Fascicolo 7 in formato pdf

DISPENSE DEL CORSO DI STORIA DELLE SCIENZE SPERIMENTALI
Fascicolo 7
Lezioni 13-14
AVVERTENZA GENERALE
Queste dispense sono scritte come commento e integrazione delle
diapositive proiettate a lezione.
Le dispense sono incomprensibili se non si hanno sotto gli occhi le
diapositive.
Contengono inoltre brevi passi di fonti originali e di scritti di
storia della scienza.
Se il rinvio alle diapositive è seguito dalla scritta "Nessun
commento" si intende che il contenuto delle diapositive è
adeguato ad essere di base per l'esame.
In ogni caso si deve studiare il contenuto delle diapositive.
Tuttavia le dispense e le diapositive non
preparazione dell'esame. Occorre riflettere
lezione. Chi non li avesse presi (o
formidabile memoria) può sempre chiederli
sono sufficienti per la
sugli appunti presi a
non possedesse una
ad un collega.
Sono richiamate in modo specifico le pagine oggetto di esame dei
testi forniti agli allievi, ma una lettura più estesa degli stessi
testi non potrà che essere utile ad una migliore comprensione
della storia della scienza.
Diapositiva 1
Argomenti delle lezioni 13-14
Davy e l'elettrochimica
Ampère e la costituzione dei gas
Berzelius
Gli equivalenti
Dulong, Petit e i calori specifici
Dumas e Clausius sulla costituzione dei gas
Cannizzaro e il Congresso di Carlsruhe
Lothar Meyer
Dimitri Mendeleev e il sistema periodico
Liebig e la chimica organica
Frankland e il concetto di valenza
Diapositiva 2-3 Nessun commento
Diapositiva 4 Nessun commento
Diapositiva 5
Non si hanno prove testuali che Ampère abbia concepito l'ipotesi sulla costituzione dei gas
indipendentemente da Avogadro, tuttavia l'interesse maggiore di Ampère non riguardava i
gas ma i solidi.
Nel complesso è poco chiaro il modo con cui Ampère giunse a ricostruire le 'molecole'
rappresentate nell'immagine.
Diapositiva 6-7
Berzelius era un ricercatore infaticabile. Determinò il peso atomico di 29 elementi e la
composizione di 2000 sostanze. La sua teoria elettrochimica divideva gli elementi in
elettropositivi ed elettronegativi, ed era in grado di spiegare la costituzione delle sostanze
inorganiche.
Prof. a Stoccolma, diede vita a una scuola alla quale si formarono F. Wohler, G. Rose, H.
Rose, L. Gmelin, E. Mitscherlich. I suoi contributi furono determinanti in tutti i principali
campi della chimica: chimica organica e inorganica, chimica fisica e elettrochimica. Dal
punto di vista teorico fu un sostenitore della teoria atomica e si impegnò a ricercare dati
sperimentali che la rendessero più rigorosa. Determinò il peso atomico degli elementi
allora conosciuti ottenendo risultati, tranne poche eccezioni, molto vicini a quelli attuali;
confermò, con numerosi esperimenti, la validità della legge delle proporzioni multiple,
fondamentale per l'interpretazione atomica delle reazioni chimiche, estendendola anche
alle reazioni organiche. L'impostazione atomistica e il desiderio di organizzare le
conoscenze chimiche in modo sistematico, portarono B. a proporre l'uso degli attuali
simboli chimici per gli elementi; suggerì che i simboli dovessero rappresentare anche una
definita quantità dell'elemento (inizialmente parlò di "volumi atomici"). In campo analitico,
determinò la composizione centesimale di circa 2000 composti: i suoi lavori costituirono le
premesse per la definizione delle reazioni in termini di equazioni chimiche. Importanti
furono i suoi contributi in elettrochimica: a lui si deve l'introduzione della cella a catodo di
mercurio; le sue riflessioni sulla decomposizione delle sostanze negli elementi tramite
elettrolisi lo condussero alla formulazione della teoria dualistica che, anche se
abbandonata in seguito, ebbe notevole importanza nello sviluppo della chimica perché
diede fondamento materiale all'idea della affinità chimica e fornì una interpretazione
unitaria alle reazioni acido-base, di decomposizione e di scambio: sulla base di tale teoria e
di dati elettrochimici, compilò una tabella in cui gli elementi erano ordinati dal più
elettropositivo (potassio) al meno elettropositivo (ossigeno) e osservò che tanto più gli
elementi erano lontani nella serie tanto più grande risultava la loro affinità chimica. La
serie elettrochimica suggerì a B. un metodo per la preparazione degli elementi: partendo
dal presupposto che il potassio era l'elemento con la maggiore affinità per l'ossigeno, fuse
tale elemento con alcuni ossidi di metalli sconosciuti arrivando alla scoperta degli elementi
silicio, zirconio, titanio e torio. Grande importanza hanno avuto i suoi lavori teorici e
sperimentali in chimica organica, notando che, in molte trasformazioni organiche, gruppi di
atomi erano capaci di passare inalterati da un composto all'altro, formulò la sua teoria dei
radicali. Diede un fondamentale contributo alla nascita della teoria della struttura, a cui
quella dei radicali aprì la strada, affermando che le molecole possono differire tra loro per
la diversa disposizione degli atomi e introducendo così il concetto di isomeria. Il
riconoscimento dell'esistenza di gruppi di atomi che si ripetono all'interno di una molecola
organica lo portò a coniare il termine di polimeria. Infine, notevole fu il suo contributo alla
cinetica chimica, con la individuazione di una serie di sostanze che influiscono sulla
velocità di reazione ma non entrano nella stechiometria della reazione, per le quali B.
coniò il termine di catalizzatori.
[Testo dell'Enciclopedia Treccani]
Diapositiva 9
Fino alla riforma di Cannizzaro molti chimici ritennero che gli equivalenti fossero più
'empirici' dei pesi atomici. Così per esprimere la composizione delle sostanze adottavano
O=8, C=6, ecc. In effetti gli assunti teorici non mancano neanche per gli equivalenti. Due
assunzioni erano importanti e note: la composizione di una sostanza ha proporzioni fisse
e immutabili; gli equivalenti partecipano alla composizione di una sostanza secondo
numeri interi (questa assunzione esclude i composti non stechiometrici).
Diapositiva 10-11
La legge di Dulong e Petit 'mette in ordine' i calori specifici degli elementi solo se si fa
riferimento ai loro pesi atomici.
Diapositiva 12-13
Vedi appunti
Diapositiva 14
Clausius scopre l'utilità dell'ipotesi di Avogadro in fisica. I successivi contributi di
Boltzmann e Maxwell saranno in grado di confermare la validità della legge di Avogadro a
partire dal teorema dell'equipartizione dell'energia.
Diapositiva 15-17
Vedi appunti
Diapositiva 18-20
Vedi appunti
Diapositiva 21-23 Nessun commento
Diapositiva 24
I due fondatori del sistema periodico degli elementi parteciparono al Congressi di
Carlsruhe e furono immediatamente convinti della giustezza del metodo di Cannizzaro per
la determinazione dei pesi atomici.
Julius Lothar Meyer (August 19, 1830 - April 11, 1895) was a German chemist. He was
contemporary and competitor of Dimitri Mendeleev to draw up the first periodic table of
chemical elements. Some five years apart, both Mendeleev and Meyer worked with Robert
Bunsen.
He was born in Varel, at that time belonging to the Duchy of Oldenburg, now part of
Germany, the son of Friedrich August Meyer, a physician, and Anna Biermann. After high
school (Altes Gymnasium Oldenburg AGO) he went to study medicine first at Zürich
University in 1851, and then, two years later, at the University of Würzburg, where he had
Rudolf Virchow as his teacher in pathology. The influence of C. F. W. Ludwig, under whom
he studied at Zürich, decided him to devote his attention to physiological chemistry, and
therefore he went, after his graduation (1854), to Heidelberg, where R. Bunsen held the
chair of chemistry. There he was so influenced by G. R. Kirchhoff's mathematical teaching
that he took up the study of mathematical physics at Königsberg under F. E. Neumann (v.
le lezioni 19-20). In 1859 he became privat-docent in physics and chemistry at Breslau. In
the preceding year, he had graduated as Ph.D. with a thesis on the action of carbon
monoxide on the blood. In 1866 he accepted a post in the School of Forestry at NeustadtEberswalde, but soon moved to Carlsruhe Polytechnic. [Wikipedia]
Diapositiva 25
Meyer appoggiò con un diagramma molto significativo i ragionamenti sull'ordinamento
periodico dei pesi atomici degli elementi.
Diapositiva 26-28
Dimitri Mendeleev nacque a Tobol'sk, in Siberia, l'8 febbraio 1834,[2] da Ivan Pavlovič
Mendeleev (direttore del Ginnasio della città) e Maria Dimitrievna Mendeleev (nata
Kornilieva), donna intelligente ed energica, si occupava dell'educazione dei figli di cui
Dimitri era il diciassettesimo e ultimo.
Nel 1834 il padre divenne cieco e fu costretto a lasciare il suo posto. Maria Dimitrievna
dovette così assumersi la responsabilità anche economica della famiglia, accettando di
gestire una piccola vetreria cedutale dal fratello. Il vetro in fusione, i bagliori notturni della
fabbrica rimasero sempre impressi nella memoria di Dimitri.
Nel 1849, la famiglia di Mendeleev, povera, si trasferì a San Pietroburgo, dove entrò al
Grande Istituto Pedagogico nel 1850. Dopo la laurea, un malessere, che gli fu
diagnosticato come tubercolosi lo costrinse a spostarsi in Crimea, sulla costa settentrionale
del Mar Nero, nel 1855. Mentre era li, raggiunse il più alto grado tra il personale scientifico
del ginnasio №1 a Simferopol. Ritornò in piena salute a San Pietroburgo nel 1857. Tra il
1859 e il 1861 lavorò ad Heidelberg ('allievo' di Bunsen) sulla capillarità dei liquidi e sul
funzionamento dello spettroscopio.
Nel 1863 divenne professore di chimica all'Istituto Tecnologico di San Pietroburgo e
all'Università Statale di San Pietroburgo. Ottenne la cattedra di ruolo nel 1867.
Nel 1868 Mendeleev iniziò a scrivere il suo libro, Principi di chimica. Il suo progetto
prevedeva la sistematizzazione di tutte le informazioni dei 63 elementi chimici allora noti.
Lo scienziato russo preparò 63 carte, una per ciascun elemento, sulle quali dettagliò le
caratteristiche di ciascun elemento. Ordinando le carte, secondo il peso atomico crescente,
si accorse che le proprietà chimiche degli elementi si ripetevano periodicamente. Sistemò i
63 elementi conosciuti nella sua tavola e lasciò tre spazi vuoti per gli elementi ancora
sconosciuti.
La tavola periodica di Mendeleev.
Il 6 marzo 1869 Mendeleev presentò la relazione "L'interdipendenza fra le proprietà dei
pesi atomici degli elementi" alla Società Chimica Russa, che aveva fondato con altri quello
stesso anno.
Il grande scienziato russo previde l'esistenza di altri elementi, e ne descrisse anche le
proprietà chimiche e fisiche con impressionante precisione. L'importanza della tavola
periodica e delle previsioni di Mendeleev furono riconosciute pochi anni dopo, in seguito
alla scoperta degli elementi scandio, gallio e germanio, che andarono ad occupare alcuni
posti lasciati vuoti nella tavola e possedevano le proprietà fisiche previste dalla loro
posizione in essa. [Wikipedia, con qualche taglio e precisazione]
Mendeleev non rinunciò mai ad usare per il tellurio un peso atomico minore di quello dello
iodio (contrariamente ai dati sperimentali noti e raffinati nel tempo).
Diapositiva 29
Mendeleev previde le proprietà chimiche e fisiche di tre elementi: ekalluminio (gallio,
scoperto nel 1875); ekaboro (scandio, scoperto nel 1879); ekasilicio (germanio, scoperto
nel 1882). Le previsioni di Mendeleev diedero enorme prestigio al chimico russo e alla
chimica come disciplina.
Diapositiva 30
Già nel titolo del suo testo di chimica teorica Nernst testimonia il valore della legge di
Avogadro verso la fine dell'Ottocento
Diapositiva 31 Nessun commento
Diapositiva 32-34 Nessun commento
Diapositiva 35
In mancanza di un sistema teorico consolidato, e senza un accordo sul valore dei pesi
atomici le proposte sulla costituzione molecolare delle sostanze erano numerose e
discordanti. Confusione o pluralismo epistemologico?
Diapositiva 36 Nessun commento
Diapositiva 37-38
Frankland propose il concetto di valenza basandosi in parte su formule errate, ottenute
con i valori numerici degli equivalenti e non con quelli dei pesi atomici.