breve storia della chimica di asimov | Dispense di Chimica

BREVE STORIA DELLA CHIMICA (ASIMOV)

CAPITOLO 1 (GLI ANTICHI)

Gli uomini primitivi accettavano la natura come la trovavano, usavano

materiali presenti in naturale modificandone il loro stato (ad esempio con

la pietra la rendevano tagliente, il legno per bruciarlo …) ma nessun

elemento influenzava un altro oppure la sua stessa modifica ( legno che

diventa cenere), queste modifiche della materia naturali costituiscono

l’oggetto della chimica che costituiscono le trasformazioni chimiche.

La vera e propria svolta l’abbiamo con la scoperta da parte dell’uomo del

FUOCO attraverso l’utilizzo di questo nuovo elemento l’uomo può

volontariamente dar vita a trasformazioni chimiche diventando così un

vero e proprio chimico.

Il primo periodo viene definito età della pietra (periodo in cui l’uomo

usava legno, pietra, pelli e ossa) nello stesso periodo intorno

all’8000 a.c l’uomo da vita alla civiltà grazie alla scoperta

dell’allevamento e dell’agricoltura

 Avviene in seguito la scoperta di nuovi materiali preziosi i METALLI,

rinvenuti sotto forma di pepite, i primi ad essere trovati furono il

rame e l’oro (forse per la loro lucentezza). La caratteristica per

eccellenza dei metalli è la malleabilità ( scoperta per caso dai

primitivi) cosa che i materiali precedenti come la pietra non

possedevano. Abbattendo il rame si accorsero che rendendolo in

lamelle era più tagliente e quindi più utile, l’unico problema erano

le sue risorse in natura in quanto questo inizialmente sembra

essere molto raro da trovare. Successivamente si intuisce che il

rame poteva benissimo essere prodotto partendo dalla pietra

( venivano bruciate delle pietre di colore blu per ottenere il rame e

fonderlo), tutto ciò accade nel 4000 in sumeria e sinai

Nel 3000 viene scoperto un'altra tipologia di rame (rame + stagno).

L’unione dei due crea la così detta lega metallica che prende il

nome di bronzo. Con questo materiali abbiamo la vera e propria

svolta a livello metallurgico in quanto essendo molto resistente

verrà utilizzato soprattutto nella produzioni di armi ( la battaglia di

troia), colui che produceva le armi era ovviamene il fabbro il quale

era considerato un uomo molto potente

Nell’età del bronzo avviene la scoperta anche di un altro metallo, il

ferro, questo sicuramente molto prezioso poiché legato

strettamente al minerale (si credeva si potesse estrarre solo dai

meteoriti) il ferro ovviamente per essere lavorato aveva bisogno di

maggiore calore rispetto al bronzo ( ittiti popolo che lo userà di più,

si scoprirà proprio da questi il rivestimento in acciaio che permette

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BREVE STORIA DELLA CHIMICA (ASIMOV)

CAPITOLO 1 (GLI ANTICHI)

Gli uomini primitivi accettavano la natura come la trovavano, usavano materiali presenti in naturale modificandone il loro stato (ad esempio con la pietra la rendevano tagliente, il legno per bruciarlo …) ma nessun elemento influenzava un altro oppure la sua stessa modifica ( legno che diventa cenere), queste modifiche della materia naturali costituiscono l’oggetto della chimica che costituiscono le trasformazioni chimiche. La vera e propria svolta l’abbiamo con la scoperta da parte dell’uomo del FUOCO attraverso l’utilizzo di questo nuovo elemento l’uomo può volontariamente dar vita a trasformazioni chimiche diventando così un vero e proprio chimico.  Il primo periodo viene definito età della pietra (periodo in cui l’uomo usava legno, pietra, pelli e ossa) nello stesso periodo intorno all’8000 a.c l’uomo da vita alla civiltà grazie alla scoperta dell’allevamento e dell’agricoltura  Avviene in seguito la scoperta di nuovi materiali preziosi i METALLI, rinvenuti sotto forma di pepite, i primi ad essere trovati furono il rame e l’oro (forse per la loro lucentezza). La caratteristica per eccellenza dei metalli è la malleabilità ( scoperta per caso dai primitivi) cosa che i materiali precedenti come la pietra non possedevano. Abbattendo il rame si accorsero che rendendolo in lamelle era più tagliente e quindi più utile, l’unico problema erano le sue risorse in natura in quanto questo inizialmente sembra essere molto raro da trovare. Successivamente si intuisce che il rame poteva benissimo essere prodotto partendo dalla pietra ( venivano bruciate delle pietre di colore blu per ottenere il rame e fonderlo), tutto ciò accade nel 4000 in sumeria e sinai  Nel 3000 viene scoperto un'altra tipologia di rame (rame + stagno). L’unione dei due crea la così detta lega metallica che prende il nome di bronzo. Con questo materiali abbiamo la vera e propria svolta a livello metallurgico in quanto essendo molto resistente verrà utilizzato soprattutto nella produzioni di armi ( la battaglia di troia), colui che produceva le armi era ovviamene il fabbro il quale era considerato un uomo molto potente  Nell’età del bronzo avviene la scoperta anche di un altro metallo, il ferro, questo sicuramente molto prezioso poiché legato strettamente al minerale (si credeva si potesse estrarre solo dai meteoriti) il ferro ovviamente per essere lavorato aveva bisogno di maggiore calore rispetto al bronzo ( ittiti popolo che lo userà di più, si scoprirà proprio da questi il rivestimento in acciaio che permette

maggiore durezza ), il primo popolo ad essere dotato di armi in ferro fu gli assiri  In egitto la chimica aveva raggiunto un buon sviluppo in quanto questa era strettamente legata alla religione e ai riti (khemeia arte egiziana/ arte di estrarre succhi dal greco/ arte della metallurgica, qualunque sia l’origine è la parole antica di chimica) GLI ELEMENTI DEI GRECI Dal 600°.c i greci iniziano ad interessarsi alla natura , all’universo e alle sostanze che lo compongono interrogandosi sui principi dei vari fenomeni ( CHIMICA TEORICA)

TALETE = stabilisce come elemento di base l’acqua poiché sembra essere in maggior quantità. Per Talete la terra era un disco piatto sormontata da un emisfero di cielo e galleggiante su un oceano infinito di acqua. ( il ragionamento di Talete verrà contestato dai greci perché affermano che il cielo è una sfera e la terra anche essa sferica era sospesa al centro della sfera cava del cielo) ( non vi era vuoto assoluto per i greci)
ANASSIMENE= in seguito al pensiero dei greci successivamente a Talete Anassimene individua come elemento l’aria (spiega che l’aria essendo compressa verso il centro forma sostanze dure come terra e acqua)
ERACLITO= se l’universo era una continua trasformazione allora il FUOCO era l’elemento che aveva più caratteristiche salienti
EMPEDOCLE= colui che trovò una soluzione di compromesso dando vita alla dottrina dei 4 elementi (acqua, aria , fuoco e terra)
ARISTOTELE= pensava che i 4 elementi non fossero realmente elementi ma bensì combinazioni di coppie di caratteri opposti ( caldo e freddo, asciutto e bagnato) ogni elemento possedeva delle proprietà ma avevano caratteristiche diverse da qualsiasi sostanza terrestre e per questo Aristotele arriva a dire nel mondo vi è un 5 elemento le etere che sono immutabili , perfette ed eterne Nasce in seguito un’altra questione fondamentale ovvero quella della divisibilità della materia, Leucippo fu il primo ad affermare che a lungo andare la divisione finiva perché vi sarebbero ottenute divisioni minime non divisibili. Ma il primo a dare un nome a queste divisioni fu Democrito il quale chiamo ATOMOS la particella indivisibile, dottrina a cui da vita si chiama ATOMISMO

lo scopre e darà molta importanza alla dottrina di Aristotele) poi abbiamo bacone che scrive l’enciclopedia universale del sapere e descrive la polvere da sparo , ancora abbiamo Geber che scrive scritti molto importanti sull’alchimia nel 1300 che descrivono l’acido nitrico concentrato il quale deriva dai minerali ed è considerato forte, grande progresso per la chimica ovvero quella degli acidi minerali forti ( anche più importante dell’oro ma non viene riconosciuto , l’alchimia degenera per la 3 volta, viene di nuovo proibito lo studio della chimica per eliminare truffatori e per paura che si riuscisse a produrre l’oro. Molti scritti dopo il saccheggio di Costantinopoli andranno perduti e in occidente arriverà ben poco. Avviene la scoperta dell’America , macchina da scrivere, circumnavigazione dell’africa e nel 1543 la pubblicazione di 2 libri quello di Copernico e di vesalio (anatomia umana con precisione). LA FINE DELL’ALCHIMIA Agricola inizio a interessarsi sulla relazione tra minerali e medicina scrisse il de re metallica nel quale somma tutte le pratiche dei minatori dell’epoca. la svolta si ha con Paracelso il quale trasferisce l’alchimia dall’oro alla medicina. adesso la ragion d’essere dell’alchimia diviene la preparazione di medicine con le quali curare le persone nonostante la poca importanza che attribuiva alla trasmutazione accoglie i 4 elementi greci e i 3 arabi. Libavio successivamente scrisse un nuovo sommario dove andava contro paracelsiani ma era d’accordo con Paracelso per lo scopo principale dell’alchimia, nonostante ciò, credeva che la trasmutazione fosse possibile e che fosse importante per la chimica. Va scemando nel XVII secolo l’alchimia fino al 18 quando si trasformerà in chimica. CAPITOLO 3 (TRANSIZIONE) Le conoscenze della chimica erano arretrate rispetto ad altre scienze come la fisica dove galileo galilei scoprì la caduta dei gravi e newton le 3 leggi del moto e la gravitazione universale per arrivare a questa usa il calcolo infinitesimale ( con newton si arriva al massimo della rivoluzione scientifica). La chimica però continua ad essere usata per la trasmutazione nonostante ciò i chimici fecero progressi, muta tutto con helmont poiché fu il primo a considerare i vapori dei suoi esperimenti come qualcosa di diverso dall’aria, secondo lui questi avevano a che fare con il caos dei greci ovvero quello che ha costituito l’universo nella formazione ( da caos la parola gas, il primo a nominare fu il gas silvestre ovvero quello ottenuto dalla combustione della legna).

Torricelli in seguito alla morte di helmont riesce a capire che l’aria esercita una pressione dimostro infatti che l’aria può sostenere una colona di mercurio alta 760millimetri, fu questa l’invenzione del barometro. La differenza dei gas rispetto a liquidi e solidi era che avevano meno densità  Guericke è l’inventore della pompa pneumatica che permetteva di estrarre l’aria da recipienti in modo tale che la pressione esterna e interna fossero diverse. Lo scienziato preparò 2 semisfere di metallo che combaciavano una volta unite si estraeva l’aria da dentro la pressione sterna le manteneva unite, due coppie di cavalli attaccate alle stremità tirando non le staccavano mentre facendo rientrare l’aria si dividevano  Boyle viene incuriosito e crea una nuova pompa pneumatica dando vita poi alla legge di boyle 1622 (non specifica che la temperatura doveva essere costante lo farà mariotte ma tutti la conosciamo come legge di boyle, boyle divene anche atomista grazie alle scoperte di gassendi  L’aria può essere compressa facilmente perché composta da atomi e da spazi vuoti accettando ciò lo si tramuta anche ai liquidi e solidi ( esempio il vapore acquo essendo un aeriforme prim era un liquido ovvero l’acqua e prima ancora ghiaccio ) ma il concetto di atomo non era ancora del tutto chiaro si poteva solo dire che esisteva  Con boyle finisce l’alchimia ed inizia definitivamente la chimica, fino ad allora si rispondeva alla chimica solo attraverso il ragionamento ma boyle arriva al punto in cui dice che la materia va scissa fino a quando non si può più  Due sostanze poteva essere combinate formando un composto  Brand è definito l’ultimo degli alchimisti , fu il primo a scoprire un elemento che prima non esisteva  durante la rivoluzione industriale la macchina a vapore è la macchina che per eccellenza si sviluppa sarà proprio questa a riportare l’interesse della natura del fuoco all’uomo e di conseguenza ai chimici. Per questi la combustione era possibile in ogni sostanza che contenesse il principio dello zolfo. Becher nel 1669 da vita d una nuova teoria: abbiamo 3 tipi di terra uno di questi è la terra pinguis ( ovvero principio di infiammabilità= FLOGISTO(chiamato così in seguito) che una volta finita la combustione veniva totalmente eliminato. Per loro i metalli contenevano il flogisto e le loro ruggini no. L’aria non ha così tanta importanza in quanto questa viene vista come colei

nazione in ambito della scienza). cronstedt crea il cannello ovvero un tubo lungo e sottile a un’estremità nel quale il chimico soffiava nell’apertura larga, aria arrivava al fuoco che cresceva di calore e andava contro il minerale e dal colore della fiamma si ricavavano informazioni ( uno degli strumenti più utilizzati per secoli). Viene così pubblicato da questo una lista dei minerali che non va solo in base al loro aspetto ma anche per proprietà chimiche. Un altro chimico spiegherà che una sostanza reagisce con un'altra grazie alle affinità, da vita quindi a delle tavole che includono queste ultime. Scheele iportante soprattutto per aver dato vita alla preparazione dell’ossigeno e dell’azoto1771-72, questi esperimenti furono descitti ma mai pubblicati in tempo solo nel 77 qaundo ormai erano stati scoperti da altri.

Le scoperte nel campo dei gas erano notevoli e così nel 18 secolo si decide di dar vita ad una sola legge che le riunisse colui che lo farà sarà LAVOISER. Era sempre stato molto accurato nelle misure, la misurazione diventa il suo strumento principale un vero e proprio procedimento che demolisce le antiche teorie. Alcuni durante questa epoca credevano ancora fortemente nella trasmutazione e per questo Lavoisier decide di metterla alla prova. Fa bollire per 101 giorni dell’acqua andando poi a pesarla prima e dopo il peso dell’acqua non varia ma sul fondo si trova un sedimento ( impossibile pensare che fosse stato creato dall’acqua. Ma provandolo a togliere l’acqua pesava di meno ed esattamente mancava il peso del sedimento ) dimostro anche la trasformazione di metalli in calce ( i metalli acquistato peso e e qualcosa all’interno del recipiente perdeva peso ovvero l’aria e non il flogisto). Arriva ad affermare quindi che i minerali erano l’unione tra minerali e gas. Nasce a seguito la legge della conservazione della massa: una massa non viene ai né creata né distrutta ma solo trasferita da un altra sostanza
Lavoisier però non era del tutto contendo di questa spiegazione e approfondisce la motivazione del ciò affermando che l’aria non è una sostanza semplice ma una miscela di 2 gas in rapporto 1 a 4 + 1/5 dell’aria era aria deflogisticata la quale si combinava con varie sostanze nella combustione dando vita alla ruggine ( aria chiamata da lui stesso ossigeno) gli altri 4/5 dell’aria per lui era azoto
Cavendish bruciando il suo gas scopre che i vapori generati se raccolti e studiati davano vita ad un liquido e Lavoisier lo chiamò idrogeno il quale diceva che bruciava con l’ossigeno e dava vita all’acqua ( acqua quindi formata da idrogeno e ossigeno). Nell’ultimo periodo della vita darà infine vita un sistema di nomenclatura insieme ad altri 2 1787 ( basato sulla logica dove dai

nome dei composti capiva la composizione, dei precisi suffissi e prefissi ) ( tutto contenuto nel TRATTATO ELEMENTARE DELLA CHIMICA 1789) il più grande chimico mai esistito muore nel 17794 CAPITOLO 5 ( GLI ATOMI ) Dopo Lavoisier continuano le scoperte nel campo delle misurazioni, ad esempio gli acidi vengono scoperti insieme alle basi e la loro unione da vita al sale. Un chimico capisce che una determinata quantità di un l’elemento con una determinata di un altro reagiva dando vita ad un’altra sostanza ( il peso equivalente), un'altra scienziato afferma però che le proporzioni variavano a seconda della preparazione del composto. Proust dimostrò nel 1799 che il carbonato di rame ad esempio aveva delle proporzioni ben definite ovvero 5.3 rame+ ossigeno+1 carbonio, arriva quindi ad affermare che in ogni composto determinati elementi sono contenuti in determinate percentuali ( legge delle proporzioni definite). Si arriva così ad immaginare che la materia fosse composta da molecole a sua volta da atomi. Dalton è il primo a dirci che la materia si può combinare in più proporzioni in base a queste poi i andava a formare un composto differente ( legge delle proporzioni multiple), legge che è strettamente legata alla teoria atomica fu sempre dalton infatti in un suo libro a parlarci dettagliatamente della teoria atomica. Con questa ultima teoria si da il colpo di grazia alla trasmutazione in quanto accettando la teoria di dalton si accetta anche la convinzione che l’atomo sia indivisibile e immutabile( dalton preparerò anche una tavola con i pesi atomici ma sbagliata). Nasce contemporaneamente anche l’idea di elettricità ( cariche che si attraggono) l’idea principale era quella che il vetro fosse con carica positiva e la resina con negativa, volta poi crea anche la pila elettrica. Gay-lussac scopre che combinando due gas si da vita all’acqua quindi secondo rapporti di numeri interi i gas si combinano ( legge dei volumi di combinazione). Il primo a far rivelare l’inevitabilità del presupposto secondo cui nei gas i numeri uguali di particelle occupano volumi uguali fu un italiano Amedeo Avogadro il quale enuncia ciò sotto il nome di ipotesi di Avogadro nel 1811, nonostante ciò questa ipotesi rimane trascurata per secoli ma contemporaneamente vengono scoperti altri metodi per arrivare a calcolare il peso specifico, alcuni scoprirono che il calore specifico degli elementi sembrava variare in base al peso atomico ( inversamente proporzionale ) queta legge è la legge del calore. inoltre i com posti simili per composizione4 tendevano a cristallizzarsi insieme ( legge dell’isomorfismo), utile per verificare il corretto pero degli elementi.  Berzelius fu il punto di svolta in questo campo in quanto da vita alla teoria atomica, stabilendo con precisione i pesi atomici con

 Tutti i composti scoperti avevano in comune il fatto che fossero tutti semplici e che potessero essere scissi in componenti. Un chimico russo nel 1812 riesce a trasformare l’amido in glucosio. Nello stesso modo bracconot scinde la gelatina proteica dando vita alla glicolla o glicina ( un amminoacido). Sia amidi che proteine hanno una struttura molto complessa in quanto formati da molecole giganti. Chevreul invece si dedicherà allo studio degli acidi grassi , tratto infatti il sapone con l’acido e dimostrò che quando i grassi si trasformano in sapone si libera glicerina. La glicerina è un composto relativamente semplice e così si arriva a pensare che amidi e proteine fossero l’unione di più elementi semplici.  Berthelot fece riscaldare la glicerina con l’acido strearico e capisce che l’unione da vita ad una molecola composta da una parte di glicerina e 3 di acido ( molecole tristearina). Poi al posto dello stearico usa altri acidi e capisce che si da vita a grassi man non ottenuti da grassi naturali come il precedente ( sostanza simile ai grassi naturali ma non identica). Risulta evidente quindi che tra organico e inorganico la differenza sostanziale risiedeva nel fatto che avessero struttura chimica differente. le sostanze inorganiche avevamo molecole piccole ( atomi da 2 a 8) mentre le organiche grosse ( da 12 a diverse dozzine). Si arriva anche alla deduzione che le molecole organiche essendo infiammabili fossero composte da ossigeno e carbonio di conseguenza questi composti furono chiamati da kekulé composti del carbonio.  Grazie alla teoria atomica si scopriranno in questo periodo le così dette formule em piriche ovvero quelle che noi oggi comunemente utilizziamo per denominare una molecola. Lavoisier nell’ultimo periodo cerca di stabilire il rapporto dell’idrogeno e del carbonio all’interno dei composti organici ma non si ottengono grandi risultati così gay-lussac apporta delle modifiche mescolando la sostanza organica con un agente ossidante, riscaldando ciò si dava vita alla combustione e raccogliendo l’acqua e anidride carbonica si poteva capire le proporzioni del carbonio e dell’idrogeno ( grazie a ciò gay-lussac aveva già stabilito la formula degli zuccheri semplici.  Dumas poco dopo dirà il procedimento va modificato in quanto presente anche l’azoto. Le formule empiriche non sembravo più affidabili come prima. Due studiosi studiavano 2 gruppi differenti di co posti uno i fulminati e l’altro i cinati i quali avevano la stessa formula ma con caratteristiche differente. Questi composti così furono chiamati da berzelius ISOMERI ( la differenza si crede risiedesse nel fatto che gli atomi al loro interno fossero disposti in modo differente, si scopre successivamente che vi sono dei gruppi

che nonostante vengano spostati da una molecola all’altra rimangono sempre uniti e questi prendono il nome di radicali

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