Le leggi della combinazione chimica
Gli elementi e i composti si combinano tra loro per formare sostanze con proprietà diverse da quelle di partenza; questi processi sono denominati reazioni chimiche.
Le sostanze di partenza sono chiamate reagenti, i risultati della reazione chimica prodotti.
Un esempio di reazione chimica è rappresentata dalla formazione della ruggine: il ferro, in determinate condizioni, si combina con l’ossigeno per formare una nuova sostanza, l’ossido di ferro (la ruggine); il ferro e l’ossigeno sono i reagenti, l’ossido di ferro il prodotto.
I comportamenti delle sostanze nelle reazioni chimiche sono governati da leggi. Queste leggi sono nate dal lavoro degli scienziati del XVIII e XIX secolo (tra i chimici più importanti del periodo vanno ricordati Lavoisier, Proust, Dalton e Avogadro) di cui è doveroso proporre una breve introduzione della loro vita che troverete di seguito.
Le leggi fondamentali della combinazione chimica sono le seguenti:
- Legge della conservazione della massa: nelle reazioni chimiche non si osservano variazioni di massa o, in altri termini, la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti
- Legge delle proporzioni definite: in un dato composto chimico, gli elementi sono sempre combinati nello stesso rapporto di massa.
La conferma di quest’ultima legge la si ricava dall’analisi della composizione delle sostanze: qualsiasi campione d’acqua contiene sempre idrogeno e ossigeno nel rapporto di 7,921 g di ossigeno per 1g di idrogeno; nel sale da cucina il sodio e il cloro sono sempre combinati nel rapporto di 1,542g di cloro per 1 g di sodio.
Antoin Laurent Lavoisier (Parigi 26/08/1743 – ivi 08/05/1794)
Chimico francese. Membro giovanissimo dell’Accademia delle Scienze, partecipò nel 1790 alla commissione per la definizione del sistema metrico decimale.
Introducendo nell’analisi chimica l’uso sistematico della bilancia, definì la materia in base alla proprietà di essere pesante ed enunciò la legge di conservazione della massa, giungendo alla definizione moderna di elemento: per questo motivo è considerato il padre della chimica moderna.
Nel suo Trattato elementare di chimica (1789), compare per la prima volta una tabella contenente 30 elementi.
Analizzò l’aria riuscendo ad individuarne, quali componenti, l’ossigena e l’azoto (1777) e chiarì il fenomeno di ossidazione dei metalli e quello della fermentazione.
Individuò nella combustione di carbonio e idrogeno la causa del calore animale e, con P. S Laplace, effettuò le prime misure del calore specifico di alcune sostanze.
Fu ghigliottinato durante il Terrore.
Joseph Louis Proust ( Angers 26/09/1754 – ivi 05/07/1826)
Farmacista, venne nominato direttore della farmacia dell’Hôpital della Salpétrière a Parigi. Condusse esperimenti aerostatici con Charles e Pelatre de Rezier.
Fu uno dei primi a salire su un pallone aerostatico (1784). Dopo alcuni viaggi di studio, si trasferì in Spagna, dove insegnò chimica a Segovia e Salamanca.
Nel 1789 fu nominato direttore del laboratorio reale di Madrid dove rimase sino al 1808.
Durante questo periodo enunciò e dimostrò (1794) la sua legge delle proporzioni definite e costanti:
“le combinazioni chimiche (i composti) contengono i rispettivi componenti in un rapporto definito e costante”, qualunque sia il metodo usato per prepararle.
Tornò in Francia durante il periodo napoleonico e morì Angers nel 1826.
Notizie tratte dal Dizionario Biografico degli Scienziati e dei Tecnici edito da Zanichelli
John Dalton (Eaglesfield, Cockermouth, Cumberland 06/09/1766 – Manchester 27/07/1844)
Chimico e fisico inglese. Nacque in una famiglia quacchera e fu istruito in casa e presso le scuole religiose quacchere. Nel 1781 divenne aiuto del fratello che insegnava a Kendal.
Nel 793 si trasferì a Manchester dove trascorse il resto della sua vita. In questa città insegnerà fisica e matematica divenendo poi un divulgatore della scienza, che illustrava in conferenze che teneva passando di città in città.
Le sue ricerche spaziarono su un’ampia gamma di temi. I suoi studi sull’atmosfera lo dovevano portare gradatamente all’elaborazione della sua teoria atomica.
Dalton inizialmente si concentrò sui miscugli di gas e sulla loro composizione. Egli osservò che in una miscela di gas ogni componente esercita la stessa pressione, come se esso fosse il solo gas presente nel volume dato, e enunciò la legge seguente: in un miscuglio di gas ideali la pressione totale è data dalla somma delle pressioni parziali dei singoli componenti (pressione parziale di un dato componente è quella che esso eserciterebbe se occupasse da solo il volume dato).
Basandosi sul fatto che l’aria atmosferica è un miscuglio omogeneo mentre i suoi componenti hanno densità differenti, ed escludendo che si trattasse di un composto chimico, formulò l’idea che gli atomi di ogni componente dovessero essere diversi, che dovessero avere pesi diversi, e che in un dato volume dovessero essere presenti in numero differente. Si faceva così strada l’idea che esistesse un tipo di atomo per ogni elemento.
Dalton si occupò inoltre, prendendo le mosse dai risultati di A. Volta sul “gas delle paludi”, della solubilità dei gas in acqua. Questi studi lo condussero a interpretare le analisi chimiche dei composti in base ai pesi relativi degli atomi dei componenti elementari, primo passo verso una legge delle combinazioni chimiche.
Gli atomi non possono essere né creati né distrutti. Le reazioni chimiche avvengono mediante ricombinazioni di atomi seguendo la legge delle proporzioni multiple, secondo cui quando due elementi si combinano per formare più di un composto le quantità in peso di uno di essi combinate con una quantità fissa dell’altro stanno fra loro in rapporti semplici.
Dalton adottò una notazione simbolica (diversa da quella attuale) per rappresentare gli elementi, e associando tali simboli compose le prime formule per i composti chimici.
Notizie tratte dal Dizionario Biografico degli Scienziati e dei Tecnici edito da Zanichelli
Amedeo Avogardo (Torino 09/08/1776 – ivi 09/07/1856)
Fisico e chimico italiano.
Nel 1795 si laurea in giurisprudenza e l’anno successivo consegue il titolo di dottore in diritto ecclesiastico. In seguito seguirà la sua vocazione per gli studi riguardanti la scienze fisiche e matematiche.
Nel 1809 verrà chiamato a insegnare al Regio Collegio di Vercelli fisica e matematica. Sarà titolare della prima cattedra di fisica sublime (fisica matematica) nell’Università di Torino, cattedra che in seguito verrà abolita per motivi politici. Fu ripristinata nel 1832 e affidata a A. L. Cauchy per venire poi restituita ad Avogadro nel 1834.
Ricoprirà numerosi incarichi pubblici e introdurrà in Piemonte il sistema metrico decimale in qualità di presidente della commissione pesi e misure; farà anche parte del consiglio superiore di istruzione.
Agli inizi dell’Ottocento Avogadro contribuisce allo studio delle proprietà acido – base delle sostanze, formulando una nuova concezione elettrochimica della acidità e della basicità ritenute proprietà antagoniste e relative.
Ogni sostanza poteva fungere da acido o base rispetto a un’altra sostanza posta al di sopra o al di sotto della scala elettrochimica degli elementi delle sostanze.
Nel 1811 e nel 1814 pubblicò due famose memorie sul «Journal de physique» di Jean-Claude de Lamétherie (1743-1817).
In esse Avogadro formulò i criteri di distinzione fra atomi e molecole ed enunciò la sua ipotesi che costituisce uno dei principali fondamenti della chimica: «Volumi uguali di gas nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione contengono un eguale numero di molecole».
Se ne deduce subito che lo stesso rapporto in peso che corre tra volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione, corre pure tra i pesi delle molecole.
La legge quindi offre un mezzo semplice e sicuro per determinate il peso molecolare (detto anche massa molecolare) dei gas e delle sostanze che possono essere trasformate in vapore senza decomporsi.
Successivamente Avogadro eseguì altre originali esperienze di tipo elettrochimico sui metalli e pubblicò numerose importanti ricerche sui calori specifici.
Il nome di Avogadro rimane indissolubilmente legato alle due memorie del 1811 e del 1814, che, per quanto in esse esposto, lo rendono uno dei pilastri fondamentali della chimica.
Notizie tratte dal Dizionario Biografico degli Scienziati e dei Tecnici edito da Zanichelli
Le leggi fondamentali della combinazione chimica sono le seguenti:
Legge della conservazione della massa: nelle reazioni chimiche non si osservano variazioni di massa o, in altri termini, la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti
Legge delle proporzioni definite: in un dato composto chimico, gli elementi sono sempre combinati nello stesso rapporto di massa.
La conferma di quest’ultima legge la si ricava dall’analisi della composizione delle sostanze: qualsiasi campione d’acqua contiene sempre idrogeno e ossigeno nel rapporto di 7,921 g di ossigeno per 1g di idrogeno; nel sale da cucina il sodio e il cloro sono sempre combinati nel rapporto di 1,542g di cloro per 1 g di sodio.