Presentazione del contenuto del multimediale
Tra la seconda metà del settecento e la seconda metà dell’ottocento , attraverso
quasi cento anni di storia , si è avuta nella scienza chimica la progressiva
costruzione delle sue fondamenta .
Con Lavoisier e Proust , per limitarci nell’elenco dei protagonisti , abbiamo la
scoperta delle leggi che governano il comportamento macroscopico della
materia : la legge di conservazione della massa , la composizione elementare
della materia , la legge delle proporzioni multiple .
Ai primi dell’ottocento ritorna alla ribalta , con Dalton , la teoria atomica . Non
è però il frutto di speculazioni metafisiche , ma la spiegazione a livello submicroscopico , cioè atomico , del comportamento regolare che la materia
sembrava presentare a livello macroscopico . Un ingegnoso e coerente sistema
che sarà lentamente accettato , vincendo lo scetticismo e la diffidenza che la
sua enunciazione aveva fatto nascere . Si badi bene , questa diffidenza , persino
ostilità , accompagnerà la teoria atomica fino alla fine dell’ottocento . Vi furono
subito , tuttavia , importanti personaggi della chimica che aderirono e diffusero
la teoria , basti pensare a Berzelius . Agli atomi furono attribuite capacità di
combinazione definite quando si legavano tra loro . Questa proprietà emerse
dalla scoperta della legge delle proporzioni multiple , enunciata dallo stesso
Dalton , che oltre a dare una conferma all’impianto della teoria atomica ,
mostrava come le combinazioni tra atomi fossero governate da relazioni
numeriche determinate . Tale convinzione fu applicata da Dalton per pensare
le prime formule espresse secondo rapporti numerici definiti tra atomi nei
composti , e di pensare a queste relazioni in termini di relazioni di adiacenza
descrivendo le reciproche posizioni degli atomi , anche se ciò avveniva nel
piano . Oggi parleremo di formule di struttura . Colpisce molto la
rappresentazione di queste strutture perché Dalton compie disegnandole una
coraggiosa puntata in avanti nella conoscenza , rispetto al suo tempo .
Tralasceremo lo sforzo teorico e la ingegnosa e ricca attività sperimentale che
accompagna lo sviluppo della chimica , specie quella organica , nei successivi
quattro decenni dopo la enunciazione della teoria atomica . Vi era tuttavia una
domanda che ponevano le combinazioni tra atomi e quindi la formazione dei
composti : la capacità di combinazione che un atomo mostrava variava a
seconda del composto che si formava ? In altre parole , essa dipendeva dal
contesto in cui l’atomo veniva a trovarsi ? La difficoltà a rispondere a questa
domanda derivava dalla incertezza nelle formule che venivano attribuite ai
composti e questa derivava anche dalla incertezza dei pesi atomici relativi
attribuiti agli atomi degli elementi . E’ in questa situazione che assume una
grande importanza il lavoro svolto da Frankland ( diapositiva 3-4 ) e le
conclusioni a cui arriva : la capacità di combinazione appare una proprietà
dell’atomo , essa si può misurare ed esprimere attraverso il numero di atomi
di un elemento , preso come riferimento , con cui si lega . Ogni atomo
possederà un valore di combinazione espresso da un numero intero che lo
caratterizza . Questo numero venne in seguito chiamato Valenza , da
equivalente . E’ noto che la valenza di un atomo non è sempre espressa da un
solo valore numerico , ma questo fatto non costituisce una contraddizione , ma
rende solo più complesso il nostro atomo . L’attribuzione del valore della
valenza agli atomi richiese la conoscenza e il confronto delle formule dei
composti a cui si poteva arrivare con la conoscenza dei loro pesi atomici relativi
. Nella diapositiva 6 “ Il linguaggio si arricchisce “ viene mostrato come la
definizione di questa proprietà atomica , la valenza , abbia fatto nascere una
rappresentazione degli atomi arricchita di questa nuova proprietà e come questa
nuova rappresentazione abbia poi suggerito un modo di legarsi tra gli atomi .
Il linguaggio della chimica è non solo descrittivo ma predittivo , costituisce un
formidabile strumento per la costruzione di nuove ipotesi .
La valenza che un atomo mostra nei confronti degli altri atomi viene espressa
da linee che escono dall’atomo ( diapositiva 7 ) .Queste linee entreranno in
modo permanente nel patrimonio rappresentativo della chimica . Nella chimica
dei numerosi composti del carbonio la valenza del carbonio non solo cambia da
un composto all’altro , ma non è esprimibile con un numero intero . Questa
contraddizione troverà la risposta nella possibilità che nelle molecole
organiche gli atomi di carbonio possano formare legami tra loro e quindi
delle catene . La rappresentazione di queste catene di atomi di carbonio
suggerirà una risposta al problema della isomeria che oggi chiamiamo
costituzionale ( diapositiva 9-10-11). Ma per queste linee-legami si può parlare
di una direzione ? Sono tra loro poi equivalenti ? Le domande sorgono dalla
stessa rappresentazione della valenza (diapositiva 18 – 19 ) . I dati sperimentali
sulle proprietà delle sostanze non solo confermano che le domande sono
sensate , ma danno una risposta : alla valenza , che esprime il legame tra un
atomo e un altro, è necessario attribuire una direzionalità . Per l’atomo di
carbonio , delle sostanze organiche , che diventa il soggetto principale di
questo studio , le valenze sono equivalenti. Il linguaggio grafico si arricchisce
ancora : dal carbonio escono quattro valenze che sono dirette ai vertici di un
quadrilatero regolare (diapositiva 29 ) .Questa rappresentazione fa uso del
piano , si pensa in due dimensioni. Se da una parte si è risolto sia la
direzionalità che l’equivalenza delle quattro valenze del carbonio , dall’altra
emerge una contraddizione tra il numero di possibili isomeri che una tale
struttura permette e quelli che sperimentalmente si sono isolati (diapositiva 28 –
29 – 30 ). E’ ancora il grande tema della isomeria che sarà la chiave per
risolvere la struttura delle molecole . E’ un tema già affrontato da Pasteur e
avviato da lui alla soluzione, tuttavia rimarrà ai margini dell’interesse dei
chimici organici . Le sue conclusioni saranno riprese e saranno determinanti per
arrivare a risolvere il problema del numero di isomeri . Occorrerà pensare alle
molecole in tre dimensioni ( diapositiva 30 - 31- 32-33-34 ) . Il linguaggio
grafico si evolve ancora e sarà di nuovo capace di evocare ipotesi che daranno
una spiegazione alla doppia e tripla valenza tra due atomi di carbonio .
