa, il valore del “numero (o costante) di avogadro”, un enorme numero di 24 cifre che indica quante molecole di gas stanno in una “mole” dello stesso gas (che in condizioni “normali” corrisponde a circa 22,4 litri). egli corresse un valore più approssimato calcolato dall’austriaco joseph loschmidt (1821-1895). van der waals è famoso soprattutto per aver corretto con una sua equazione (equazione di van der waals) l’equazione dei gas “perfetti” sviluppata a partire dalle ricerche di boyle e gay-lussac (nn. 48-69). van der waals tenne conto delle forze di attrazione e repulsione che si presentano tra le molecole dei gas “reali”.
nel campo elettrochimico lo svedese svante arrhenius (1859-1927), premio nobel nel 1903, chiarì brillantemente il meccanismo con cui si produce la corrente nelle pile e nelle soluzioni elettrolitiche. ciò avviene perché l’elettrolita disciolto (ad esempio l’acido solforico sciolto nelle batterie dei veicoli) si dissocia parzialmente in gruppi elettricamente positivi o negativi, detti “ioni”, che conducono la corrente elettrica spostandosi verso i poli (o “elettrodi”) positivo (anodo) e negativo (catodo).
uno dei più significativi ed importanti risultati della ricerca chimica nella seconda metà dell’800 fu quello ottenuto sperimentalmente dal chimico russo dmitrij ivanovič mendeleev (1834-1907). mendeleev osservò che le caratteristiche chimico-fisiche dei vari elementi si riproducono periodicamente al crescere del peso atomico degli elementi (dal più leggero, l’idrogeno, al più pesante, l’uranio). il grande chimico russo elaborò una prima tabella completa di quello che venne definito “sistema periodico degli elementi” basata su circa 70 elementi (gli elementi naturali sono in tutto 92). mancando alcuni elementi egli lasciò degli spazi liberi in cui poi sono stati inseriti ulteriori elementi scoperti successivamente. il tedesco lothar meyer (1830-1895) produsse anch’egli nel 1870 una sua tabella periodica. nel 1911, quando fu elaborato il modello atomico di rutherford-bohr, si scoprì che la periodicità delle caratteristiche chimico-fisiche degli elementi è legata alla struttura atomica, ed in particolare al numero e alla disposizione di quelle particelle che girano intorno al nucleo dell’atomo, dette “elettroni”. torneremo sull’argomento nei prossimi numeri.
si scoprì anche che composti aventi la stessa formula chimica potevano avere comportamenti diversi a seconda della struttura interna (fenomeno dell’isomeria geometrica).
nacque così una nuovo fecondo campo di ricerca: la “chimica-fisica”. ne fu, tra gli altri, esponente l’americano josiah willard gibbs (1839-1903) che elaborò la cosiddetta regola delle fasi che lega tra loro la pressione, la temperatura, le concentrazioni dei vari componenti e le fasi (liquida, solida o gassosa) di un sistema chimico-fisico. egli inoltre introdusse il concetto di energia libera che è il lavoro ottenibile in una reazione chimica se essa avviene a temperatura e pressione costante. a seconda se l’energia libera aumenta o diminuisce con la reazione, una reazione reversibile potrà avvenire in un senso o nell’altro. questi risultati ottenuti empiricamente dimostrarono la stretta connessione tra chimica e fisica.
l. geymonat, “storia del pensiero fil. e sc.”, op. citata in biblografia.
c. singer , “breve storia del pensiero sc.”, op. cit. in bibl.
rba, “le grandi idee della scienza-dalton”, op. cit. in bibl.
Abbiamo
già visto (NN. 66-68-69-74) come all’inizio del secolo abbiano
operato alcuni grandi chimici come Dalton,
convinto sostenitore della teoria atomica, Proust,
Berthollet,
ed elettrochimici del valore di Alessandro
Volta,
Davy
e lo stesso Faraday.
Nella seconda metà del secolo la chimica continuò a svilupparsi su
basi sempre più materialiste, meccaniciste e razionali(1)(2).
L’inglese Edward
Falkland (1825-1899)
introdusse nel 1852 il concetto di “valenza”,
cioè la capacità di un atomo di un elemento di legarsi con uno o
più atomi di altri elementi. Il francese Charles-Adolphe
Wurtz
(1817-1884)
stabilì che potevano esservi diverse valenze per ogni elemento. Il
tedesco August
Kekulè
(1829-1896)
studiò accuratamente la chimica del Carbonio, elemento di base della
“Chimica
Organica”,
cioè la chimica tipica degli esseri viventi, pubblicando memorie nel
1857-58. Egli scoprì che il Carbonio era tetravalente (cioè si
poteva legare quattro volte) formando lunghe catene insieme
all’Idrogeno (dette “Idrocarburi”).
Alcuni idrocarburi detti “aromatici”,
come il Benzene,
potevano essere formati da una catena esagonale chiusa.
Una
svolta decisiva fu compiuta dall’italiano Stanislao
Cannizzaro
(1826-1910), professore a Genova, Palermo e Roma, che nel 1858
rilanciò la teoria del torinese Avogadro
(vedi
N. 69) secondo cui in molte sostanze naturali e composti gli atomi si
presentano raggruppati in piccole entità dette “molecole”
(ad esempio gli atomi dell’ossigeno e dell’azoto presenti
nell’aria si legano due a due; due atomi di idrogeno si legano ad
uno di ossigeno per formare l’acqua, ecc.). Al Congresso
di Karlsruhe
del 1860 Cannizzaro riuscì dopo quasi 50 anni a far riconoscere
finalmente la validità delle ipotesi del grande fisico piemontese,
compresa quella secondo cui uguali volumi di gas contengono uguale
numero di molecole(3).
Successivamente il fisico olandese Johannes
Diderik Van Der Waals (1837-1923),
premio Nobel nel 1910, riuscì a determinare, mediante il fenomeno
della diffusione gassosa, il valore del “Numero
(o Costante) di Avogadro”,
un enorme numero di 24 cifre che indica quante molecole di gas stanno
in una “mole” dello stesso gas (che in condizioni “normali”
corrisponde a circa 22,4 litri). Egli corresse un valore più
approssimato calcolato dall’austriaco Joseph
Loschmidt (1821-1895).
Van Der Waals è famoso soprattutto per aver corretto con una sua
equazione (equazione
di Van Der Waals)
l’equazione dei gas “perfetti” sviluppata a partire dalle
ricerche di Boyle
e Gay-Lussac
(NN. 48-69). Van Der Waals tenne conto delle forze di attrazione e
repulsione che si presentano tra le molecole dei gas “reali”.
|
Nel
campo elettrochimico lo svedese Svante
Arrhenius (1859-1927),
Premio Nobel nel 1903, chiarì brillantemente il meccanismo con cui
si produce la corrente nelle pile e nelle soluzioni elettrolitiche.
Ciò avviene perché l’elettrolita disciolto (ad esempio l’acido
solforico sciolto nelle batterie dei veicoli) si dissocia
parzialmente in gruppi elettricamente positivi o negativi, detti
“ioni”, che conducono la corrente elettrica spostandosi verso i
poli (o “elettrodi”) positivo (anodo) e negativo (catodo).
Uno
dei più significativi ed importanti risultati della ricerca chimica
nella seconda metà dell’800 fu quello ottenuto sperimentalmente
dal chimico russo Dmitrij
Ivanovič
Mendeleev (1834-1907).
Mendeleev osservò che le caratteristiche chimico-fisiche dei vari
elementi si riproducono periodicamente al crescere del peso atomico
degli elementi (dal più leggero, l’Idrogeno, al più pesante,
l’Uranio). Il grande chimico russo elaborò una prima tabella
completa di quello che venne definito “Sistema
periodico degli Elementi” basata
su circa 70 elementi (gli elementi naturali sono in tutto 92).
Mancando alcuni elementi egli lasciò degli spazi liberi in cui poi
sono stati inseriti ulteriori elementi scoperti successivamente. Il
tedesco Lothar
Meyer
(1830-1895) produsse anch’egli nel 1870 una sua tabella periodica.
Nel 1911, quando fu elaborato il modello
atomico di Rutherford-Bohr,
si scoprì che la periodicità delle caratteristiche chimico-fisiche
degli elementi è legata alla struttura atomica, ed in particolare al
numero e alla disposizione di quelle particelle che girano intorno al
nucleo dell’atomo, dette “elettroni”.
Torneremo sull’argomento nei prossimi numeri.
Si
scoprì anche che composti aventi la stessa formula chimica potevano
avere comportamenti diversi a seconda della struttura interna
(fenomeno dell’isomeria
geometrica).
Nacque
così una nuovo fecondo campo di ricerca: la “Chimica-Fisica”.
Ne fu, tra gli altri, esponente l’americano Josiah
Willard Gibbs (1839-1903)
che elaborò la cosiddetta Regola
delle Fasi che
lega tra loro la pressione, la temperatura, le concentrazioni dei
vari componenti e le fasi (liquida, solida o gassosa) di un sistema
chimico-fisico. Egli inoltre introdusse il concetto di Energia
Libera che
è il lavoro ottenibile in una reazione chimica se essa avviene a
temperatura e pressione costante. A seconda se l’energia libera
aumenta o diminuisce con la reazione, una reazione reversibile potrà
avvenire in un senso o nell’altro. Questi risultati ottenuti
empiricamente dimostrarono la stretta connessione tra chimica e
fisica.
L.
Geymonat, “Storia del Pensiero Fil. e Sc.”, op. citata in
biblografia
C.
Singer , “Breve Storia del Pensiero Sc.”, op. cit. in bibl.
RBA,
“Le Grandi Idee della Scienza-Dalton”, op. cit. in bibl.
|
