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Antoine-Laurent de Lavoisier, padre della chimica moderna

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di Vincenzo Villani

Dipartimento di Scienze, Università della Basilicata
tavola raffigurante alcuni  strumenti utilizzati da Lavoisier

tavola raffigurante alcuni strumenti utilizzati da Lavoisier

Lavoisier, scoprì il ruolo dell’ossigeno nella combustione e calcinazione dei metalli archiviando la teoria del flogisto, enunciò il principio di conservazione della massa nelle reazioni, riformò la nomenclatura, propose le tableau des substances simples, fondò la chimica moderna su basi quantitative.

Antoine-Laurent nacque il 1743 in una famiglia benestante. Giovanissimo, fu soggiogato dal fascino della sperimentazione chimica e dal rigore per la classificazione naturalistica: presto si dedicò appassionatamente alla chimica lavorando nel suo laboratorio lunghe alla fornace.

Entrato nelle Fermes Générales (la nostra ‘Equitalia’) diventò frequentatore del salotto di Jaques Paulze, un illuminato aristocratico che riuniva intellettuali come Laplace, Franklin e Condorcet. Di amabili maniere, ivi conobbe e sposò Marie-Anne Pierrette, quattordicenne figlia del padrone di casa. Ella avrà un ruolo importante nella sua opera: fu musa ispiratrice e disegnatrice delle bellissime tavole delle sue relazioni e del Traité.

Ritratto di Lavoisier con la moglie, di Jacques-Louis David (1788)

Ritratto di Lavoisier con la moglie, di Jacques-Louis David (1788)

A ventidue anni ricevette la medaglia d’oro dall’Accademia per aver trovato il miglior sistema d’illuminazione delle strade di Parigi, lavorandoci accanitamente per mesi.

Quindi, si dedicò alla falsificazione dell’antica credenza che l’acqua potesse trasformarsi in terra e roccia. Fin dai tempi di Talete di Mileto che vide nell’acqua l’archè di tutte le cose, si era ritenuto che l’acqua per evaporazione si trasformasse in pietra e terra.

L’utilità e l’esattezza della conclusione della chimica, dipendono unicamente dalla determinazione dei pesi degli ingredienti e dei prodotti. Pesò un pallone di vetro perfettamente pulito. Versò una quantità nota di acqua potabile che distillò in un secondo pallone pulito e pesato con esattezza. Al fondo della bottiglia vuota raccolse un materiale grigio e terroso. Pesò la bottiglia e la sua impurità, sottraendo il peso della bottiglia ottenne quello della terra. Pesò l’acqua distillata e concluse che la loro somma era identica al peso dell’acqua di partenza: la terra proveniva dunque dall’acqua potabile. Rimaneva il problema: l’impurità solida era disciolta nell’acqua o era acqua trasformata in terra?

moderna storta a pellicano in vetro

moderna storta a pellicano in vetro

Prese un pellicano, una storta alchimistica col collo ripiegato in modo tale che il liquido distillando rifluisce nello stesso recipiente. In questo modo, una quantità definita di acqua piovana purissima fu distillata a riflusso per cento giorni. Infine, tracce di materiale solido galleggiavano sull’acqua.

Pesò il pellicano e il suo contenuto e non osservò alcun cambiamento. Anche l’acqua distillata aveva conservato lo stesso peso. Quando pesò il pellicano vuoto, trovò che questo aveva perduto un peso uguale a quello del materiale solido raccolto. Questi pochi grammi di residuo, sono prodotti dal vetro della bottiglia, concluse: l’acqua era rimasta inalterata, non era vero che si trasformava in terra. Che rigore euclideo!

A questo punto apro una parentesi…omeopatica. Una medicina omeopatica si prepara attraverso diluizioni ed agitazioni successive del principio attivo. Il principio attivo viene diluito in acqua distillata in un rapporto (in genere) 1 a 100, sotto forte agitazione (‘dinamizzando’). La soluzione è nuovamente diluita nello stesso rapporto e dinamizzata un gran numero di volte (‘potenza’). Dopo 12 diluizioni di questo tipo, il numero di molecole di soluto per mole di soluzione è minore di 1 ovvero…è rimasta ’acqua fresca’! Questa soluzione finale è…la medicina omeopatica.

dinamizzatore per flaconi usati in omeopatia

dinamizzatore per flaconi usati in omeopatia

Che c’entra il buon Lavoisier? C’entra! Svaporando la medicina sorprendentemente rimane un residuo insolubile…di cosa? Principio attivo non è (non ce n’è!), acqua nemmeno, necessariamente sono residui provenienti dal vetro…come negli esperimenti del nostro. Sarebbe facile dimostrarlo pesando accuratamente flaconi e soluzioni come faceva Lavoisier! E usando flaconi di plastica cosa si osserverebbe? Tuttavia, i cultori della materia sostengono che si tratti di ‘acqua modificata con tracce di silice’ (SiO2 dal vetro) in un inconsueto stato di aggregazione che …ricorderebbe la forma del principio attivo! Lavoisier resterebbe inorridito… Sarebbe facile indagare sulla natura del residuo, se si tratta, verosimilmente, di silice amorfa idrata in uno stato di aggregazione gel. In conclusione, la soluzione omeopatica non contiene principio attivo ma fini aggregati di silice amorfa strappati al vetro durante la ‘dinamizzazione’: in fondo, non è ‘acqua fresca’, è ‘acqua e…vetro’!

Torniamo al nostro eroe. Egli era un ricercatore serio e cominciò ad attaccare tutte le teorie prive di fondamento sperimentale. Primo fra tutti rigettò il flogisto, fluido imponderabile ritenuto responsabile della combustione. Non dobbiamo credere che ai fatti; essi ci sono dati dalla Natura e non possono ingannarci. Dobbiamo sottomettere in ogni occasione il nostro ragionamento alla prova dell’esperienza. Dobbiamo stare in guardia contro i tiri dell’immaginazione.

Nell’ottobre del 1774 Priestley era a Parigi e gli illustrò i suoi esperimenti sulla preparazione dell’ossigeno. Sulla base di queste informazione effettuò il classico esperimento dei dodici giorni.

le due fasi dell'esperimento dei 12 giorni di Lavoisier, compiute con un'apparecchiatura sostanzialmente analoga

le due fasi dell’esperimento dei 12 giorni di Lavoisier, compiute con un’apparecchiatura sostanzialmente analoga

“Posi un matraccio con venti grammi di mercurio puro nella fornace. Piegai il collo in modo che l’estremità giungesse sotto una campana di vetro in un recipiente contenente mercurio. Il secondo giorno apparvero delle particelle rosse sulla superficie del mercurio; esse aumentarono di volume e di numero nei giorni successivi. Infine, non subirono più alcun mutamento: alla fine del dodicesimo giorno spensi il fuoco. L’aria rimasta nel matraccio ammontava a circa 5/6 del volume iniziale e non era più atta alla combustione e alla respirazione: era rimasta ‘aria fissa’, azoto. Calcinando i tre grammi di polvere rossa formata, raccolse mercurio puro e un gas ‘molto più atto alla respirazione e alla combustione che non l’aria atmosferica”.   Era ‘l’aria deflogisticata’ di Priestley: la battezzò ossigeno, ritenendo che entrasse nella composizione di tutti gli acidi. La combustione, sostenne, è data dall’unione della sostanza che brucia con l’ossigeno non nella liberazione del flogisto, lo dimostrava la conservazione della massa. Il prodotto, subiva un aumento di peso rispetto alla sostanza originale, uguale al peso dell’ossigeno che si combinava con la sostanza in combustione. Il flogisto non esisteva, risultò sconfitto dal genio del francese e dalla più sensibile bilancia d’Europa.

"gran bilancia di precisione" utilizzata da Lavoisier

“gran bilancia di precisione” utilizzata da Lavoisier

Lavoisier aveva introdotto in chimica il metodo quantitativo. Utilizzava tre sensibilissime bilance, prese a prestito dalla Zecca francese, raggiungendo la sensibilità di 1/400 di grano, pari a 0.13 mg. ‘Si può considerare dimostrato che in ogni reazione la quantità della materia resta uguale prima e dopo l’operazione’: enunciò così il principio della conservazione della massa. Allo stesso modo nella combustione non si guadagnava né si perdeva peso se si teneva conto anche dei gas prodotti.

Nel 1789 fu stampato il Traitè élémentaire de chimie, il primo testo di chimica moderna. Per la prima volta un manuale di scienze era scritto nella lingua parlata: Lavoisier liberò la chimica dal misticismo e dall’oscurantismo rendendone possibile l’apprendimento a chiunque. ‘Terre foliate tartare di Muller’ diventarono, potassio! La nuova nomenclatura e la spiegazione del ruolo dell’ossigeno nella combustione, rinnovarono letteralmente la chimica.

efflorescenze naturali di salnitro (nitrato di potassio) su vecchi muri; cristalli di potassio nitrato; uso bellico del salnitro nelle campagne napoleoniche

efflorescenze naturali di salnitro (nitrato di potassio) su vecchi muri; cristalli di potassio nitrato; uso bellico del salnitro nelle campagne napoleoniche

Nominato ‘controllore alle munizioni’, abolì il diritto del governo di raccogliere il salnitro (nitrato di potassio, KNO3) nelle cantine private e introdusse un metodo innovativo per la sua produzione, rifornendo abbondantemente la Francia di questo prodotto che risultò fondamentale nelle future campagne napoleoniche.

Altresì, si occupò delle misere condizioni dei contadini e tentò di migliorarle: realizzò una fattoria modello dove studiava nuovi metodi di agricoltura scientifica. Disgustato dalle condizioni dei carcerati, consigliò provvedimenti di carattere umanitario, la pulizia e la disinfezione delle prigioni con vapori di acido cloridrico…
La République n’a pas besoin de savants, ebbe a dire il giudice che lo condannò: mandato a morte dal Terrore come ‘aristocratico’ fu ghigliottinato nel 1794.

 

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