Giorcelli Michela Classe IIC

a.s. 2003/2004

PRESENTAZIONE POWERPOINT

STORIA DELLA CHIMICA

Dalle Origini a Lavoisier

La chimica è una scienza che difficilmente si può far risalire a prima del sedicesimo secolo, quando si fu in grado di cominciare a distinguere che i cambiamenti delle sostanze sotto l’effetto del calore, dei solventi dei reagenti erano di natura diversa da altri cambiamenti. Ciò non significa che la chimica non ha storia prima di questa data. Infatti, dal punto di vista tecnologico, la chimica risale alla preistoria con la scoperta del fuoco, ma passarono millenni prima che assurgesse a scienza.

La scienza moderna è soprattutto occidentale e questo vale anche per la chimica. Ma le origini si possono far risalire a civiltà antiche al di fuori dell’Europa. Solo successivamente, molti secoli dopo, approdò in Europa nell’epoca medievale.

ANTICHITÀ

Le prime esperienze nell'ambito della chimica risalgono ai tempi delle civiltà della Mesopotamia, dell'Egitto, dell’India e della Cina. Inizialmente si diffusero rudimentali tecniche di lavorazione di metalli, quali l'oro e il rame, ritrovabili in natura allo stato elementare, ma ben presto furono messi a punto i primi processi di estrazione dei metalli dai loro minerali (in genere ossidi e solfuri), mediante riduzione con legno o carbone. L'uso successivo di rame, bronzo e ferro ha dato il nome alle corrispondenti età archeologiche. Anche il potere colorante di alcune sostanze era noto fin dall'antichità, così come era pure diffuso l'utilizzo della terracotta, dello smalto e del vetro.

LA FILOSOFIA NATURALE GRECA

Gli scienziati greci nel periodo classico erano i filosofi che si basavano su congetture e ipotesi piuttosto che esperimenti. Cercavano di spiegare la natura dell’universo seguendo una logica e generalizzavano i loro concetti senza avere dati sufficienti. L’opera dei pensatori greci in se stessa ha dato un apporto modesto se non nullo allo sviluppo della chimica dal punto di vista pratico, ma i filosofi greci tramandarono modalità di pensiero che furono ripresi in epoca relativamente moderna.

Fin dai tempi di Talete (640-546 a.C.), i filosofi greci iniziarono a cercare di interpretare e spiegare la natura della materia. Talete stesso ipotizzò che l’acqua fosse l’origine di tutta la materia cioè l’arché (elemento base che costituisce tutte le sostanze). Essa poteva solidificare trasformandosi in terra ed evaporare diventando aria.

Anassimandro (611-545a.C.) generalizzò questo concetto di sorgente primaria ipotizzando che l’origine di tutte le cose fosse l’illimitato, l’indefinito o infinito (apeiron). Tutte le cose sono da esso generate, possono apparire o scomparire e sono esse stesse composte di caldo e freddo. Il concetto degli opposti, introdotta da Anassimandro per dare una spiegazione cosmologica del mondo, era una caratteristica della scienza primitiva anche se espressa in diverse forme.

Anassimene pensava che la sorgente primaria fosse l’aria la cui rarefazione produceva il fuoco mentre la condensazione portava alla formazione di acqua, terra e pietre. Non c’è l’idea degli elementi ma piuttosto il concetto dello stato della materia: gassoso liquido o solido. Quando Mileto fu conquistata dai persiani, i filosofi della scuola ionica si spostarono in altre zone della Grecia e anche in Calabria e Sicilia. Pitagora fondò una di queste scuole filosofiche basata sul misticismo. Pitagora nacque a Samo nel 580 a.C. circa. Dopo aver viaggiato in Egitto e Babilonia, si stabilì a Crotone (Magna Grecia), dove diede impulso alla nascita di una setta filosofico-politica, che ebbe notevole successo ma la cui conoscenza è limitata dal carattere iniziatico della stessa. La setta fu perseguitata dai governi democratici affermatisi verso la metà del V sec. a.C.; Pitagora fu costretto a rifugiarsi a Metaponto e molti dei suoi seguaci emigrarono in Grecia. Per Pitagora il compito della filosofia è quello di favorire la progressiva purificazione dell’anima, attraverso la conoscenza dell’ordine superiore dell’universo. Centrale fu nel pensiero di Pitagora la riflessione sui numeri, con la quale egli si riteneva in grado di spiegare la struttura atomica dell’universo; con tale impostazione studiò i suoni elementari e le armoniche.

Eraclito (540-475 a.C.) pensava che la sorgente primaria della materia fosse il fuoco. Nel percorso discendente condensa in acqua e quindi nella terra, nel percorso ascendente si rarefa di nuovo in fuoco. Egli era sostenitore della teoria dei contrari, notte-giorno estate-inverno, caldo-freddo, asciutto-bagnato.

Nella scuola ionica c’è stato un continuo sviluppo dell’idea della materia primaria organizzata nei contrari, specialmente caldo e freddo. Come esempi si portava fuoco e acqua con i relativi concetti di aria e terra.

Anassagora assumeva l’esistenza di un numero infinito di piccole particelle che chiamò semi che non potevano essere creati né distrutti. Il cambiamento consisteva nella loro unione e separazione che avveniva costantemente.

Empedocle trasformò l’idea del fuoco, acqua e terra in modo più preciso aggiungendo l’aria (che fino ad allora era vista come una transizione tra acqua e fuoco ed dando al fuoco un posto nel mondo materiale. Empedocle assumeva l’esistenza di atomi non di infiniti tipi come Anassagora ma solo di 4 tipi. Per la prima volta era stata proposta una teoria secondo la quale esistevano solo 4 elementi composti di piccolissime particelle non soggette a cambiamenti. Empedocle nacque intorno al 492 a.C. ad Agrigento (Akragas). Scrisse “Sulla Natura” (Perì Fyseos) in cui trattava argomenti cosmologici e naturalistici. Infatti egli si dedicava all’osservazione di fenomeni naturali di botanica, zoologia e fisiologia. Fu uno studioso della physis, un teorico di biologia, un oratore, un profeta, un taumaturgo e un grande medico. Empedocle sosteneva che i quattro elementi o "radici" di tutte le cose (terra, acqua, aria e fuoco) si compongono e si disgregano attraverso due forze di attrazione e repulsione: amore o amicizia ed odio o discordia. Gli elementi di Empedocle non sono intesi nello stesso modo in cui erano ritenuti dai filosofi della Ionia, infatti egli non considera ognuno come un archè, ma sono i mezzi attraverso i quali si è formata tutta la realtà che ci circonda. In tal senso, per esempio, Empedocle cercò di stabilire la quantità delle diverse radici nella costituzione degli esseri particolari, concludendo che le ossa sono formate da due parti di terra, due di acqua e quattro di fuoco. Così l'uomo, come tutte le altre cose, è composto dalle stesse sostanze di cui è formata la realtà intorno a noi. In connessione con questa teoria, Empedocle immagina che il cosmo sia soggetto ad uno sviluppo ciclico suddivisibile in quattro fasi: due iniziali, caratterizzate dal prevalere dell'odio e dell'amore, e altre due come fasi di passaggio. L'universo si sarebbe creato, secondo il filosofo, dal prevalere dell'amore che ha formato i pianeti che noi conosciamo; noi ora stiamo vivendo in una fase intermedia in cui sono presenti sia l'odio che l'amore, e quando prevarrà totalmente l'odio allora l'universo avrà fine. Il pensiero di Empedocle riguarda anche la teoria della metempsicosi: gli esseri scontano le loro colpe mediante una serie di reincarnazioni; solo gli uomini che sapranno purificarsi potranno tornare a dimorare tra gli dei, poiché l'anima è ritenuta di origine divina.

Empedocle è anche famoso per la dimostrazione che l’aria è un corpo materiale e praticamente eseguì il primo esperimento utilizzando una clessidra. In pratica tappando con le dita l’estremità superiore, quando la clessidra veniva immersa nell’acqua non si riempiva completamente.

Aristotele (384-322 a.C.) credeva che in natura esistessero quattro qualità: il caldo, il freddo, l'umido e il secco, e che ciascuno dei quattro elementi fosse dominato da una coppia di qualità: così il fuoco era caldo e secco, l'aria era calda e umida, la terra era fredda e secca e l'acqua era fredda e umida; inoltre i quattro elementi, combinandosi secondo diversi rapporti, costituivano tutte le sostanze presenti in natura. Poiché si immaginava che fosse possibile modificare i rapporti in cui le qualità erano presenti negli elementi, si prevedeva che gli elementi stessi potessero trasformarsi l'uno nell'altro, e che perciò fosse anche possibile trasformare una sostanza in un'altra.

Aristotele aggiunse ai 4 elementi la quintessenza, che chiamò etere, di cui era composto il firmamento. Egli giudicò l’etere perfetto, eterno e incorruttibile come i corpi celesti a differenza dei quattro elementi imperfetti.

Leucippo di Mileto e Democrito di Abdera furono i padri della teoria atomica. Le notizie intorno a questi due autori sono frammentarie e incerte. Le loro opere sono andate perdute e ciò che si conosce lo si è appreso solamente per via indiretta. Leucippo sembra essere vissuto nella seconda metà del V secolo a.C., si formò alla scuola eleatica e sarebbe stato, pare, discepolo di Parmenide e di Zenone. Democrito, vissuto tra il 460 e il 370 a.C. (contemporaneo quindi di Socrate), fu allievo e amico di Leucippo e fondò ad Abdera una vera e propria scuola filosofica. Le concezioni atomistiche di Leucippo e Democrito furono esposte in due opere di fisica: il "Makròs diàkosmos" ("Grande cosmologia" di Leucippo) e il "Mikròs diàkosmos" ("Piccola cosmologia" di Democrito), entrambe perdute. Le concezioni atomistiche di Leucippo e Democrito trovano le loro radici nella filosofia eleatica e, indirettamente, nel pitagorismo. Dai Pitagorici gli atomisti derivarono la convinzione che la mutevolezza del mondo fisico potesse esprimersi in termini matematici. Dalla tradizione eleatica, ereditarono, in particolare, i principi di "essere" e "non essere". L'essere degli atomisti possiede le caratteristiche dell'essere parmenideo: è pieno, indivisibile, inalterabile, senza qualità sensibili, ingenerabile e incorruttibile. Tuttavia, a differenza di quello eleatico, l'essere degli atomisti è molteplice: è una pluralità di enti, diversi tra loro per forma e grandezza, e in perenne movimento. Per giustificare la pluralità dell'ente e il suo movimento, tuttavia, gli atomisti sono costretti ad ammettere la possibilità del "non essere", il vuoto, e in ciò si discostano dagli eleatici. L'ente degli atomisti è di numero infinito. Essi compiono quindi una rivalutazione del concetto di infinito, considerato da sempre, nella tradizione greca, sinonimo di incompiutezza, imperfezione e mancanza di forma.

Gli atomi di Leucippo e Democrito, nella loro molteplicità, sono "forma indivisibile" (atomos). La loro indivisibilità è strettamente connessa alla loro invisibilità. Se fossero infatti percepibili dai sensi, sarebbero altresì divisibili. Essi si differenziano per misura, per forma, per "contatto", cioè per l'ordine in cui sono disposti e per "direzione", cioè per la posizione in cui si trovano. Alcuni sono lisci e sferici, altri aguzzi e scabrosi, altri ricurvi o uncinati. Nel loro incessante movimento vorticoso nel vuoto, si scontrano, si aggregano, si disaggregano, dando origine ad una infinita varietà di corpi. Secondo alcune interpretazioni del pensiero di Democrito, il movimento degli atomi sarebbe completamente casuale.

Il concetto di atomo è un naturale sviluppo della matematica e della logica greca, e rappresenta uno dei massimi tentativi di conciliare il razionale con l'esperienza sensibile. L'atomismo di Democrito fu adottato da uno dei maggiori filosofi dell'età ellenista, Epicuro (341-270 a.C.), che accetta l'idea degli atomi in continuo movimento in un infinito spazio vuoto. Tuttavia, a differenza di Democrito individua la causa del movimento nel loro peso. Di conseguenza tutti gli atomi tenderebbero a cadere verso il basso. Per spiegare tuttavia la possibilità che gli atomi hanno di aggregarsi tra loro, Epicuro ammette l'esistenza di una deviazione dalla loro naturale traiettoria (clinamen) introducendo quindi un elemento casuale in quello che sarebbe al contrario un rigido determinismo. Inoltre, a differenza di Democrito, Epicuro ritiene che le forme degli atomi non siano infinitamente varie, ma in numero finito, sia pure inconcepibilmente grande. Anche il pensiero di Epicuro non ci è noto per via diretta: delle sue opere rimangono infatti solamente tre lettere. Tuttavia un'esposizione chiara ed esauriente del suo pensiero si ritrova in uno dei capolavori della letteratura latina, il"De rerum natura" di Tito Lucrezio Caro (98-55 a.C).

È interessante osservare che le concezioni atomistiche non furono una prerogativa del pensiero occidentale. Sia pure in modo marginale, esse furono elaborate anche da alcune scuole di filosofia indiana. Nel sistema religioso dello Giainismo (da Jaina, "il vittorioso", epiteto dato all'asceta che lo fondò nel V secolo a.C.) si trova esplicitamente la nozione di atomo. Analoghe concezioni atomistiche si incontrano in alcune scuole di Buddhismo appartenenti alla corrente Hinayana ("piccolo veicolo"), risalente al IV secolo a.C. Tuttavia nel pensiero orientale l'atomismo non incontrò mai un terreno fertile su cui svilupparsi a causa della dominante visione "olistica" che considera la realtà un tutto indivisibile e interconnesso.

Gli antichi filosofi greci avevano ben separato scienza e religione, pur con un rapporto fra le due culture.

L’abilità nella chimica applicata degli egizi e la conoscenza teorica dei greci s’incontrarono e si fusero dopo la fine dell’impero di Alessandro il Grande quando Tolomeo fondò in Egitto un regno con capitale Alessandria. Questa fusione non fu del tutto positiva perché la chimica egizia si esprimeva soprattutto con l’imbalsamazione dei morti e con i riti religiosi così che la cultura greca si impregnò di misticismo ostacolandone il successivo sviluppo. La khemeia così legata alla religione incuteva timore come i suoi adepti, che assunsero sempre più un ruolo di “maghi” più che di scienziati. Questa condizione fu poi ulteriormente incoraggiata con l’uso di simboli e pratiche sempre più misteriose che accresceva l’alone di mistero che circondava questa pratica. Questa situazione portò la khemeia a mescolarsi con astrologia ed astronomia, così i sette metalli conosciuti diventarono legati agli astri conosciuti:

Oro – Sole

Argento – Luna

Rame – Venere

Stagno – Giove

Piombo – Saturno

Mercurio – Mercurio

Ferro – Marte

Composti come il nitrato d’argento veniva chiamato “caustico lunare” ed il mercurio “argento liquido” e successivamente “argento vivo”.

Il primo seguace della khemeia greco-egiziana fu Bolos di Mendes, città del delta del Nilo, vissuto nel 200 a.C., noto come pseudo Democrito. Studiò ciò che diventò uno dei principali problemi dell’alchimia, la trasmutazione del piombo in oro. La teoria dei quattro elementi aristotelici acqua, aria, terra, fuoco affermava che le sostanze fossero una miscela di questi quattro principi e che per trasformare una sostanza in un’altra era sufficiente cambiare le relative proporzioni. L’acqua evaporando si trasformava in aria, il legno bruciando si trasformava in fuoco ed aria, ecc. Se era possibile trasformare una pietra rossiccia in ferro, per ottenere l’oro sarebbe stato sufficiente trovare la tecnica adatta.  L’ottenimento dell’ottone dal rame e zinco è probabile che sia stato considerato una prova di trasmutazione in oro.

L’ ALCHIMIA

L’Alchimia è stata una cultura di antichissima formazione. Già si conoscono tracce del pensiero alchemico fin dalla età del ferro ed in particolare dalla antica cultura della Cina. L’Alchimia Cinese si fondò sulla base della alternanza di due principi complementari detti YANG-YIN - che generavano una unione di opposti YANG (Cielo - Sole - Maschio) (YIN -Terra- Luna -Femmina), capaci di realizzare tra di loro inversione di proprietà attive e passive generalmente simbolizzata da un cerchio in cui una doppia spirale a rotazione inversa genera un polo nero in un semi-campo bianco e viceversa un polo bianco nell’altro semi-campo nero.

L’ ALCHIMIA ERMETICA O METALLURGICA

Nella cultura Mediterranea venne considerato fondatore dell’Alchimia Ermete Trimegisto (nome che significa il Re tre volte Grande) una figura probabilmente immaginaria a cui furono attribuite numerose scritture. All’epoca dell’antico Egitto, Ermete fu spesso identificato con una divinità che possiede la conoscenza di tutte le arti e le scienze sacre e segrete della mummificazione dei corpi.

La parola Alchimia è pure incerta si ritiene infatti che la etimologia venga da Al (il in arabo), e Kimia (la terra del "Kamel" cioè il cammello), l'odierno Egitto; oppure il suolo del "Kem-it", che significa "nero", e che quindi si riferisce all'aspetto scuro della terra fertile dell'Egitto, altri ritengono invece che Alchimia possa derivare dal vocabolo greco "chyma" (che significa scioglimento, fusione).

Già gli alchimisti egiziani avevano notato che la terra nera nel Nilo doveva la sua fertilità all' "humus ", residuo della macerazione di foglie alberi ed animali morti. Avevano anche capito che le piante venivano mangiate dagli animali erbivori e che i carnivori mangiavano gli erbivori e cioè che l'uomo apparteneva a questa catena alimentare biologica, dove ogni essere vivente, quando si decomponeva ritornava in ciclo.

Pertanto al fine di evitare la "reicarnazione" dei resti umani in seguito a "trasmutazioni periodiche" dell'humus, essi svilupparono la Alchimia per mummificare i corpi dei morti, in modo che il corpo mummificato alchemicamente rimanesse inalterato dopo la morte; gli egizi chiusero infatti le mummie in tombe serrate "ermeticamente" (vocabolo quest'ultimo che deriva da "Ermes").

Per dimostrare tendenza alla purezza solare dei loro re, gli egiziani fecero costruire le piramidi sopra le tombe dove i re vennero sepolti. Il quadrato, ottenuto combinando i quattro triangoli equilateri che simboleggiano i quattro elementi, rappresentava la base della piramide mentre i lati che correlano la base al vertice in direzione del sole, rappresentarono la "rettificazione", cioè il simbolo della purificazione espressa come tendenza alla elevazione della terra. Più il re era potente e di valore, più elevata doveva essere la sua piramide.

I miti ed i simboli della alchimia sono stati sempre correlati principalmente alla purificazione dei metalli seguendo il principio detto del "Solve e Coagula" (dissolvi e solidifica), utile anche per la produzione di coloranti di profumi e di medicamenti artigianali già sviluppate all’epoca delle antiche popolazioni Assiro-Babilonesi.

Il simbolismo di ogni trasformazione alchemica fu concepito nell’ambito della idea che l’uomo, che è parte della natura, proponendosi il ruolo di ordinatore del tempo dello sviluppo naturale, potesse aiutare, la natura ad accelerare i tempi di evoluzione prestabiliti dalle influenze celesti.

L’ "Opus Alchemico" sintetizzato nella frase "pensa agendo ed agisci pensando", fu infatti considerato come "la levatrice delle trasformazioni vitali della natura" proprio in quanto gli alchimisti ermetici ritennero che qualora venisse scoperto il segreto, detto della "Pietra Filosofale" o principio di purificazione di tutte le qualità, ciò avrebbe permesso di "trasmutare" tutti i metalli in oro puro a partire dallo stato di materia imperfetta.

Infatti le sostanze che compongono l’universo vennero considerate, potenzialmente "oro", ma temporalmente esistenti in varie fasi della loro purificazione che, naturalmente senza l’intervento dell’Opus Alchemica, si sarebbe realizzata in tempi indefiniti.

La Pietra Filosofale è stata quindi considerata il mistero da scoprire, che di fatto è quello della intelligenza della natura, da assecondare per accelerare i ritmi temporali della trasmutazione verso la perfezione.

Si disse pertanto negli scritti Alchemici "nessun uomo all’interno di una barca può ostinarsi a svuotare il mare", volendo indicare come l’uomo armato di sola ragione è impotente di fronte al mistero occulto della purificazione alchemica, proprio in quanto il pensiero razionale non è in grado di cogliere l’essenza intelligente della propria natura ovvero della "Pietra Filosofale".

L’intuizione Alchemica di base risiede in una prospettiva cosmologica globale che correla i metalli al cielo ed ai pianeti; pertanto ogni trasformazione, al di là delle apparenze, non è di natura caotica e casuale in quanto è favorita dagli influssi intelligenti ("energheja") del cielo sulla terra.

Pertanto nella tradizione della Alchimia Metallifera piombo, ferro, stagno, rame, mercurio, sono soggetti alla corruzione, mentre due, (argento, oro) sono incorruttibili, cioè rispettivamente meno e non soggetti al decadimento fisico prodotto dal tempo.

La maggiore o minore perfezione gli alchimisti ritennero che dipendesse dallo stato di maturità qualitativamente raggiunto. Solo l'oro sarebbe il risultato ultimo di una scala di perfezione che tutti i metalli potevano raggiungere in seguito a "trasmutazioni". Si pensò inizialmente che le "trasmutazioni" sarebbero state il risultato di un gran numero di trasformazioni progressive frutto del miglioramento cognitivo dell’ Opus Alchemica nonché dall’influsso benevolo degli astri nel cielo.

Nel "Libro dei sette capitoli", attribuito ad Ermete le fasi di ciascuna trasformazione sono descritte come fasi di transizione che vennero associate alle influenze del sole, della luna e dei cinque pianeti visibili ad occhio nudo.

La fase iniziale di ogni trasformazione venne considerata protetta da Mercurio (Argento vivo) che fu considerato il solvente per eccellenza.

Infatti si sapeva che il mercurio scioglie anche l’oro e l’argento formando con tali metalli delle amalgame liquide. Si ricorda che gli antichi artigiani alchimisti purificavano l’oro e l’argento sciogliendoli con mercurio dalla terra impura e poi con il fuoco allontanavano il mercurio estraendo oro ed argento puri, da impurità ed anche dalle leghe con altri metalli.

Proprio sulla base di tali procedimenti sperimentali già da vari secoli a.C. si conosceva che il Mercurio (principio passivo Femminile perché senza forma) scioglie lo zolfo giallo (considerato come principio maschile o fuoco solido), dando origine al cinabro (di colore rosso - detto sangue matriciale; Mercuro e Solfo si imparentavano nel così detto matrimonio Alchemico)

Alla fase iniziale di ogni trasformazione che serviva a dissolvere la sostanza allo stato embrionale in "materia prima", succedevano tre fasi dette di "espansione"; la prima, protetta da Saturno, (pianeta correlato al Piombo), che veniva detta fase di "NIGREDO", cioè dello scioglimento o della macerazione apparentemente caotica; protegge la seconda fase (detta di "RUBEDO" per la temperatura del "calor rosso" raggiunta dai metalli riscaldati dal fuoco nel forno Alchemico), il pianeta Giove (associato allo Stagno); la terza fase detta "ALBEDO" corrisponde al massimo del calore e della lucentezza del metallo ed aveva la protezione della Luna (associata all’Argento). Poi succedevano altre tre fasi di "contrazione e raffreddamento", che furono considerate rispettivamente sotto la protezione di Venere (Rame), di Marte (Ferro) e infine del Sole (Oro e/o solfo). Da questa teoria delle trasformazioni osservata sperimentalmente gli Alchimisti conclusero che la maggiore o minore perfezione della materia dipendeva dallo stato di maturità da essa raggiunto.

La alchimia fu pertanto considerata l'arte di distruggere i composti che la natura ha formato in modo imperfetto al fine di migliorare la loro natura purificandoli modificandone le proprietà temporanee al fine ultimo di raggiungere la perfezione assoluta.

È importante considerare alcuni elementi della saggezza Alchemica, che hanno condotto questo particolare atteggiamento mentale a sopravvivere, con più o meno elevata fortuna, in tutte le epoche nell’immaginario collettivo umano, traversando civiltà così profondamente diverse dell’oriente e dell’occidente.

Hanno contribuito a tale longevità del pensiero Alchemico :

a) la dimensione bipolare, complementare, interattiva, di ogni concetto, fondata sul modello primitivo della coppia "YIN-YANG"; in tal modo l’Alchimia distinse come complementari i concetti interpretativi del divenire, non separando mai le relazioni tra qualità e quantità, tra forma e sostanza o tra spirito e materia.

b) La fiducia della creatività dell’uomo nel forzare i segreti della natura al fine di far precipitare i ritmi temporali per il raggiungimento della perfezione "a-temporale".

c) Il contesto evolutivo cosmologico e globale che si attua in un tempo irreversibile, in cui tutto cambia eccetto il mutamento, in modo guidato da una natura complessivamente intelligente di cui l’uomo è integralmente partecipe.

d) L’idea cosciente della necessità di conoscere sia esteriormente che interiormente all’uomo per penetrare nella scoperta progressiva del mistero della natura, così da realizzare l’evoluzione delle conoscenze umane, in seguito al miglioramento delle due componenti dell’ EGO interiore dell’uomo, la cui intelligenza è correlata a due fattori;

1°) "l’ intuito" che è simbolizzato dal sole e dalla rarità e purezza dell’oro;

2°) "la ragione", che ha come simboli alchemici Saturno ed il Piombo.

Pertanto gli alchimisti non fidandosi della ragione fondata sulle conoscenze già acquisite, ritennero che i simboli fossero fortemente espressivi in quanto trascendono la parola e stimolano l’intuito, pertanto apprezzarono il ricorso a processi intuitivi come la "Cabala", proprio in quanto essi considerarono più importante la attività sperimentale, che quella cognitiva; giudicarono infatti come "Brucia Carboni" i saputelli capaci di sfoggiare cognizioni, che all’atto pratico non promuovevano nulla di nuovo, sperimentalmente utile.

Per le peculiari caratteristiche sia di intuito e fantasia che di praticità, tra gli Alchimisti si annoverarono anche molte donne, tra esse famose nell’antichità furono ad esempio, Cleopatra e Maria l’Ebrea (quest’ultima è rimasta rinomata per aver ottenuto vari nuovi prodotti regolando la temperatura di reazione in un bagno di acqua, infatti ancora oggi tale metodo di riscaldamento è detto "a bagno Maria").

L’ ALCHIMIA SPECULATIVA

Durante il periodo dello sviluppo del pensiero scientifico all’ epoca della Magna Grecia, la alchimia perse quel carattere di attività esoterica correlata strettamente a le concezioni astrologiche e pur mantenendo i principi della antica alchimia ermetica quali, la correlazione tradizionale tra astri ed elementi ed il principio comune alla alchimia di ogni epoca della ricerca della perfezione e della purezza della materia contemporaneamente a quella del pensiero. In quest'epoca, l'alchimia sviluppò la sua dimensione speculativa interagendo con la cultura scientifica e filosofica della Magna Grecia e pertanto l’alchimia accettò la concezione dei Quattro elementi (Fuoco-Acqua-Aria e Terra), come fondamento della composizione di tutti i corpi, ma gli alchimisti correlarono le proprietà di "Estensione e Contrazione" dell’aria e della Terra ai principi attivi del Fuoco e dell’Acqua. Si ritenne pertanto che i quattro elementi non esistessero puri, in quanto tutte le sostanze venivano ad essere combinazioni di tali proprietà elementari le quali tendevano a svilupparsi verso la purezza dell’oro. Nel campo del pensiero cognitivo fu associata l’idea della scoperta della "Pietra Filosofale". Quest’ultima è stata interpretata come la chiave della comprensione della via della purezza, che può essere raggiunta tramite salti di livello intuitivo detti "visio" (cioè di immaginazione o di rivelazione divina).

Il simbolismo attribuito ai "Quattro Elementi" fu il seguente:

FUOCO- Triangolo rivolto verso l'alto per indicare la proprietà di salire verso il cielo

ACQUA- Triangolo rivolto verso il basso per indicare la proprietà di discendere verso la terra tagliato da un segmento, per indicare la capacità spontanea di estensione

ARIA- Triangolo rivolto verso l'alto tagliato da un segmento, per indicare la capacità spontanea di estensione

TERRA- Triangolo rivolto verso il basso per indicare la capacità di cadere verso il basso.

Ai quattro elementi furono accoppiate le rispettive qualità, sensazioni e colori: Fuoco- caldo - luce- rosso, Acqua -umido -liquido -blu, Aria- secco - gas - bianco, Terra - freddo - solido - nero.

I due elementi fluidi , aria ed acqua, vennero considerati i principali enti di trasferimento rispettivamente del calore (fluido oscuro) e della luce (fluido luminoso), e vennero correlati all'influsso (Energheja) del firmamento, che tramite il trasferimento del suo potere capacità di dare forma alle cose, muove i venti ed il mare, determinando il movimento e che generando i fulmini feconda la terra.

Prima del diffondersi del cristianesimo, né in Grecia né a Roma si era sviluppata una vera ricerca alchimistica; tuttavia la fisica aristotelica cresciuta in Grecia trasmise alla scuola alessandrina l'idea della trasmutazione di un elemento in un altro, e quindi la casta sacerdotale in Egitto possedeva, in segreto, la conoscenza delle pratiche metallurgiche. L’ Alchimia egiziana, inoltre, praticava la scienza peripatetica con un tono mistico-speculativo in conseguenza della crescente richiesta di metalli nobili, in particolare dell'oro, dovuta all'incremento degli scambi commerciali, all'aumento della popolazione e  alla diminuzione di produttività di miniere aurifere. Infine gli egiziani avanzarono ipotesi circa la trasmutazione dei metalli vili in metalli nobili; tra le più accreditate ricordiamo quella secondo la quale è sufficiente avvicinare una piccola quantità di oro ad una più abbondante di rame perché l'influenza degli dei innesti e porti a termine il processo di trasformazione in oro. E' da questa unione di metallurgia, pratiche magiche e astronomiche che gli alchimisti ricavano la conoscenza di sette elementi, tutti in relazione con i pianeti dell'attuale sistema solare; sette era anche il numero sacro tramandato da Pitagora. L'esperienza aveva anche insegnato che distillando il mercurio, adoperato in diversi modi, si otteneva come residuo qualche regolo (unità di misura) di oro o argento; quindi gli alchimisti greco-egiziani pensavano che il mercurio si trasformasse in metalli nobili o che esso non era altro che argento liquido che doveva diventare solido. Dall'aggiunta di diversi minerali al rame si ottenevano leghe simili all'argento e all'oro; ed ecco sorgere il problema della preparazione  dei metalli nobili, anziché quello della trasmutazione. La difasis e la trifasis, che la tradizione greca tramandava, servivano quindi alla duplicazione e triplicazione dei metalli nobili. Nei primi secoli il cristianesimo si oppose alla pratica alchimistica, al punto da considerarla opera del diavolo, ma poi finì per tollerarla. L'alchimia non è però una raccolta di ricette per operare la trasmutazione di metalli vili in nobili e neanche la preparazione in aumento di questi ultimi metalli. In generale le esperienze vengono descritte con un linguaggio ermetico, intelligibile solo a pochi iniziati, tratto dalla misteriosofia di origine greco-orientale. Gli alchimisti di questo periodo consideravano il mercurio, lo zolfo e l'arsenico i costituenti dei metalli, e venivano impiegati mediante procedimenti chiamati cautosis e lentosis per produrre a scopo di frode leghe simili all'argento e l'oro. E' grazie agli alchimisti greco-egiziani che viene migliorato il processo di purificazione dei metalli nobili da quelli vili: per queste operazioni vengono usati il mercurio e il piombo. Infine è grazie agli alchimisti egiziani che si è arrivati alla scoperta del sale ammoniaco. 

Verso il 300 d.C. uno scrittore di nome Zosimo pubblicò un’enciclopedia illustrante la conoscenza alchemica in cui compare ben poco di nuovo a parte alcuni riferimenti all’acetato di piombo, “zucchero di piombo”, e forse all’arsenico.

Poi per ragioni politiche l’alchimia fu vista con sospetto e proibita.

La scienza greca fu conservata da una setta cristiana, i Nestoriani, che, rifugiatasi in Persia, raggiunsero il massimo del loro potere attorno al 550 d.C. Vennero a contatto con l’espansionismo arabo. Gli arabi furono affascinati da quel che rimaneva della scienza greca. L’interesse arabo derivava da alcune sconfitte subite a causa del “fuoco greco” preparato da un certo Callinico che aveva incendiato la flotta araba. Fino al 1100 l’alchimia fu in mano araba e molti termini hanno questa origine, come alambicco, alcalino, alcool, nafta, zirconio, ecc.

L’ALCHIMIA FARMACOLOGICA E L'ISLAM

Nel secolo VII gli Arabi, conquistando l'Egitto, acquisiscono le conoscenze scientifico-pratiche che avrebbero poi trasmesso ai popoli conquistati durante le loro invasioni. Tra gli studiosi arabi più noti ricordiamo Geber, quasi completamente privo di una approfondita conoscenza chimica, come testimoniano gli scritti a noi pervenuti. Egli si riconduce per i propri studi sulla chimica ai risultati ottenuti dagli alchimisti greco-egiziani del periodo alessandrino. Notevole importanza riveste l'opera di Abu Mansur, un medico persiano, il cui "Trattato dei fondamentali farmacologici" viene correntemente utilizzata come fonte per stabilire le conoscenze chimiche del tempo. Naturalmente dall'opera di Abu Mansur possiamo trarre notizie di composti usati in medicina, arte coltivata con successo dagli arabi. Questi diedero impulso ai preparati di sostanze estratte dal regno vegetale, che permisero di ottenere olii essenziali e la stessa acqua distillata, come pure composti chimici, come il cinabro ed il  sublimato per le malattie della pelle, il solfato di rame e di zinco per le malattie degli occhi. Gli alchimisti arabi introducono un medicamento, l'Aurum potabile, simile alla Panacea o elisir di lunga vita, dotata di notevoli proprietà curative. Fra le sostanze organiche Abu Mansur accenna anche all'impiego in medicina dello zucchero di canna e di alcuni acidi vegetali, come il tannino. Gli arabi, a differenza dei greco-egiziani, non portano innovazioni nel campo della conoscenza dei metalli se non nel riconoscere come elementi fondamentali dei metalli lo zolfo e il mercurio. Negli scritti latini attribuiti a Geber si descrive con abbondanza di particolari questa teoria dei metalli, secondo la quale la trasmutazione viene considerata come una purificazione. I metalli sono costituiti da mercurio e zolfo, due componenti  non riscontrabili in natura in forma pura. In relazione alla loro concentrazione all'interno dei diversi composti si distinguono metalli più nobili, resistenti, lucenti e malleabili (che contengono più mercurio) e metalli vili, facilmente alterabili (che contengono più zolfo). Per compiere la trasmutazione di un metallo in un altro è necessario, secondo la teoria di Geber, utilizzare due diversi composti medici, uno in grado di trasformare i metalli vili in oro (la pietra filosofale o il grande elisir) e l'altro di trasmutarli in argento (il piccolo elisir). Le prescrizioni per ottenere queste medicine sono però date in un linguaggio ermetico, cosi da riuscire incomprensibili.

Nel mondo arabo l’alchimia si sviluppò ponendo in chiara evidenza come l’intervento di perfezionamento dell’uomo portava ad una maggiore perfezione dei prodotti artificiali alchemici rispetto a quelli naturali.

Si deve agli alchimisti Arabi un grande sviluppo delle tecniche di distillazione con gli "alambicchi" che utilizzarono perseguendo l’idea di tentare di estrarre lo "spirito" (il respiro vitale emesso dal Sole che dà vita alle cose), che si riteneva esercitasse la funzione di legame per tenere assieme gli elementi terreni e i frutti della terra.

L'alcool distillato dal vino e dalla frutta fu ad esempio ritenuto un elixir magico, in quanto medicamento capace di curare dalle infezioni delle ferite ed anche vari altri mali.

Grande sviluppo ebbe la Alchimia araba al tramonto dell'impero romano.

L'Islam dette un grande incremento alla civiltà mediterranea e riuscì a integrare sotto un nuovo profilo concettuale la scienza classica di origine greca con la cultura orientale (dell'India e della Cina).

In particolare ciò avvenne quando l'impero islamico realizzò il suo immenso dominio esteso dall'India alla Persia al nord-Africa, e poi alla Sicilia e alla Spagna.

In quell'epoca fu al massimo fulgore la capitale dell'Islam, che si spostò da Damasco (661-750 d.C) a Bagdad , dove con grande tolleranza culturale il Califfo Harum al-Rashid ( 786 - 809 a.C. detto l'Illuminato, famoso per i riferimenti al suo tempo nel libro "Le Mille ed una Notte", iniziò a far convergere le culture dei popoli conquistati per dar sviluppo alla "Casa della Sapienza" con una grandiosa biblioteca e grande mecenatismo per i saggi di ogni provenienza culturale e religiosa.

In questo ambito l'alchimia Islamica fiorì sviluppando la così detta "via umida" ( detta così a differenza delle "via secca" che utilizza il fuoco per fondere sostanze omogenee e separarle da quelle eterogenee).

Le nuove tecniche alchemiche condussero a scoprire molti acidi ed alcali e nuovi sali nonché liquori medicamentosi utili a rendere più perfette le attività dell’essere umano. La finalità della "via umida" fu quella di ricercare l’ Elixir di lunga vita, ovvero "Oro-Liquido" oppure la "Medicina Vera ed Universale", come estremo obbiettivo del perfezionamento della vita terrena.

Diversamente dal mondo Arabo, l’Alchimia venne invece considerata "arte segreta" nella sponda cristiana del mediterraneo, dove gli alchimisti furono normalmente considerati gente di malaffare, stregoni dediti ad arti magiche ed occulte più che studiosi di scienza.

Contemporaneamente a Bagdad l'alchimia, libera da condanne e pregiudizi religiosi, iniziò a prendere sviluppo come scienza e tecnica separando la propria cultura dalla magia.

Il più famoso alchimista arabo fu Giabin ibn Hayyan, che visse durante la seconda metà del VII sec. d.C. e perfezionò il processo di distillazione costruendo nuovi tipi di alambicchi con cui ottenne moltissimi altri "elixir" e "tinture" a base di alcool ed anche l'acqua distillata quale solvente esente da impurezze.

La preparazione dell'alcool ( la cui etimologia deriva da "al -ghul", che significa spirito del demonio), fu permessa per uso medicinale nonostante che l'assunzione di bevande alcoliche fosse proibita e punita con fermezza dal Corano. L'Alchimia Araba sviluppò processi tecnici artigianali di grande rilevanza, tra essi la produzione della carta secondo metodi importati dalla alchimia cinese. Già dal 793 d.C. fu realizzata a Bagdad la prima cartiera nella quale si ottenne una produzione semi-industriale della carta da una pasta di fibre di canapa e di gelso, mescolate ad allume e colla, che veniva levigata e ridotta a foglio e fatta seccare al sole.

La produzione della carta si diffuse rapidamente nel mondo islamico portando un forte contributo alla stessa diffusione della cultura.

Tra i grandi autori arabi spicca per importanza ed originalità di pensiero uno studioso che fu al contempo filosofo e medico di grande fama: Abu Ali al-Hussein Ibn Sina noto con il nome di Avicenna. Nacque in Persia nel 980 ad Afshana presso Bukhara e fu di ingegno precocissimo tanto che la leggenda lo volle profondo conoscitore del Corano a soli dieci anni. A diciotto anni, padrone di una vastissima cultura filosofico-scientifica, intraprese la professione di medico, ma i casi della vita decisero altrimenti: fu infatti espulso dalla sua città natia e si trovò a peregrinare di corte in corte ora con il titolo di medico ora con quello di ministro. Fu studioso di Ippocrate e Galeno dai quali derivò la teoria dei quattro umori e delle complessioni, seppe fondere filosofia e medicina in un tutt’uno, anche se la sua predilizione per la prima delle due artes è innegabile. Seguace di Aristotele e Platone, considerava la medicina "una scienza non difficile". Nei suoi studi descrisse l’uso del gesso per le fratture, studiò l’antimonio metallico. Oltre al mercurio, volatile se riscaldato ed allo zolfo infiammabile egli inserì un terzo principio nella composizione dei solidi, il sale che non era volatile né infiammabile. La sua influenza sulla medicina occidentale fu grande, specialmente attraverso un’opera che divenne presto uno dei libri di medicina più utilizzati nell’ambito universitario: il Qanun fit at-tibb, tradotto da Gherardo da Cremona in latino col nome di Canon Medicine. L’opera, volta a sistematizzare il pensiero medico antico, è divisa in cinque libri a seconda della materia trattata: il primo libro tratta della medicina teorica, il secondo dei medicamenti semplici, il terzo delle malattie trattate a seconda della loro localizzazione, il quarto delle malattie generali, il quinto della farmacologia cioè della preparazione dei medicinali. Il Canone è innegabilmente legato alla tradizione aristotelica dei quattro elementi così come è derivata dagli studi galenici la sua concezione anatomica, anche se spesso e volentieri qualora i due grandi studiosi antichi vengano in contrasto la predilezione di Avicenna per Aristotele piuttosto che per Galeno è fuori discussione. Sebbene il trattato si presenti come una sorta di enciclopedia medica, esso risulta essere in realtà più una sapiente erudizione libresca che non piuttosto una raccolta sistematica di osservazioni ed esperienze personali. Avicenna scrisse anche un Poema della medicina, un trattato medico in versi nel quale si definisce la medicina come: “l’arte di conservare la salute ed eventualmente guarire la malattia sopravvenuta nel corpo”.

L’ALCHIMIA MISTICA

Alcuni alchimisti medievali in campo cristiano pensarono che la possibile "tramutazione" dei metalli vili in oro era essenzialmente funzione della scoperta della Pietra Filosofale e cioè delle capacità creative dell’ingegno umano. Pertanto essi intesero l’Alchimia come l'agente di perfezione parallelo alle indicazioni di purezza spirituale proposte da Cristo. L'Uomo fu quindi considerato per analogia il "Forno filosofico" in cui si compie l'elaborazione del pensiero capace di scoprire le capacità di trasmutazione che conducono alla purezza.

Secondo gli "alchimisti mistici" il Cristianesimo fondato sulla Chiesa si propone di salvare l’uomo, ma non la natura a cui l’uomo appartiene, mentre per essi il Cristo è il salvatore dell’universo nella sua totalità e non solo dell’anima umana. Pertanto rifacendosi, secondo la secolare tradizione alchemica alla inseparabilità delle concezioni apparentemente in contrapposizione quali "spirito e materia", sostennero il principio della "coincidenza oppositorum", che diceva che ogni manifestazione del pensiero ha due componenti: una manifesta ed una occulta di indole spirituale,che non sono mai separabili. Tale coicidenza tra azione spitituale e materiale fu simbolicamente rappresentata dall' "uroboro" (il serpente che si morde la coda). In considerazione di ciò venne detto che: "Se tu vuoi realizzare la nostra Pietra, sii senza peccato, realizza una vita dedita alla perfezione del mistero dello spirito."

Da questa impostazione gli Alchimisti Mistici, vollero stabilire tutta una serie di equivalenze che avevano per scopo la ricerca l'ottenimento della purezza, parallelamente a quella della salvezza e purificazione spirituale proposta da Cristo al fine di coinvolgere secondo la tradizione alchemica, riletta in senso cristiano, l'intera realtà materiale e spirituale del mondo e degli esseri umani.

La leggenda della Santo Graal (Calice che aveva contenuto il sangue di Cristo in Croce ), fu interpretata come la ricerca della "parola perduta" cioè di una verità rivelata da ricercare dalla quale trarre la saggezza necessaria per attuare la scoperta della Pietra Filosofale.

Inoltre, per ridurre i quattro elementi a una trinità di funzioni, gli alchimisti mistici ritennero che:

Acqua + Aria = Creavano il Principio del Mercurio

Aria + Fuoco = Creavano il Principio dello Zolfo

Fuoco + Terra = Creavano il Principio il Principio del Sale

Ed i tre principi furono associati come elementi terreni opposti ma coincidenti con il Padre il Figlio ed lo Spirito Santo.

Per questa loro importazione tendente ad correlare l’Alchimia di origine pagana agli insegnamenti religiosi del cristianesimo, gli alchimisti medioevali mistici, furono perseguitati dalla Chiesa di Roma, principalmente in quanto tentarono in modo ritenuto blasfemo di unire con analogie e metafore, la Trinità dell’Unità divina a Trinità ed Unità terrene, là dove vennero a volte equiparati, Spirito, Anima e Corpo, a Zolfo (ovvero Fuoco solido) , Mercurio (ovvero Acqua permanente) e Sale (ovvero capacità di unione del Padreterno).

Al di là di questa impostazione stravagante, gli alchimisti medioevali importarono nell’Europa Cristiana lo sviluppo della cultura Alchemica progredita nella civiltà Araba di quel periodo e ciò fu comunque importante per lo sviluppo culturale successivo all’epoca medievale.

L' ALCHIMIA EUROPEA

L'alchimia metallica (via secca) e quella degli Elixir o Quintessenze (via umida) fu riscoperta nell’occidente europeo nel tardo medioevo, a seguito delle crociate durante le quali gli europei s’impadronirono delle conoscenze arabe. Inoltre le opere di Alchimia dell’era della Magna Grecia e quelle derivanti dalle tradizioni scientifiche arabe introdotte in Sicilia ed in Spagna furono tradotte.

Ancora per motivi religiosi dovuti alla difficoltà di integrazione con le concezioni sviluppate nell'Islam, gli studi alchemici furono proibiti dalla chiesa cristiana e gli alchimisti perseguitati e condannati dalla sacra inquisizione. Solo nel periodo del tardo medioevo in Europa, in alcuni casi rimasti famosi, gli studi alchemici furono approfonditi da personaggi potenti sia tra la nobiltà che nella sfera ecclesiastica,

Il primo alchimista europeo fu Alberto MAGNO (1193-1280), che nei vari esperimenti descritti nei suoi testi trattò l’arsenico con molta chiarezza. Contemporaneamente apparvero sulla scena l’inglese Ruggero Bacone (1214-1294), fautore della applicazione matematica agli studi scientifici e Tommaso D'Aquino (1226-1274).

I più importanti risultati dell'alchimia medievale furono la descrizione dell’acido solforico e la preparazione dell’acido nitrico concentrato. Questo, dopo l’estrazione del ferro dai minerali avvenuta 3000 anni prima, fu il più importante progresso della chimica; si apriva agli alchimisti la possibilità di effettuare reazioni chimiche negate a chi li aveva preceduti.

Per ragioni politiche l’alchimia cadde nuovamente in disgrazia e fu condotta o in clandestinità o da imbroglioni.

Cecco d’Ascoli autore del libro alchemico "L’Acerba", non essendo un potente, fu messo al rogo a Firenze il 17 Luglio del 1327. Raimondo Lullo ( Ramon Llull di Palma de Majorca 1232-1315) discendente di un antico casato aristocratico e pertanto vicino alle leve del potere, fu uno tra i più famosi alchimisti europei; egli tentò una interessante giustificazione della Alchimia in relazione al concetto di "libero arbitrio" dell'uomo, così da farla accettare nell’ambito della teologia della chiesa cristiana. Nel "Liber de segretis naturae seu de quinta essentia" il ragionamento di Lullo in favore dell'Alchimia fu all'incirca il seguente:

"Dio non può fare quello che vuole, ... perché Egli può esercitare solo il bene" L'uomo invece può incorrere nel male perché ha a disposizione solo il calore del fuoco, per portare a purezza le cose terrene, ma con l'aiuto dei principi essenziali e con la fede potrà in futuro concepire e realizzare delle "trasmutazioni" naturali come già è in grado di compiere utili trasformazioni artificiali degli elementi naturali. Perciò la Alchimia, che è la vera arte nel promuovere il sapere, non può essere condannata dalla Chiesa, in quanto la scelta tra il bene ed il male appartiene al libero arbitrio dell'uomo; quest’ultimo è frutto della sua ignoranza, ma l’ignoranza umana stessa è stata voluta dalla giustizia di Dio e quindi è un bene dal punto di vista del Dio Padre Onnipotente. Quindi l’uomo può sbagliare provando e riprovando nella ricerca della Purezza, mentre Dio non può aver fatto assolutamente alcun errore né alcuna ingiustizia. Sulla base di tale ragionamento e convinzione, Raimoldo Lullo è rimasto famoso sia per la revisione di molti errori che egli attribuì ad errate convinzioni alchemiche di alcuni suoi contemporanei e predecessori, sia per la sua tenacia nel difendere e divulgare gli studi alchemici.

In seguito, pur lentamente, gli studi alchemici sulla "trasmutazione" degli elementi ottennero, anche per il lavoro di difesa e di chiarezza impostato per primo da Raimondo Lullo, una profonda trasformazione concettuale che permise di realizzare in occidente lo sviluppo dell'alchimia in scienza chimica.

Firenze fu uno dei centri di sviluppo della Alchimia Rinascimentale proprio in quanto Cosimo I° dei Medici (1517-1574) fece tradurre e diffuse prima in latino e poi in volgare il "Corpus Alchemico" di Ermete Trimegisto. Cosimo dei Medici volle così importare a Firenze una nuova cultura in modo da rendere libera la Toscana dalle influenze del potere temporale dei Papi e quindi fu mecenate del rifiorire di una nuova cultura rinascimentale che ebbe origine da un processo di integrazione della antichissima cultura alchemica con la emergente capacità produttiva artigianale fiorentina nella fusione dei metalli, nella preparazione e la fissazione dei coloranti per le stoffe e gli arazzi e nella preparazione dei medicamenti in farmacia da parte della potente corporazione fiorentina degli "speziali". L'alchimia fu vista dal casato dei Medici come una cultura globale e quindi più adatta a salvare il mondo perfezionandone la sua natura, ivi compresa quella umana, con una finalità non limitata alla salvezza dell'uomo, come richiedeva la tradizionale impostazione culturale dell’alchimia di indole mistica; in tal senso la riscoperta della alchimia ermetica fu considerata a Firenze una utile componente di un processo di rinnovamento culturale capace di superare il medioevo.

Il risultato più evidente di un tale processo di integrazione culturale, tra alchimia ermetica e "arti e mestieri" del rinascimento, fu infatti quello di iniziare a mettere in dubbio l'utilità delle concezioni aristoteliche, che avevano rappresentato la cultura scientifica dominante nel medioevo, la quale si era perfettamente integrata nella tradizione cristiana ufficialmente accettata dalla Chiesa di Roma.

Con il Rinascimento Fiorentino inizia una riflessione quanto mai prammatica sul concetto di "trasmutazione in oro", che con ogni evidenza fino ad allora era risultato impossibile da sperimentare. Anziché ritenere colpevoli le conoscenze raggiunte, intelligenze del calibro di Leonardo Da Vinci (1452-1519) iniziarono a ritenere impossibile il fatto che le deboli forze messe in gioco dal fuoco, quale agente di trasformazione, potessero condurre al raggiungimento di un puro stato di "nigredo", capace di disciogliere qualsiasi sostanza e raggiungere lo stadio di "materia prima", in quanto solo tale stato di perfezionamento della fase iniziale delle trasformazioni avrebbe permesso di ricombinare la materia e raggiungere effettivamente la "trasmutazione" qualitativa degli elementi in oro.

Piuttosto che approfondire tali critiche, che in seguito condussero a nuove forme di pensiero ed al recupero della teoria Atomistica, nella Firenze Medicea fu vincente la prassi delle Arti e Mestieri che, con Vannuccio Biringuccio - ( autore del Libro "De La Pirotechnia" - Siena 1540), e molti altri, favorirono in Toscana la crescita il Rinascimento Italiano creando una scuola di artigiani ed artisti famosi nel saper adoperare l’arte del fuoco per fabbricare vetri, fondere metalli, produrre nuovi coloranti, sperimentare nuovi medicamenti sviluppando gli insegnamenti della antica Alchimia.

Nel 1556 comparve il libro di mineralogia “De re metallica” di Georg Bauer (1494-1555), che raccoglieva tutte le informazioni possibili dai minatori dell’epoca. Georg Bauer, più noto con il nome latino di Georgius Agricola, con il “De Re metallica” fonda l'arte mineraria. La sua attenzione nei confronti della Natura, al fine di scoprirne i segreti, segue i canoni delle scienze naturali medievali, ma si arricchisce di tutte le conoscenze tecniche dell’epoca. Il “De re metallica” rimase fino al 1700 il più importante testo sulla metallurgia.

IATROCHIMICA

La chimica risentì dell'influenza del rinnovamento della cultura italiana, iniziato a partire dal XIII sec. col Rinascimento e coi problemi imposti dall'arte della tecnica, dell'artigianato e delle nuove scoperte geografiche, le quali stimolarono notevolmente la ricerca scientifica. Questa spinta innovatrice permise alla chimica di separarsi dall'alchimia e di cominciare la conquista di una propria indipendenza.

La iatrochimica, fondata dallo svizzero-tedesco Theophrastus von Hohenheim (1493-1541), più conosciuto con il soprannome di Paracelso, è una manifestazione di quella tendenza alla fusione della medicina con la chimica, tipica del periodo.

L'alchimia di Paracelso

Paracelso l'alchimista, lo iatrochimico, il mago. Così fu infatti chiamato questo personaggio rinascimentale che racchiude in sè, forse più di ogni altro, caratteristiche ed umori del suo tempo. Nacque in una località vicina a Zurigo il 17 dicembre 1493 ed è noto col nome latino, Paracelsus, del quale si era fregiato, quasi a voler sintetizzare il suo vero nome: Philiph Theophrast Bombast von Hohenheim. Suo padre, Wilhelm, era medico e da lui apprese i primi rudimenti di quella che era nota anche col nome di Arte Regia, ovvero l'Alchimia. Era dotato di un carattere molto irrequieto che lo indusse sempre ad agire da dissacratore. Qualcuno addebitò questo suo modo d'essere alle influenze astrologiche del suo segno zodiacale, il sagittario. I suoi comportamenti non facilitavano il mantenimento di buoni rapporti con il prossimo. L'abate Lenglet du Fresnoy nella sua opera Histoire de la Philosophie Hermétique, così lo dipinge: “mai uomo ebbe tanti nemici e fu tanto criticato, mai uomo ebbe tanti seguaci e fu tanto ammirato”. I suoi rapporti con i colleghi medici erano filtrati dagli appellativi con i quali si rivolgeva loro: “teste di cavolo”, “Manipolatori di sudice droghe e di medicamenti da cavalli”. Egli era contrario alla fitoterapia, ovvero ai rimedi medicinali preparati con le piante, di contro, è il precursore della iatro-chimica, ovvero della chimica medica basata essenzialmente sulla distillazione e l'analisi dei minerali dai quali estraeva le sostanze che servivano a preparare i medicamenti. Questo suo interesse per i minerali è giustificato dall'aver seguito da vicino l'attività del padre che, reputato esperto in questioni minerarie, fu nominato insegnante di chimica nella Scuola delle Miniere. Ai tempi di Paracelso, la ricerca alchimistica, si snodava ancora, su tre principali filoni di ricerca:

· ricerca della pietra filosofale, ovvero la sostanza capace di trasmutare i metalli in oro;

· ricerca dell'alkahest, ovvero l'acido capace di sciogliere tutte le sostanze;

· ricerca dell'elixir di lunga vita, ovvero la medicina per guarire tutti i mali.

Nell'Opus Paramirum così scriveva : “Tre cose costituiscono la sostanza e forniscono a una cosa specifica il suo corpo, cioè ogni corpo particolare è in tre cose. I nomi di queste tre cose sono: Zolfo, Mercurio e Sale. Quando quest'ultimi sono posti insieme allora assumono il nome di Corpo, e vengono loro aggiunte la vita e le sue connessioni. Così quando hai in mano un Corpo, hai tre sostanze invisibili sotto una forma. Di queste tre sostanze si può dire soltanto che sono tre sostanze in una forma e che forniscono e costituiscono la salute”. Il quadro dell'alchimia paracelsiana, si complica alquanto quando egli riconosce che per comprendere ogni cosa, ovvero la natura di ogni cosa, bisogna procedere sistematicamente per conoscere il suo Zolfo, il suo Sale ed il suo Mercurio. Questa metodologia, consentirebbe la penetrazione dei misteri che hanno regolato la formazione dei “tria prima”. A proposito della separazione degli elementi così ebbe a scrivere nell'Archidoxis: “ ... Notate che gli elementi, mediante la separazione, risultano formalmente uguali agli elementi essenziali. L'aria appare come aria, e quest'aria non può essere racchiusa, come ritengono erroneamente alcuni, perché al momento della separazione si innalza, prorompe come il vento, ascende con l'acqua, con la terra e con il fuoco. Nell'aria vi è una meravigliosa forza di ascensione. La separazione dell'aria dall'elemento essenziale dall'acqua avviene mediante ebollizione. Quando inizia l'ebollizione, l'aria si separa dall'acqua, porta con sé la parte più leggera dell'acqua e via via che l'acqua diminuisce, anche l'aria diminuisce nella stessa proporzione. Si deve notare che nessun elemento può essere ottenuto senza aria, sebbene possa essere concepito senza aria. Non dobbiamo separare l'aria perché essa è negli altri tre elementi come la vita in un corpo. Quando la vita è separata dal corpo, tutte le cose periscono. ... Parleremo più chiaramente delle separazioni ... Qui devono essere considerati quattro metodi. Uno riguarda i corpi umidi, cioè le erbe che forniscono più acqua che qualsiasi altro elemento. L'altro metodo riguarda i corpi combustibili, cioè i legni, gli oli, le resine, le radici che contengono più fuoco di qualsiasi altra sostanza. Il terzo metodo riguarda i corpi terrosi, ovvero le pietre, i ciottoli e le terre. Il quarto riguarda ciò che è aeriforme: comprende tutte le specie prima menzionate perché l'aria è presente in tutte. E' chiaro ora quali sono gli elementi e come devono essere separati. La prima separazione che incontriamo è la separazione degli elementi dai metalli. Negli elementi dei metalli vi sono virtù predestinate inesistenti negli altri elementi. ... Si deve ora considerare il duplice metodo della separazione. Uno consiste nel separare gli elementi gli uni dagli altri: ciascun elemento viene separato mediante un particolare recipiente, senza distruggere le sue forze. L'altro metodo consiste nel separare purum ab impuro (il puro dall'impuro, ovvero un elemento dal composto in cui si trova) secondo queste modalità. Dopo aver separato gli elementi in una forma grossolana, si effettua un'altra separazione sugli elementi separati. Per comprendere pienamente la pratica della separazione si tenga presente che la quintessenza delle cose deve essere ottenuta, perché gli elementi ottenuti dai corpi possono essere dominati o abbandonati nella natura della quintessenza che tinge (pervade) più o meno gli elementi. Si deve comprendere che i quattro elementi non perdono le loro virtù quando l'elemento predestinato, cioè la quintessenza, è estratto. La quintessenza è elementare e può essere separata in relazione alla sua forma elementare e non riguardo alle diverse nature. Attraverso queste separazioni tutte le malattie elementari possono essere curate con semplicità”.

Ma gli iatrochimici non daranno valenza scientifica alle loro teorie, inaccettabili persino per un biochimico moderno che non disponga di un metodo sperimentale. Ciò non significa che Paracelso ed i suoi seguaci disprezzassero sperimentare, ma le loro interpretazioni rimanevano astratte.

Gli iatrochimici affermano la necessità della medicina e della chimica di collaborare insieme, per avere un progresso di queste scienze. Agli iatrochimici va attribuita la preparazione e scoperta di vari composti importanti per la farmacia:

· tintura di ferro;

· laudiano;

· tartaro ermetico;

· colchino;

· acetato ammonico;

· etere solforico;

· preparati di antimonio, arsenico, mercurio, ferro, ecc. diffusi in medicina.

In conclusione la vera chimica farmaceutica si può considerare una creazione degli iatrochimici. L'Archeus di Paracelso andò acquistando a poco a poco, presso gli iatrochimici, la concretezza del moderno principio attivo di un preparato farmaceutico e quindi servì da guida per la preparazione di determinati preparati medicamentosi.

Successivamente l’alchimista tedesco Andreas Libau (Libavius) (1540-1616 ) pubblica “Alchemia” un’opera alchemica priva di misticismo che raccoglie le conoscenze medioevali. E’ considerato il primo libro di alchimia. Libavio descrive la preparazione dell’acido cloridrico, del tetracloruro di stagno e del solfato d’ammonio. Descrisse anche la preparazione dell’acquaregia in grado di attaccare l’oro. Propose anche l’ipotesi di identificare i minerali in base ai cristalli ottenuti dopo l’evaporazione delle soluzioni in cui erano stati sciolti. Anche lui comunque era convinto della trasmutazione del piombo in oro.

Esponenti successivi sono un certo Basilio che trattava dell’utilizzo dell’antimonio in medicina e Johann Rudolph Glauber (1604–1668) che scoprì la produzione dell’acido cloridrico con la reazione dell’acido solforico sul sale comune ottenendo inoltre, come residuo, il solfato di sodio, ancor oggi chiamato “sale di Glauber”, che fu usato come lassativo. Glauber si dedicò alla produzione e vendita di questo composto come fosse un elisir di lunga vita procurandosi in questo modo l’agiatezza.

Verso la nascita della chimica scientifica

J. Bèguin (1550-1620), accettò la teoria di Paracelso ma è il primo a rivendicare l’autonomia della chimica dalle altre discipline scientifiche in quanto vi sono molte attività legate alla chimica quali medicina, tintoria, essenze e profumi, polvere da sparo, lavorazione metalli, vetro e ceramica. Fa da ponte tra Paracelso ed i successivi studiosi.

Jean Baptiste Van Helmont (1577-1644) nacque a Bruxelles nel 1577, da una buona famiglia fiamminga, svolse studi umanistici ma rifiutò di conseguire la laurea. Spinto dall’impellente desiderio di alleviare l’umana sofferenza, intraprese studi di medicina, il cui corso fu forzosamente rallentato dalla sofferenza per la malattia che lo affliggeva, la scabbia. I medici galenici lo curavano somministrandogli sostanze purganti, non accorgendosi che si trattava di un disturbo di origine parassitaria. Questo portò Van Helmont a nutrire un profondo disgusto per i galenici; e cominciò a viaggiare per l’Europa, visitando l’Inghilterra, la Francia, la Svizzera e l’Italia, con il proposito di investigare la pratica della medicina in questi differenti paesi. In realtà fu poi guarito da un ciarlatano italiano, che usava zolfo e mercurio.

Iniziò a praticare come medico, e si distinse perché, invece di usare le piante, preparava le sue medicine nei laboratorifacendo largo impiego della fornace, del crogiolo e della storta; questo fatto lo rese famoso come medicus per ignem.

Fu uno dei primi a dimostrare che il suolo contribuisce in misura minima all’aumento del peso di una pianta. I Greci credevano che le piante derivassero il loro nutrimento unicamente dal suolo. Ma questo brillante scienziato belga dimostrò al mondo accademico che le piante erano composte solo di acqua, mediante questo semplice esperimento: piantò un salice dal peso conosciuto in terra, per pesare nuovamente lo stesso salice ed il terreno cinque anni più tardi. Il salice era cresciuto di 76.7 kg, e la terra non aveva praticamente perso peso. La crescita nel peso del salice era certamente dovuta alla quantità d’acqua che aveva assorbito. L’opera che comprende, tra gli altri questo esperimento, fu pubblicata postuma nel 1648, con il nome di Ortus Medicinae.

La sua fama raggiunse col tempo una dimensione internazionale, anche se fu da più parti sospettato di pratiche diaboliche. Se nel suo lavoro era dato vedere elementi fantastici, ciò era dovuto largamente al tempo in cui si trovò a vivere; sta di fatto che la sua produzione scientifica raggiunse vette ancora inesplorate.

Fu il primo a postulare l’esistenza di gas distinti dall’aria, e ad applicare il nome di gas a questo tipo di sostanze.

I gas e vapori erano già stati riscontrati in passato ma data la loro sfuggevolezza era più facile trascurarli, tant’è vero che molti vapori sono stati chiamati 'spiriti'. Suo grande merito è quello di prendere in esame i vapori; scoprì l’anidride carbonica CO₂ accorgendosi che dalla fermentazione e dalla combustione si sviluppa questo gas. Notò inoltre che è possibile ottenerla anche da alcune acque minerali e da alcuni sali trattati con acidi. Chiama la CO₂ gas silvestre e tenta misure quantitative, applicando implicitamente il concetto di conservazione della massa.

Scoprì l’idrogeno solforato nel sistema umano, produsse il gas cloridrico, che chiamò gas del sale, spiegò le esplosioni della polvere da sparo sulla base della teoria dell’espansione dei gas, scoprì o almeno svolse attente ricerche sull’acido solforico, l’acido nitrico e l’ossido d’azoto. Fu uno dei primi a scoprire il ruolo giocato dagli acidi nei succhi gastrici, attribuendo le malattie ad un eccesso degli stessi. Studiò la trasmutazione dei metalli, credendo che sarebbe riuscito ad ottenere l’oro dal mercurio.

Verso la fine della vita di Helmont i gas acquisirono notevole importanza, Evangelista Torricelli scoprì il modo di misurare la pressione atmosferica ed formulò il concetto di vuoto, Otto Guericke costruì la prima pompa pneumatica sfruttata per spettacolari esperimenti (quadriglia di cavalli che tirano due semisfere combacianti in cui aveva fatto il vuoto).

BOYLE

Robert Boyle entra di diritto nella rosa dei contendenti al titolo di “Padre della Chimica moderna”. Fu il primo scienziato che svolse esperimenti controllati e pubblicò il suo lavoro con elaborati dettagli concernenti la procedura, le apparecchiature utilizzate e le osservazioni. Mise insieme quello che noi chiameremmo oggigiorno un “gruppo di ricerca”, sviluppò un elemento chiave dell’attuale corredo del chimico, la pompa aspirante; ebbe un ruolo fondamentale nella costituzione della Royal Society. Oltre a ciò, merita almeno parte dei tributi per la formulazione della famosa legge sui gas che porta il suo nome.

Boyle nacque a Lismore, in Waterford County, Irlanda, il 25 gennaio 1627. Era il settimo figlio maschio (e quattordicesimo nato) dei quindici figli di Richard Boyle, uno degli uomini più ricchi ed influenti delle Isole Britanniche. Come è facile immaginare, data una simile condizione sociale, le sue opportunità erano quasi illimitate. Ancora adolescente, scelse lo pseudonimo di Philaretus (amante della verità) : una vita di ricerca scientifica sembrava già il suo inevitabile destino. Fu educato nella maniera più raffinata possibile per i suoi giorni, studiando prima ad Eton fino al novembre del 1638 ed in seguito viaggiando per l’Europa con un tutore e con il suo fratello maggiore Francis. Visitò Parigi, Lione, e Ginevra. Quivi arrivato, studiò francese, latino, retorica e religione con un tutore privato.

Nel 1641 iniziò a studiare italiano in vista di un nuovo viaggio. Nel settembre dello stesso anno Boyle ed il suo tutore arrivarono a Venezia, quindi dall’inizio del 1642 furono a Firenze. Galileo morì nella sua casa di Arcetri, poco distante da Firenze, proprio mentre Boyle si trovava lì. Fu molto impressionato dal personaggio Galileo e studiò con grande attenzione la sua opera. Se si può indicare un evento che formò la sua vita e lo diresse verso la scienza, possiamo dire fu questo. Naturalmente, il suo retroterra protestante contribuì ad accrescere la sua simpatia per la figura di Galileo, date le angherie che aveva dovuto subire dalla Chiesa Cattolica di Roma.

Boyle divenne un forte sostenitore della filosofia galieleiana; questa, unita alla nuova fisica di Bacone e Cartesio, alle nuove teorie riguardo l’aria e il vuoto, il movimento dei pianeti e la circolazione del sangue, influenzarono il suo pensiero più di quanto non fecero le dottrine alchemiche.

Boyle pubblicò copiosamente riguardo a differenti materie, movendosi attraverso i vari campi della scienza, della filosofia e della teologia. Il suo primo lavoro scientifico di una certa importanza, “The spring and the Weight of the air”, fu pubblicato nel 1660 e descrive gli esperimenti effettuati mediante l’uso di una nuova pompa aspirante di sua invenzione. La pompa precedente, ideata da Von Guericke, richiedeva gli strenui sforzi di due uomini e procurava risultati di dubbia attendibilità. La pompa di Boyle, invece, poteva operare facilmente ed in modo efficiente con un solo uomo. Con essa Boyle dimostrò che il suono di una campana nel ricevente (una camera in cui erano state create particolari condizioni di acustica) calava di intensità non appena l’aria veniva rimossa, provando che l’aria era un mezzo necessario per la trasmissione dei suoni. In esperimenti successivi, riuscì anche a provare che l’aria era necessaria per l’esistenza stessa della vita, oltre che perché la fiamma di una candela ardesse. Molti scienziati, in particolare Hobbes, avevano intuito che il vuoto non poteva esistere e sostenevano che i risultati ottenuti da Boyle con la sua pompa, fossero frutto di forze ancora non scoperte. Boyle sentiva che i suoi esperimenti confermavano una visione meccanicistica della natura, dunque contraria all’approccio scientifico e non-sperimentale di stampo aristotelico. L’empirismo di Boyle lo nominò fondatore di un moderno metodo scientifico ed i suoi argomenti furono così persuasivi da vincere molte autorevoli resistenze, prima delle quali quella di Isaac Newton.

La seconda edizione di “The Spring and Weight of air” pubblicata nel 1662, conteneva in appendice, la legge sulla proporzionalità inversa di volume e pressione, che è nota a tutti come “legge di Boyle”. Nel portare avanti l’esperimento che lo condusse a questa generalizzazione, Boyle usò mercurio in un tubo e fece la misurazione del volume del gas contenutovi, in condizioni di pressioni sia più elevate, che meno elevate del livello della pressione atmosferica. Ci furono, e ci sono tutt’ora alcune controversie sull’effettiva paternità della scoperta, dal momento che molto del lavoro fu svolto dall’assistente di Boyle, Robert Hooke. In ogni modo, l’idea-base dell’esperimento era di Boyle.

Il maggior contributo dato da Robert Boyle alla conoscenza scientifica fu la sua pubblicazione del 1661, “The sceptical Chymist” nella quale discusse il concetto di “elemento”.

Infatti nella sesta parte del Chimico Scettico, e precisamente nell'Appendice Paradossale, la critica ha intravisto la definizione che lo ha fatto riconoscere come padre della chimica moderna: ”... ora intendo per elementi quello che i chimici, che parlano in modo più chiaro, intendono per loro principi, cioè certi corpi primitivi e semplici, o perfettamente incomposti, che, non essendo costituiti di altre sostanze, né l'uno dell'altro, sono gli ingredienti di cui sono costituiti quei corpi chiamati perfettamente composti, e in cui in ultima analisi questi sono risolti. La cosa che pongo ora in discussione è se esista un qualche corpo che si riscontri costantemente in tutti e in ciascuno di quei corpi che sono detti composti di elementi”.

La scienza aristotelica sosteneva che gli elementi non solo fossero le più semplici di tutte le sostanze, ma fossero anche le componenti essenziali di tutti i corpi; ad esempio se l’acqua è un elemento allora, in questa ottica, tutti i corpi devono di necessità contenere almeno una piccola parte di acqua. L’idea di Boyle di elemento era qualcosa di vago e certamente non moderno, nel senso in cui lo si intende oggi. Ma presentò persuasive prove sperimentali per dimostrare che le teorizzazioni aristoteliche non potevano essere verificate per la maggior parte degli elementi comunemente accettati (fuoco, acqua, sale, mercurio, etc…). Anche se le sue convinzioni traevano primariamente spunto da Cartesio, per certi aspetti se ne discostavano. Boyle riteneva che le particelle si muovessero liberamente nei fluidi e meno liberamente nei solidi, come Cartesio; ma Cartesio non credeva nel vuoto, piuttosto credeva in un etere non meglio definito che pervadesse tutte le cose. Mentre Boyle aveva condotto molti esperimenti che lo portarono a credere nell’esistenza del vuoto e, non avendo trovato prove sperimentali dell’etere, a rigettare questa idea.

In “The scepitcal Chymist”, Boyle operò un taglio reciso con la tradizione alchemica della segretezza, per la sua convinzione nell’opportunità di rendere noti al pubblico i processi sperimentali.

Egli è scettico nei confronti della scienza e della filosofia “ufficiale” che venivano coltivate nell'ambito delle “scuole” che reputava, in qualche maniera, corporative.

La critica antiparacelsiana di Boyle può essere riassunta leggendo il seguente brano: “ ... Per acquistare a se stessi la reputazione di inventori si sforzavano di mascherarli chiamandoli invece di terra, fuoco e aria, sale, zolfo e mercurio, e a essi dettero il falso appellativo di principi ipostatici. Ma quando vennero a descriverli, mostrarono quanto poco avessero capito ciò che intendevano con quei nomi, perché si trovarono in disaccordo gli uni con gli altri come con la verità che insieme negavano. Infatti essi enunciarono le loro ipotesi nello stesso modo oscuro con cui espongono i loro procedimenti ed è quasi altrettanto impossibile, per una persona assennata, trovarne il significato che per loro trovare il loro elisir”.

Nonostante fosse così ostinato nel divulgare i dettagli dei suoi lavori, anche di quelli conclusisi con un insuccesso, Boyle non fu mai capace di abbandonare la sua credenza nell’alchimia. Credeva nella trasmutazione degli elementi e, nel 1676, riferì di un suo tentativo di mutare il mercurio in oro. Credeva veramente di essere sul punto di raggiungere un simile obiettivo.

Un’altra opera fu pubblicata nel 1666, “Hydrostatic Paradoxes”. Essa era allo stesso tempo una critica penetrante al lavoro di Pascal sull’idrostatica, piena di acute osservazioni sul metodo sperimentale di Pascal, ed una presentazione di una serie di importanti ed ingegnosi esperimenti sulla pressione dei fluidi”.

Nel 1645, Boyle si era unito ad un ristretto gruppo di scienziati, filosofi, matematici e fisici inglesi che si incontravano settimanalmente a Londra o ad Oxford. Nel 1662 il gruppo fu ribattezzato Royal Society, e ancora oggi tale istituzione continua ad esistere come la più antica società di scienziati al mondo. Il motto di questa prestigiosa organizzazione “Nullius in verba” (Niente nelle parole), sta a significare che tutta la scienza deve essere basata su prove empiriche e sperimentali. Nel 1680 Boyle fu eletto presidente della Royal Society, ma declinò questo onore perché richiedeva un giuramento contrario ai suoi principi religiosi.

A Boyle è anche attribuito il primo uso della locuzione “analisi chimiche”, usato nello stesso senso che oggi noi comprendiamo. Boyle svolgeva esperimenti su oro e argento, testava il rame con l’ammoniaca, il sale in acqua con il nitrato di argento; sviluppò una serie di esperimenti per le analisi dell’acqua minerale. In aggiunta, osservò che tutti gli acidi facevano diventare un particolare indicatore vegetale di un colore compreso tra blu e rosso, mentre gli alcali lo facevano diventare di un colore verde. Trovò inoltre che alcune sostanze non facevano mutare il colore dell’indicatore e le indicò come neutre. Aveva anche ideato un metodo di classificazione delle sostanze.

FLOGISTO

Lo iatrochimico tedesco Johann Joachim Becher (1635-1682) fu il precursore della teoria del flogisto. Nella Physica subterranea (1667) elaborò una teoria degli elementi nella quale sosteneva che i corpi naturali erano composti di princìpi prossimi come l'acqua e la terra. Quest'ultima, a sua volta, era distinguibile in tre terre distinte: la vetrificabile o fusibile o petrosa, la infiammabile o pingue e la mercuriale o fluida, in parte corrispondenti ai tre elementi paracelsiani sale, zolfo, mercurio, e alle proprietà di questi. La terra infiammabile di Becher ebbe una grande fortuna nella chimica successiva, grazie soprattutto alle teorie del suo allievo, Georg Ernst Sthal (1660-1734). Questi aveva razionalizzato la chimica becheriana eliminando i più espliciti richiami metafisici e i numerosi riferimenti alla filosofia mosaica sulla origine e sullo sviluppo della natura in essa presenti. Egli, però, aveva accettato, tra l'altro, la teoria degli elementi. In particolare Stahl accentuerà il ruolo della terra infiammabile da lui definita flogisto. Questo principio diventerà il centro di una serie di teorie chimiche, le più importanti delle quali riguardavano la combustione, la calcinazione, la respirazione e la formazione degli acidi. Infatti il flogisto era considerato il principio responsabile della combustibilità dei corpi combustibili, e della calcinabilità dei metalli. In questi fenomeni si aveva esclusivamente una liberazione di flogisto nell'aria atmosferica, inizialmente considerata chimicamente inerte e puro ricettacolo di questo principio (e anche degli altri). Il flogisto, inoltre, era la causa materiale dei colori, degli odori e dei sapori dei corpi ed era considerato la materia del fuoco, cioè la sostanza dalla quale si ottenevano tutti gli effetti termici associati alle reazioni chimiche. Anche in questa veste esso si poteva trovare sia allo stato libero, producendo la sensazione del calore; sia allo stato combinato, cioè presente come principio nei corpi composti. Il flogisto circolava incessantemente fra i corpi dei tre regni della natura passando di combinazione in combinazione. In questo modo la combustibilità di cui era portatore poteva trasmettersi. Infatti, se nella revivificazione delle calci metalliche, queste ultime venivano mescolate con una sostanza ricca di flogisto (carbone, grassi, olii,ecc.), questa sostanza, sotto l' azione del un fuoco, cedeva il flogisto alle calci, ripristinando il metallo di partenza. Esso era responsabile anche della formazione dei differenti acidi a partire dalla sua combinazione con un acido universale, che secondo Stahl era l'acido vetriolico, anch'esso un composto di terra e flogisto.

Per esemplificare la teoria del flogisto e spiegare la motivazione della sua formulazione, bisogna tener conto che nel '700  i fenomeni più studiati erano quelli che coinvolgevano il calore o riguardavano la combustione in genere. Le reazioni chimiche maggiormente sottoposte all'osservazione erano quelle quelle coinvolte nella metallurgia, scienza allora relativamente avanzata anche per il suo grande interesse pratico, e cioè le calcinazioni, le riduzioni e le combustioni.

Calcinazione: un metallo (Me) all'aria e in presenza di fuoco si trasforma in calce

2Me + O2

2MeO

Riduzione:: una calce in presenza di opportuni materiali, ad esempio il carbone, con l'aiuto del fuoco si trasforma in metallo

2MeO + C

2 Me + CO2

Combustione: alcuni materiali (come ad esempio il legno) in presenza di fuoco e aria danno origine a ceneri

CH4 + O2

CO2 + H2O

Secondo la teoria del flogisto queste reazioni avvenivano nei modi seguenti:

Calcinazione: era considerata come l'emissione di flogisto liberato dal metallo riscaldato all'aria e cioè:

Me

calce

+

flogisto

Riduzione: scaldando poi la calce con carbone di legna, il flogisto veniva ripristinato, dando di nuovo metallo, ossia la reazione inversa alla precedente:

calce

+

flogisto

carbone

Me

Sthal sosteneva che “il flogisto delle sostanze grasse e del carbone passa con grande facilità nei metalli calcinati, ripristinando la loro capacità di fondere, venire forgiati e amalgamati "

Combustione: la reazione di combustione avviene tra un materiale “ricco di flogisto” in grado di bruciare combustibile) con un materiale “deflogisticante” (comburente) e di un innesco per la reazione (accensione e fuoco).

materiale combustibile

cenere

+

flogisto

Limiti e meriti della teoria del flogisto

Uno dei meriti della teoria del flogisto è quello di unificare i due processi: la calcinazione e la combustione. Le due reazioni erano apparentemente simili: entrambe avvenivano in presenza di aria su materiali “combustibili”. Tuttavia la prima comportava un aumento di peso, la seconda una diminuzione, questo creava un'anomalia per la teoria del flogisto, accreditata in quel tempo.

Proprio nell'epoca del flogisto, infatti, grandi studiosi come Black, Cavendish, Scheele, Priestley, diedero vita alla chimica dei gas ottenendo progressi sorprendenti nell'analisi chimica, sia teorica che applicativa.

Si puo' insomma sostenere che la chimica deve proprio all'inesistente flogisto il suo definitivo passaggio a scienza teorica autonoma tanto che Mendeleev disse:

“La concezione flgistica ha generalizzato una moltitudine di reazioni (di ossidazione) e ciò ha costituito un importantissimo passo in avanti della scienza”.

Per falsificare la teoria del flogisto occorreva un approccio quantitativo alle trasformazioni chimiche ben lontano, sia dalla mentalita' dell'epoca, cioe' di gran parte del '700 (Lavoisier agì infatti nella seconda meta' del '700), che dai mezzi a disposizione. Va anche aggiunto che solo verso la fine del secolo si diffuse l'uso di raccogliere i gas e di valutare con la bilancia, in modo esatto, l'acquisto o la perdita di peso durante combustioni o calcinazioni.

CHIMICA PNEUMATICA O CHIMICA DEI GAS

Nel Settecento si è ebbe una grande svolta a seguito della scoperta di differenti arie, cioè di sostanze aeriformi, poi chiamate gas (riprendendo in altro contesto il vecchio termine adoperato agli inizi del Seicento dallo iatrochimico fiammingo van Helmont), distinte dall'aria comune, che all'epoca era ritenuta una sostanza unica ed elementare.

Nel 1727, infatti, l'inglese Stephen Hales pubblicò il trattato “Vegetable Staticks” nel quale si dimostrava che l'aria esisteva in forma combinata nei vegetali; essa cioè, pur essendo gassosa, poteva essere fissata chimicamente per formare dei composti. Hales dimostrò che le variazioni di peso della combustione potevano venire spiegate con lo sviluppo dei gas (che però fino ad allora non venivano presi in considerazione). Egli introdusse una tecnica per la raccolta dei gas facendoli gorgogliare in ampolle capovolte riempite d’acqua. Fu in grado di individuare i gas ma non di differenziarli, in quanto li considerava tutti “aria”. Dimostrò che la combustione di una candela in recipiente chiuso su un battente di acqua causa depressione e innalzamento del livello dell'acqua.

Ma fu lo scozzese Joseph Black 1728-1799 a gettare per primo una luce sull' ancora misterioso mondo gas. Per cottura dei carbonati di magnesio e di calcio, Black riuscì a ottenere un gas, da lui definito “aria fissa” (anidride carbonica), che era lo spirito o gas silvestre di Helmont, molto diversa dall'aria comune. L' aria fissa, infatti, come lo stesso Black dimostrò nel 1756, era più pesante dell'aria atmosferica e non manteneva la combustione, la calcinazione e la respirazione animale; inoltre essa era presente in piccole quantità nell'aria atmosferica.

Daniel Rutherford (1749-1819), allievo di Black, nel 1772 riuscì, tramite esperimenti, a isolare un gas che chiamò aria flogisticata (azoto).

Henry Cavendish (1731-1810) era un ricco fisico e chimico britannico, eccentrico, che si interessò in particolare a un gas precedentemente isolato da Boyle e da Hales, l’idrogeno, che però allora era chiamato “aria infiammabile”. Lo ottenne facendo reagire l’acido solforico con alcuni metalli. Ne studiò sistematicamente le proprietà e le pubblicò nel 1776 nel trattato intitolato Three Papers Containing Experiments on Factitious Air: era un gas molto leggero (undici volte più dell’aria) e, a differenza dell’aria e dell’anidride carbonica, si infiammava facilmente. Si convinse che fosse il flogisto.

Eseguì numerose esperienze con vari metalli e concluse che gli acidi erano capaci di scacciare il flogisto dai corpi.

La sua ipotesi è che date queste due reazioni:

Metallo = calce + flogisto

Calce + acido = sale

la reazione fra acido e metallo, che sviluppa il gas infiammabile deve essere così interpretata:

Metallo + acido = sale + flogisto

Quindi afferma che il gas infiammabile è il flogisto.

Compì altri studi, per esempio per determinare la forza dell’olio di vetriolo H₂SO₄ lo fece reagire con CH₃COOPb e per pesata del precipitato PbSO4 poté determinare la forza dell’acido. Studiò gli equivalenti per Zn, Fe, Sn con reazione acida con HCl.

Inoltre, partendo da un esperimento di Warltire, che consisteva nel bruciare un composto di aria e idrogeno, in una provetta di cuoio e poi in una di vetro, sulle pareti della quale appariva un velo di vapore, Cavendish mostrò che il vapore non proveniva dall’umidità dell’aria ma dalla combustione dell’idrogeno con una determinata proporzione di aria comune.

Così Cavendish capì che l’acqua era data dall’esplosione di idrogeno e ”aria deflogisticata”, cioè ossigeno, gas isolato poco prima da Priestley. (1784-Experiments on Air) ma non pubblicò subito i risultati perché l’acqua è acidula e volle scoprire prima il perché (durante la reazione si producono ossidi di azoto). Era un altro grave colpo per la teoria greca degli elementi, in quanto dimostrava che l’acqua non era una sostanza semplice. Questa reazione fu scoperta nello stesso periodo anche dal britannico James Watt, che però, per scrupolo, aveva tardato a divulgare le sue conclusioni. Solo successivamente Lavoisier stabilì la sintesi della reazione su basi quantitative e si deve a lui il termine “idrogeno”. Si dovrà aspettare il 1804 perché il chimico francese Joseph-Luis Gay-Lussac e il naturalista tedesco Alexander von Humboldt stabiliscano la formula dell’acqua : H2O.

Nel 1774 Pierre Bayen decomponendo col calore l'ossido di mercurio ottenne un gas di cui non riuscì a determinare la natura e le proprietà. Cosa che, invece, riuscì a Joseph Priestley (Fieldhead, Yorkshire 1733 - Northumberland, Pennsylvania 1804), chimico, teologo e filosofo inglese. Figlio di un ministro di culto calvinista, Priestley compì gli studi di teologia presso il seminario di Daventry, dove cominciò a maturare interesse per le scienze. S’interessa di chimica perché legge i lavori di Black sull’aria fissa.

Verso il 1769 si trasferì in una parrocchia della città inglese di Leeds che, per combinazione sorgeva proprio accanto a una fabbrica di birra. La fermentazione del grano genera anidride carbonica, che Priestley poteva così ottenere in abbondanza per i suoi esperimenti. Raccogliendo dell’anidride carbonica al di sopra dell’acqua, Priestley scoprì che una parte del gas si scioglieva, conferendo all’acqua un piacevole sapore acido: si trattava di quella che oggi chiamiamo “gazzosa”.

Priestley riteneva che l'aria comune possedesse la capacità di assorbire il flogisto liberato in alcune reazioni chimiche o di cederlo essa stessa una volta assorbito. In particolare, sosteneva che tutte le differenti specie d'aria che si andavano via via scoprendo non erano altro che il risultato di una trasmutazione di una base fondamentale, l'acido nitroso, che si combinava in maniera differenziata col flogisto in una sorta di gradazione che andava dall'aria deflogisticata, all'aria comune, all'aria flogisticata, per arrivare infine all'aria nitrosa, che conteneva la maggior quantità di flogisto combinato. Priestley, revivificando con una lente ustoria l'ossido rosso del mercurio, ottenne un'aria che manteneva molto vivacemente la combustione di una candela.

Esperienza di Priestley sulla formazione dell’ossigeno

Egli pensò che si trattasse di aria deflogisticata, cioè priva del flogisto, e quindi in grado di favorire le reazioni di combustione. Infatti, secondo la teoria flogistica la combustione veniva considerata come una liberazione nell'aria atmosferica del flogisto contenuto nel corpo combustibile. Analogamente la calcinazione era considerata una liberazione di flogisto contenuto nel metallo. In entrambi i casi, alla fine della reazione, si doveva ottenere un'aria più o meno satura di flogisto, cioè un'aria flogisticata, che ovviamente non poteva mantenere né le reazioni di combustione e di calcinazione, né, tantomeno, la respirazione animale. Anche questo processo fisiologico, infatti, veniva spiegato mediante l'ipotesi che in esso avvenisse una liberazione di flogisto del sangue che ne era carico per mezzo dei polmoni .

La revivificazione del mercurio a partire dalla sua ‘calce', consisteva quindi in una sottrazione del flogisto contenuto nell’aria della campana dove avviene l’esperimento, dando così luogo a un'aria deflogisticata.

Contemporaneamente a Priestley, il chimico svedese Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) separava i due costituenti principali dell'aria atmosferica, constatando che solo uno di essi manteneva la combustione e la respirazione, e venne chiamato aria di fuoco. L'altro, chimicamente inerte, venne invece chiamato aria mefitica, proprio per il suo rapporto negativo con la respirazione. Fino alla seconda metà del Settecento furono isolati più di venti gas! Ciò sta a dimostrare sia la grande importanza del nuovo campo dell'indagine chimica della natura che la forza conoscitiva delle teorie flogistiche, all'interno delle quali queste ricerche erano avvenute.

Alle ricerche di chimica pneumatica dettero un fondamentale contributo molti chimici italiani, fra i quali Felice Fontana, Marsilio Landriani e Alessandro Volta. Tutti e tre questi scienziati, sviluppando le ricerche iniziate da Priestley sulla respirabilità dell’aria, secondo il suo contenuto più o meno alto di flogisto, contribuirono in maniera decisiva alla fondazione di una nuova scienza applicata, denominata eudiometria.

L'eudiometria, si potrebbe definire una scienza applicata della chimica, in particolare della chimica pneumatica Infatti solo con l'affermarsi di questa nuova disciplina, che ben presto nel XVIII secolo diventerà dominante, che si è potuto fondare scientificamente e sperimentalmente una vera e propria tecnica per valutare la bontà ovvero la salubrità dell'aria (o meglio ancora delle arie, cioè di quelle sostanze che poi verranno chiamate gas). Iniziatore di questo tipo di ricerche può senza dubbio essere considerato Joseph Priestley che intorno al 1774 mise in opera un apparato strumentale per la misurazione della salubrità dell'aria comune utilizzando l'aria nitrosa (ossido d'azoto) da lui scoperta. Il suo metodo si basava sul fatto che questa aria nitrosa era in grado di assorbire l'aria deflogisticata (cioè l'ossigeno), dando luogo a vapori color rossastro che avevano una grande facilità a essere assorbiti dall'acqua; questa reazione, quindi, diremmo oggi, era in grado di misurare la quantità di ossigeno, cioè della parte più respirabile e salubre, presente nell'aria comune. Il nome eudiometria deriva dal greco eudios appunto ‘bontà dell'arià, dalla quale radice Marsilio Landriani coniò il neologismo eudiometro per denominare lo strumento da lui appositamente costruito. Esso era costituito da una lunga canna di vetro, alla cui estremità superiore è appoggiata una boccetta di cristallo, contenente dell'acqua, dello stesso volume della canna e di una vescica, contenente l'aria nitrosa e che viene chiusa sopra la boccetta. All'estremità inferiore è collocato un cilindro di ottone collegato alla canna di vetro attraverso una molla a spirale chiusa all'estremità con una vite. Questo apparecchio consentiva il riempimento dell'acqua prima e dell'aria nitrosa poi in proporzioni fisse. La diminuzione del volume dell'aria era misurata da una scala graduata divisa in 24 parti, ciascuna delle quali divisa a sua volta in 12 parti. L'aria nitrosa, chiusa ermeticamente nella vescica, veniva lasciata reagire con l’aria comune dalla quale sottraeva l'ossigeno, dando luogo a ossidi superiori dell'azoto che si dissolvevano nell'acqua. Ovviamente l'aria era tanto più insalubre quanto meno in essa era presente l'aria deflogisticata (ossigeno) o quanto più lo erano l'aria fissa (anidride carbonica) o lo stesso flogisto (o l'aria flogisticata). La contrazione in volume della miscela, misurata dalla scala graduata forniva un dato quantitativo sulla salubrità dell'aria o di un determinato ambiente. Contemporaneamente Felice Fontana, costruiva strumenti analoghi a quello di Landriani, ma da lui chiamati evaerometri, di qui la polemica per la priorità dell'invenzione. Un notevole contributo allo sviluppo dell'eudiometria venne anche da Alessandro Volta, che nel 1777 costruì un eudiometro analogo a quello di Landriani, ma più semplice e più preciso anche di quelli costruiti oltre che dallo stesso Landriani da Priestley e da Fontana. Esso adoperava l'aria infiammabile (idrogeno) invece dell'aria nitrosa, che veniva accesa mediante una scintilla elettrica. Volta, piuttosto che studiare la salubrità dell'aria, intendeva l'eudiometria come mezzo per studiare le proprietà chimiche delle differenti arie (compresa l'aria infiammabile nativa delle paludi (metano) da lui stesso scoperta).

Anche Scheele ideò un eudiometro basato sulla reazione dell'aria atmosferica con una soluzione acquosa di un solfuro alcalino: l'ossigeno dell'aria si combinava col solfuro e per differenza dei volumi dell'aria prima e dopo la reazione di aveva una misura della respirabilità dell'aria in esame.

Gli esami eudiometrici furono al centro di un intenso interesse da parte di Lavoisier e della sua scuola, soprattutto per gli aspetti sociali della verificabilità scientifica del carattere salubre dell'aria; interesse strettamente collegato agli studi sulla respirazione animale. Nell'Ottocento l'eudiometria ebbe un grande sviluppo soprattutto con l'affermarsi dell'agricoltura scientifica e della Rivoluzione industriale, intersecando in maniera differenziata problemi strettamente scientifici e problemi sociali (soprattutto di tipo medico sanitario).

LAVOISIER

Antoine - Laurent Lavoisier nacque a Parigi il 26 agosto 1743 in una ricca famiglia borghese. La sua vocazione per le Scienze si manifestò precocemente e venne coltivata nonostante gli studi chimici non facessero parte dei curricola universitari e potessero nemmeno garantire introiti finanziari; gli scienziati, infatti, potevano coltivare i propri interessi scientifici solo se godevano di finanziamenti provenienti da altre fonti. Il padre lo iscrisse al celebre Collége Mazarin; qui, oltre allo studio di materie umanistiche, Lavoisier studiò anche discipline scientifiche, come la matematica e la fisica. Molte furono le personalità che influirono sulla sua vita e che lo orientarono verso le nuove scoperte. Una di queste personalità fu La Caille, il quale trasmise a Lavoisier il rigore intellettuale e la consapevolezza della necessità di adottare un linguaggio semplice e sistematico. Anche il fisico Nollet ebbe un influsso positivo sulla sua formazione: gli trasmise la convinzione che la scienza dovesse uscire dagli orizzonti della speculazione teorica e dovesse invece attribuire al laboratorio e agli strumenti scientifici una funzione centrale, per osservare direttamente i fenomeni e per sperimentare.

Lavoisier seguì il corso di chimica. Le poche prove di laboratorio venivano proposte solo dopo alcuni mesi, mal nascondendo la povertà sperimentale di una scienza che muoveva solo primi passi impacciati. Malgrado la limitatezza delle conoscenze nella materia, Lavoisier si appassionò alla chimica e seguì il corso per tre anni.

Successivamente Lavoisier si iscrisse alla Sorbona, per conseguire il titolo di avvocato, che gli avrebbe consentito una qualifica socialmente riconosciuta. A vent’anni Lavoisier si laureò in legge; non esercitò mai la professione di avvocato e si avvalse del titolo solo per entrare nella pubblica amministrazione. Cominciò anche parallelamente a seguire corsi privati di chimica, soprattutto nei laboratori del famoso scienziato Rouelle.

Chimica antiflogistica o chimica lavoisieriana

Quando nel 1761 Lavoisier seguì il suo primo corso di chimica rimase sorpreso dallo stato di confusione e arretratezza in cui versava tale scienza. Infatti, durante la prima metà del Settecento, la chimica veniva considerata dai più come una scienza dai connotati fortemente ambigui. Gli studiosi tendevano a considerare come partecipanti alle reazioni solo un piccolo numero di elementi e principi originari. Nonostante questo, la materia manipolata nei laboratori raramente rispondeva ai criteri di semplicità e uniformità che essi tentavano di imporle: le contraddizioni tra i risultati di laboratorio e le supposizioni avanzate dai chimici venivano risolte adottando un metodo qualitativo di analisi, oppure ricorrendo a qualità nascoste della materia. Le fonti alchimistiche, magiche ed esoteriche delle opere di chimica coprivano con un linguaggio spesso astruso e privo di chiarezza i pochi risultati positivi che, in secoli di sperimentazione, si era riusciti ad ottenere. Ancora in pieno Settecento non erano pochi i chimici che credevano possibile realizzare il vecchio sogno degli alchimisti di trasmutare i metalli vili in oro. Nei migliori dei casi le ricerche chimiche venivano subordinate alle esigenze dei medici e dei farmacisti, nella speranza di ottenere rimedi e farmaci di origine chimica. Soltanto la medicina, l'astronomia e la matematica avevano raggiunto un degno grado di istituzionalizzazione. Discipline come la fisica, la biologia e la chimica non facevano parte del curriculum universitario ed erano considerate eccentriche. Gli scienziati potevano coltivare i propri interessi se erano sufficientemente ricchi da vivere di rendita o grazie ad elargizione di generose pensioni da parte di quei sovrani europei che, pur non scorgendo ancora le potenzialità economiche e strategiche delle scienze nello sviluppo delle nazioni, si dilettavano a contendersi i loro favori. Le scienze naturali erano subordinate all'insegnamento delle materie umanistiche. Solo un settore della chimica, la metallurgia, aveva fatto notevoli progressi, in risposta alla crescente domanda i metalli lavorati, soprattutto per ottenere attrezzature militari: cannoni, fucili, armature.

Nel 1772 presero avvio le ricerche di Lavoisier in una sorta di rapporto di continuità/rottura con la chimica pneumatica e con le varie teorie del flogisto presenti nello scenario scientifico della metà del Settecento. Queste ricerche condurranno a un cambiamento radicale del volto della chimica. Di questo possibile esito era consapevole, sin dagli inizi, lo stesso Lavoisier. Infatti nel suo primo registro di laboratorio, alla data del 20 febbraio 1772 troviamo scritto: "Prima di cominciare la lunga serie di esperienze che mi propongo di fare sul fluido elastico che si sviluppa dai corpi, sia per le fermentazioni, sia per distillazione, sia infine per ogni specie di combinazione, così come sull'aria assorbita nella combustione di un gran numero di sostanze, credo di dover fare qui alcune riflessioni per iscritto, per formare a me stesso un piano che devo seguire...è accertato che l'aria fissa mostra proprietà assai diverse da quelle dell'aria ordinaria. Infatti quest' aria uccide gli animali che la respirano, mentre l'aria ordinaria è indispensabile per la loro conservazione. Essa si combina in modo estremamente facile con tutti i corpi, mentre l'aria atmosferica nelle stesse condizioni si unisce a loro con difficoltà o non si combina affatto. Questa differenza appare in tutta la sua portata se faccio la storia di quanto è stato fatto riguardo all' aria che si estrae dai corpi e che con essi si combina. L' importanza dell' argomento mi ha indotto a riprendere dall' inizio questo lavoro che è destinato a rivoluzionare la fisica e la chimica”.

Alla fine di ottobre dello stesso anno 1772, lavorando alla combustione del fosforo e dello zolfo in recipienti ermeticamente chiusi, Lavoisier trovò che gli acidi corrispondenti (oggi diremmo le anidridi) che si formavano pesavano più delle due sostanze di partenza. Da questo fatto egli traeva l'importante conclusione che anche nelle combustioni si aveva un aumento di peso dei prodotti a spese dell'aria dell'ambiente, così come avveniva nelle calcinazioni dei metalli: l'aumento di peso, dunque, era un fenomeno costante di questi processi, e non una loro strana anomalia. Nel 1774 apparve una raccolta di memorie, gli Opuscules physiques et chymiques, nella quale Lavoisier sosteneva che l'aumento di peso, che veniva rilevato nella combustione dello zolfo e del fosforo e nella calcinazione del piombo e dello stagno in recipienti ermeticamente chiusi, proveniva da un assorbimento di una parte dell'aria atmosferica contenuta nel recipiente di reazione. Fino ad allora, però, Lavoisier non aveva ancora scoperto che tipo di aria si combinasse con queste sostanze per dare in un caso gli acidi, nell'altro le calci. Nel 1775, in una seduta dell'Académie royale des sciences di Parigi, di cui era membro, Lavoisier lesse una memoria Sur la nature du principe qui se combine avec les métaux pendant leur calcination et qui en augmente le poids, nella quale, riprendendo l'esperimento con l'ossido rosso di mercurio già realizzato da Priestley, eseguiva una rigorosa analisi quantitativa nel corso della quale faceva assorbire una parte dell'aria dal mercurio, mediante il riscaldamento prolungato di questo metallo. Successivamente revivificava l'ossido che si era formato, ripristinando così il metallo e l'aria atmosferica di partenza. Da queste prove Lavoisier traeva la conclusione che l'aria assorbita era più respirabile, più combustibile e di conseguenza "più pura anche dell'aria nella quale noi viviamo...questo principio che si combina con i metalli...non è altra cosa della porzione più pura dell'aria stessa che ci circonda...e che passa in questa operazione dallo stato di espansibilità a quello di solidità". Quindi quella che per Priestley era l'aria priva di flogisto, per Lavoisier era invece una parte dell'aria ordinaria. I fenomeni che venivano spiegati solo con la teoria del flogisto potevano essere spiegati senza di essa, all'interno di una nuova interpretazione che desse meglio conto dei fenomeni. Nel febbraio del 1776 Lavoisier confermava che l'aria deflogisticata era in realtà una "porzione più pura dell'aria", che in altre memorie definirà anche "aria eminentemente respirabile". Nel 1777, nel celebre Mémoire sur la combustion en général, il chimico francese esponeva le prime conclusioni generali tratte dalle sue ricerche di cinque anni, e cioè :

1) che in ogni combustione era rilevabile uno sviluppo di materia del fuoco e della luce;

2) che i corpi bruciavano solo in presenza di aria pura;

3) che in ogni combustione si realizzava la distruzione o la decomposizione di questa aria pura e che il corpo combusto aumentava di peso in maniera esattamente proporzionale alla quantità di aria pura distrutta o decomposta;

4) che in ogni combustione la sostanza bruciata si trasformava in acido per l'aggiunta della sostanza che aumentava il suo peso o in calce se si trattava della calcinazione di un metallo.

Siamo dunque al netto superamento della spiegazione flogistica che supponeva che la materia del fuoco esistesse nei corpi come loro principio costituente e si rendeva allo stato libero nelle combustioni e calcinazioni. Per Lavoisier, invece, la materia del fuoco era tutt'altra cosa: un fluido imponderabile presente diffusamente in natura e componente dell'aria pura, che veniva portata allo stato aeriforme proprio da questo fluido. Quindi, gli effetti termici associati a queste reazioni erano dovuti alla liberazione di una sostanza contenuta nei gas e non nei corpi combustibili o calcinabili, come era il caso del flogisto. Lavoisier, in effetti, riformulerà anche questo aspetto delle reazioni chimiche e della chimica pneumatica più in generale. In alcune memorie del 1772 (Essay sur la nature de l'air) e del 1775 (De l'elasticitè et de la formation des fluides elastiques) egli già aveva sostenuto che i vapori o le arie erano generati dalla combinazione delle sostanze con un fluido speciale, la materia del fuoco o del calore. Ogni sostanza, inoltre, poteva sussistere in tre stati differenti - di solidità, di fluidità e di vaporizzazione - a seconda del diverso rapporto di combinazione con la materia del fuoco. In questo modo il chimico francese rovesciava la precedente teoria delle qualità della materia comune, mettendo in crisi l'idea che esse fossero dovute a distinti princìpi ‘portatori' delle stesse, come era nella chimica del suo tempo, in particolare in quella che utlizzava l'ipotesi del flogisto.

Fu ancora nel 1777, nella memoria De la combinaison de la matiere du feu avec les fluides evaporables et de la formation des fluides elastiques aeriformes, che Lavoisier espose dettagliatamente le sue idee sugli stati della materia e sugli effetti termici associati alle reazioni chimiche. Alla fine di un lungo ragionamento sulla natura dei gas egli arrivò alla conclusione che ogni vapore, ogni aria, e in generale ogni fluido elastico aeriforme, era un composto della materia del fuoco con un fluido, o con un corpo solido volatile qualunque; poiché, aggiungeva, "la volatilità non è altra cosa della proprietà che hanno i corpi di dissolversi in qualche modo, di combinarsi con il fluido igneo e di formare con esso dei fluidi aeriformi". Nel 1783, quando ormai la sua teoria era ben stabilita e corroborata da una gran mole di ricerche, Lavoisier portò a fondo l'attacco ai seguaci delle teorie che ancora facevano ricorso all'ipotesi del flogisto, mettendo in discussione anche l’ idea che questo elemento fosse responsabile dei colori delle sostanze. Nelle Réflexions sur le phlogistique, infatti, egli affermava ormai decisamente e con sicurezza di aver "dedotto tutte le spiegazioni da un semplice principio, cioè che l'aria pura, l'aria vitale, è composta da un principio particolare che le è proprio e che ne forma la base, e che io ho denominato principio ossigino, combinato con la materia del fuoco e del calore. Una volta ammesso questo principio, le principali difficoltà della chimica sono sembrate svanire e dissiparsi, e si sono spiegati i fenomeni con sorprendente semplicità". Eliminato il flogisto dalla teoria chimica come responsabile dei fenomeni termici, era quindi necessario ipotizzare, sulla base di numerose ricerche sperimentali sui fenomeni del calore svolte anche da altri chimici e fisici del suo tempo, l'esistenza di un fluido materiale, ma imponderabile, responsabile dei fenomeni termici associati ai più diversi fenomeni chimici e fisici (notevoli, a questo proposito, sono le sue ricerche di calorimetria svolte con Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) e pubblicate nel comune Mémoire sur la chaleur pubblicato del 1784)

Lavoisier sarà cosciente che l'introduzione nella sua teoria di un fluido imponderabile poteva essere soggetta a forti critiche, poichè questo fluido poteva essere considerato un ente puramente ipotetico, quasi altrettanto del flogisto. Ma il grande potere interpretativo e predittivo e la coerenza interna della sua teoria, infine, la congruenza di quella ipotesi con la tradizione chimica e fisica del tempo, che non rifuggiva affatto dal postulare l'esistenza di fluidi imponderabili, conduceva il chimico francese a ritenere la sua idea vera o comunque più probabile della teoria flogistica che egli combatteva. "Io non nego" - scriveva nelle Réflexions - "che l'esistenza di questo fluido non sia fino ad un certo punto ipotetica; ma supponendo che essa sia una ipotesi, che essa non sia rigorosamente provata, è la sola che io sarei obbligato a formare". L'aria atmosferica era dunque un composto di tre sostanze semplici: il principio ossigino, poi denominato ossigeno, cioè generatore di acidi; una parte inerte, l'aria mefitica, poi denominata azoto; infine la materia del fuoco, poi denominata calorico. Questa nuova teoria sulla struttura compositiva dell'aria atmosferica condusse anche a una nuova interpretazione dei fenomeni chimici associati alla respirazione: in questo processo, nel polmone avveniva una combinazione dell'ossigeno dell'aria col carbonio e con l'idrogeno presente nel sangue, per dare acqua, ‘acido carbonico' e calore.

Un altro colpo decisivo alla vecchia teoria degli elementi fu assestato da Lavoisier nel 1781, quando confermò alcune esperienze di altri chimici sul fatto che bruciando l'aria infiammabile, o idrogeno, in presenza dell'aria pura, o ossigeno, si formava l'acqua pura. Quest'ultima, dunque, non era un principio semplice come fino ad allora si riteneva, e portatore della qualità della liquidità, ma un composto di due sostanze ancora più semplici, già ricavate per altre vie di tipo analitico. La cosa più impressionante di questa scoperta consisteva nel fatto che la formazione dell'acqua era il risultato della reazione di due corpi semplici che possedevano distintamente proprietà assai diverse dal prodotto finale: l'acqua, liquida, infatti, era un composto di due sostanze altamente infiammabili! A questo punto la definizione di elemento cambierà notevolmente. Esso diventerà sinonimo di corpo semplice, cioè di sostanza che non era ancora scomponibile con nessun mezzo chimico a disposizione in quel momento. Era cioè relativamente semplice, così come richiedeva una definizione analitico-sperimentale già in uso nella chimica moderna, ma all'interno di una teoria degli elementi considerati come portatori di qualità assolute della materia e degli stati di questa.

Tutte queste ricerche troveranno una sintesi nel Traité élémentaire de chimie del 1789 dove verrà enunciata una delle prime leggi fondamentali della chimica e di tutta la scienza moderna, quella di conservazione della massa e degli elementi in tutte le reazioni chimiche. Grazie alla ‘rivoluzione' lavoisieriana gran parte dei corpi allora conosciuti assumeranno lo statuto di corpo semplice: alcune delle arie scoperte fino ad allora, i metalli, i metalloidi, alcuni sali o alcune terre non ancora decomposti. La molteplicità e l' eterogeneità del mondo materiale dei chimici si dilaterà enormemente: cioè si passerà dai cinque o quattro principi elementari della chimica prelavoisieriana a... trentatre: luce, calorico, ossigeno, azoto, idrogeno, zolfo, fosforo, carbonio, radicale muriatico, radicale fluorico, radicale boracico, antimonio, argento, arsenico, bismuto, cobalto, rame, stagno, ferro, manganese, mercurio, molibdeno, nichel, oro, platino, piombo, tungsteno, zinco, calce, magnesia, barite, allumina, silice.

In questo nuovo contesto, se le sostanze dovessero essere considerate semplici o composte doveva essere compreso immediatamente sin dal loro nome. Lavoisier, infatti, riformerà anche la nomenclatura chimica dando ad essa una struttura di tipo classificatorio simile a quella adottata dal botanico Karl von Linnè (Linneo) per i vegetali, cioè per genere e specie. Ogni corpo semplice aveva un nome semplice e ogni composto doveva avere un nome ‘generico', che faceva riferimento ad una classe di sostanze (ad esempio acido, sale, ecc.) ed un nome ‘specifico' che lo distinguesse dagli altri membri del proprio genere, ad esempio, acido solforico. In questo caso il suffisso -ico stava ad indicare quale di tutti gli acidi dello zolfo esistenti (cioè due, insieme all'acido solforoso) si trattava, cioè quale fosse il grado di combinazione esistente fra i componenti degli acidi dello zolfo. Ciò, perché, secondo Lavoisier, seguendo il filosofo Etienne Bonnot de Condillac, doveva esserci un rapporto biunivoco fra la sostanza ed il nome con il quale viene indicata.

Esperimenti cruciali e passaggio da un paradigma all'altro

Lavoisier partì da esperimenti già noti, li riprodusse e reinterpretò i risultati alla luce di nuove ipotesi. L'esperimento che rappresento' per Lavoisier una tappa fondamentale per sviluppare il suo nuovo approccio "quantitativo" alle reazioni chimiche, era stato già realizzato in precedenza da Priestley (1733-1804). Quest'ultimo tuttavia non aveva saputo individuare in quella nuova aria un nuovo elemento, ma si era limitato a considerarla "aria priva di flogisto", come naturale conseguenza dell'applicazione di una teoria allora molto in voga.

I risultati dell’ esperimento sullo studio quantitativo del comportamento del mercurio all'aria, furono pubblicati da Lavoisier in una memoria nel 1775. Viene considerato Un “esperimento cruciale” nella storia della chimica che permetterà il passaggio dal “paradigma della teoria del flogisto” alla legge di conservazione degli elementi.

Descrizione dell'esperimento di Lavoisier

Fase 1

Il mercurio[Hg] venne introdotto nella storta il cui lungo collo "pesca" nella campana di vetro piena d'aria e isolata dall'esterno. Dopo un lungo riscaldamento (dodici giorni!), Lavoisier osservò la presenza di una polvere rossa nella storta pari a 45 grani e trovò che il volume di aria, presente nella campana di vetro, era diminuito di 8.9 pollici cubici, pari ad un sesto del volume di partenza.
“Ho racchiuso in un apparecchio confacente, del quale sarebbe difficile dare un’idea senza l’ausilio delle figure, 50 pollici cubici di aria comune, ho introdotto in questo apparecchio 4 once di mercurio purissimo e ho proceduto alla calcinazione del mercurio, sottoponendolo per dodici giorni a un grado di calore quasi uguale a quello necessario per farlo bollire. .....Infine dopo dodici giorni ... ho osservato che l’aria ..era diminuita in volume di 8 o 9 pollici cubici, cioè circa 1/6 del volume originario e che, nello stesso tempo, si erano formati circa 45 grani di mercurio precipitato per se, detto anche calce di mercurio [ossido di mercurio]

A. Lavoisier, opere 1777

Lo schema della reazione di calcinazione del mercurio è il seguente:

mercurio   +   aria

ossido di mercurio

2Hg	O2	2HgO
massa del mercurio	incremento	massa dell’ossido
x	1/12 di x	45 grani
2,201	0,183 g	2,385 g

L’equazione matematica  x + 1/12.x = 2,385 g permette di ricavare x = 2,201 g

Fase 2

Nella seconda fase la polvere rossa  venne  pesata, rimessa in una storta  e  riscaldata energeticamente. Dopo un po' di tempo Lavoisier osservò la formazione di mercurio metallico e contemporaneamente una produzione di "aria", che andava esattamente a bilanciare la quantità consumata nella reazione precedente. Inoltre determino' che l'ossido di mercurio aveva una massa superiore al mercurio di partenza e la differenza era di un dodicesimo rispetto alla massa delmercurio di partenza.

“Ho riunito con cura i 45 grani di calce di mercurio che si erano formati durante la calcinazione precedente, li ho messi in una piccola storta di vetro, il cui collo doppiamente ritorto, era inserito sotto una campana di vetro riempita di acqua, e ho proceduto alla riduzione senza addizione di carbone. Ho riottenuto ..quasi la stessa quantità di aria che era stata assorbita nella calcinazione, cioè di 8 o 9 pollici circa”

Lo schema di questa reazione e' il seguente:

ossido di mercurio

mercurio   +    aria

2HgO 2Hg + O₂

Lavoisier identifico' l' "aria" sviluppata durante la reazione come un nuovo "elemento"(l' elemento ossigeno!): un' "aria vitale", che alimentava le combustioni e la respirazione degli animali.

Attribuiì a questo elemento il nome di principio ossigino in quanto aveva trovato che facendolo reagire ad esempio con fosforo o zolfo generava sostanze con caratteristiche acide. Il nome ossigeno deriva infatti dalla lingua greca (oxys = acido e ghennao = generare) e significa appunto "generatore di acidi".

Contributi di Lavoisier alla scienza chimica

Sinteticamente, i meriti di Lavosier per la chimica, che indussero poi Berthollet a riconoscere in lui lo scienziato che fece "la rivoluzione chimica", possono essere cosi' sintetizzati:

Provo' sperimentalmente che durante le reazioni la massa si conserva, in quanto si conservano i principi elementari ( in seguito si scoprira' la conservazione del tipo e del numero degli atomi)

.

Bilancia di alta precisione appartenuta a Lavoisier

Individuo' l'elemento ossigeno e gli assegno' il ruolo di componente reattivo dell'aria sia per le combustioni, sia per le calcinazioni e smenti' le ipotesi che consideravano l'aria poco piu' che un mezzo per fare avvenire le reazioni.

“ ...la respirazione non è altro che una lenta combustione di carbonio e idrogeno, completamente simile a quello che avviene in una lampada o in una candela e quindi, da questo punto di vista, gli animali che respirano sono veri corpi combustibili che bruciano e consumano se stessi .. Si può dire che questa analogia tra la combustione e la respirazione non era sfuggita all’attenzione dei poeti, o meglio dei filosofi dell’antichità, e che essi l’avevano spiegata e interpretata. Questo fuoco rubato al cielo, questa torcia di Prometeo, non rappresenta soltanto un’ingegnosa idea poetica, ma è anche l’immagine dell’opera della natura, almeno per gli animali che respirano; si può quindi dire, come gli antichi, che la torcia della vita illumina se stessa dal momento che il bambino trae il primo respiro e non si spegne mai fino alla morte."

A. Lavoisier, memoria 1789 scritta con Armand Seguin

Lavoisier esegue un esperimento di chimica pneumatica, analizzando la natura dell'ossigeno

Introdusse un simbolismo che semplificava il linguaggio dei chimici e che contemporaneamente acquistava un significato fisico

“In ogni scienza naturale bisogna distinguere fatti, idee e parole... la parole deve far sorgere l'idea; l'idea deve rappresentare il fatto. Si tratta di tre impronte di uno stesso sigillo e siccome sono le parole che conservano le idee e che le trasmettono, risulta chiaro che sarebbe impossibile perfezionare la scienza senza perfezionare il linguaggio"

Frontespizio delle Méthode de nomenclature chimique
“..per quanto siano sicuri i fatti, per quanto siano giuste le idee note dai fatti, essi traggono in errore se per esse non esiste un’espressione precisa”

Equazione stechiometrica pubblicata da Lavoisier

Introdusse come criterio, per classificare le sostanze ed assegnare loro un nome, la tendenza di queste a dare particolari  reazioni, cioè la loro reattività'.

“E’ tempo di ricondurre la chimica a una maniera di ragionare più rigorosa, di spogliare i fatti con i quali questa scienza si arricchisce tutti i giorni da ciò che vi aggiungono i ragionamenti e i pregiudizi; di distinguere ciò che deriva dai fatti e dall’osservazione da ciò che è sistematico e ipotetico. Occorre infine segnare il limite al quale le nostre conoscenze sono pervenute di modo che quelli che verranno dopo di noi possano partire da questo

punto e procedere nell’avanzamento della scienza”A. Lavoisier, opere  1777