Chimica pneumatica. Humphry Davy Il destino dell'ipotesi di Amedeo Avogadro

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1 Corso di studi di Scienza materiali Corso di Storia delle scienze sperimentali Luigi Cerruti Humphry Davy Lezioni marzo 2012 A 24 anni, Davy era professore di chimica alla Royal Institution. Con tecniche elettrochimiche isolò allo stato metallico sei elementi, tra cui potassio e sodio (1807) e i metalli alacalino-terrosi (1808) Chimica pneumatica La fama iniziale di Davy era dovuta alla scoperta delle proprietà anestetiche del gas esilarante (N 2 O) Il destino dell'ipotesi di Amedeo Avogadro L'ipotesi sulla costituzione gas elaborata da Avogadro fu presa in considerazione - indipendentemente da Avogadro - anche da Dalton e da Berzelius. Entrambi la scartarono come inadeguata a spiegare i fenomeni fisici e chimica. Non si spiegavano le densità gas in rapporto ai dati stechiometrici. Si doveva ammettere l'unione di particelle atomiche eguali (secondo quali forze?).

2 La molecole di Ampère Il più grande chimico dell epoca Jöns Jakob Berzelius André Marie Ampère ( ) Nel 1814 pubblica sulle Annales de Chimie un lungo saggio in cui enuncia la stessa la ipotesi già proposta da Avogadro J. J. Berzelius Fondatore dell atomismo chimico Nei quattro anni pubblica: In svedese 19 titoli In tedesco 42 titoli In francese 27 titoli In inglese 25 titoli In totale 113 pubblicazioni J. J. Berzelius Pratica sperimentale ed elaborazione teorica Le incertezze di Berzelius, 1819 Berzelius "I fenomeni delle proporzioni chimiche sembrerebbero provare che ciascun gas di un corpo semplice contiene nello stesso volume, misurato alla stessa temperatura e alla stessa pressione, un numero eguale di atomi" (p. 52) "nei gas composti, la distanza fra gli atomi è diventata più grande che nei gas semplici; si deve così presumere che la forza repulsiva debba aumentare con il volume dell'atomo composto" (p. 54)

3 Wollaston e la supremazia degli equivalenti I calori specifici W.H. Wollaston ( ) e il regolo per il calcolo chimico con gli equivalenti Pierre Louis Dulong ( ) Alexis Thérèse Petit ( ) La La pratica pratica sperimentale sperimentale chimici chimici li li orienta orienta verso verso l accettazione l accettazione degli degli equivalenti equivalenti a a scapito scapito pesi pesi atomici, atomici, molto molto più più impegnativi impegnativi dal dal punto punto di di vista vista teorico teorico I calori specifici La misura sperimentale delle densità gas Jean Baptiste Dumas ( ) Traduzione in: Annals of Philosophy14, (1819) Si noti che non compare il carbonio

4 La misura sperimentale delle densità gas... Rudolf Clausius ( )... e l interpretazione errata di Dumas Tabella delle densità gassose 1826 R. Clausius, Ueber die Art der Bewegung welche wir Wärme nennen, 1857 Se si applica questo [i risultati di Krönig] ai gas semplici e se si fa l assunzione (Annahme), su altre basi molto probabile, che essi, quando la pressione e la temperatura sono eguali, contengono l egual numero di atomi, allora ne segue che gli atomi di gas diversi in relazione al loro moto di traslazione devono avere eguale forza viva Ann. Phys., 100, p. 367 La determinazione pesi atomici La legge di Avogadro come fondamento teorico La prima tabella del "Sunto" Stanislao Cannizzaro Con i commenti di Cannizzaro

5 La coerenza dell'ipotesi di Avogadro con la legge di Dulong e Petit The Carlsruhe Congress Carlsruhe, 1860 The Carlsruhe Congress Social events Hofteather, 1853 Sunday 2 September, evening, welcome party at Weltzien home Monday 3 September, 2 p.m. banquet for 120 persons After the banquet, the guests went to the Hoftheater, where Mozart's opera Die Hochzeit des Figaro was performed 127 registered participants Ständehaus, September 9.00 Plenary session (Weltzien) Opening by Weltzien A long discourse by Kekulé Election of a Committee of 30 members Committee session (Kopp) Kopp invites to speak Kekulé and Cannizzaro The two chemists are divided on the concept of chemical molecule and physical molecule Five questions are prepared to be put into discussion

6 Friedrich Wöhler ( ) C O S Fe Si Ca Wöhler F. Wöhler Éléments de chimie inorganique et organique, Paris: Mellier, Cannizzaro Jean Baptiste Dumas ( ) Dumas 1859 Cannizzaro 1858 C 6 12 O 8 16 Zr Al Si Ca J.-B. Dumas, Mémoire sur les équivalents des corps simples Ann. Chim. (3) 55, pp (1858) William Odling Odling 1860 Cannizzaro 1858 Lothar Meyer C O Zr Partington affirms that the entry Atomic Weights was written in great part in 1859, however Odling quotes Stas atomic weights, published in 1860 Al Hg Ca

7 Un curva ben fatta Da Eric R. Scerri, The Periodic Table: Its Story And Its Significance Dimitri Mendeleev Mendeleev, 1871 (The most famous table in the world. Later) Mendeleev, 1906 Osnovi Khimii

8 Mendeleev, 1871 (The most famous table in the world. Later) Walter Nernst, Avogadro, e la chimica teorica W. Nernst, Theoretische Chemie von Standpunkt der Avogadroschen Regel und der Thermodynamik, Stuttgart, 1893 Walter Nernst, Una Una ruota ruota che che può può essere essere girata girata senza senza che che null altro null altro si si muova muova con con essa essa non non fa fa parte parte del del meccanismo. meccanismo. L. L. Wittgenstein, Wittgenstein, Amedeo Avogadro e la chimica della prima metà dell'ottocento Nei decenni successivi al 1811 la costituzione gas fu interpretata secondo il modello proposto da Berzelius I chimici delle due generazioni successive a quella di Avogadro furono impegnati in problemi in cui non era indispensabile la conoscenza pesi atomici corretti La legge di Avogadro divenne importante, e dominante, solo quando dimostrò la sua efficacia conoscitiva in chimica e in fisica Liebig, studente romantico Alexander von Humboldt Justus Liebig 12 maggio 1803 nasce a Darmstadt 1817 Interrompe gli studi, diventa apprendista farmacista Lavora nella bottega di droghiere del padre Studi a Bonn e ad Erlangen Soggiorno a Parigi Dicembre 1823 L incontro con Alexander von Humboldt 1824 Professore straordinario a Giessen 1825 Ordinario 1826 Insegnamento sperimentale agli studenti 1831 Nuova analisi organica elementare 1840 Die Organische Chemie in Anwendung auf Agrikultur und Physiologie 1842 Die Thier-Chemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie 1845 Riceve il titolo di Freiherr 1852 Accetta la chiamata a Monaco 1865 Liebig Meat Extract Company 18 aprile 1873 muore a Monaco di Baviera

9 Justus Liebig ( ) Tutti matti per la chimica organica L'impatto sociale della chimica organica Die Chemie in Ihre Anwendung auf Agricultur und Phisiologie (1840) Die Thierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie (1842) Queste Queste due due opere opere di di Liebig Liebig portarono portarono a a due due importanti importanti sviluppi sviluppi economicosociali: economicosociali: l impiego l impiego concimi concimi chimici chimici in in agricoltura agricoltura e e il il risanamento risanamento igienico igienico delle delle grandi grandi città città Justus Liebig e l'analisi elementare organica Confusione o pluralismo epistemologico? Il problema della costituzione delle molecole Cosa si sapeva nel 1856 Nell immagine: una pagina del Lehrbuch der organischen Chemie di August Kekulé ( ), Dispensa del 1859, con 19 formule diverse per l'acido acetico Mediante l'analisi elementare si determinava la formula minima del composto in esame. Ad es. CH. Mediante la misura della densità gas si determinava il peso molecolare e si giungeva alla formula bruta del composto. La formula minima CH corrispondeva a due formule brute: C 2 H 2 acetilene C 6 H 6 benzene

10 Edward Frankland ( ) 1852 Dopo aver scoperto i composti metallorganici propone il concetto di valenza 1865 Propone il concetto di legame chimico E. Frankland, 1852 When the formulae of inorganic chemical compounds are considered, even a superficial observer is impressed with the general symmetry of their construction. The compounds of nitrogen, phosphorus, antimony and arsenic especially exhibit the tendency of these elements to form compounds containing 3 to 5 equivs. of other elements, and it is in these proportions that their affinities are best satisfied; thus in the ternal group we have NO 3, NH 3, NI 3, NS 3, PO 3, PH 3, PCl 3, SbO 3, SbH 3, SbCl 3, AsO 3, AsH 3, AsCl 3, &c.; and in the five-atom group, NO 5, NH 4 O, NH 4 I, PO 5, PH 4 I, &c. Without offering any hypothesis regarding the cause of this symmetrical grouping of atoms, it is sufficiently evident, from the examples just given, that such a tendency or law prevails, and that, no matter what the character of the uniting atoms may be, the combining-power of the attracting element, if I may be allowed the term, is always satisfied by the same number of these atoms.