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Chimica: una scienza naturale?
Per molto tempo, la chimica è stata una disciplina che è rimasta indietro rispetto alle altre scienze naturali. Il desiderio umano di ingannare la morte e superare la povertà era semplicemente troppo forte perché le persone abbandonassero le promesse dell'alchimia e si imbarcassero nello studio scientifico stesso.
Questo articolo, che è il primo della nostra serie in quattro parti sulla storia della chimica, esplorerà come la chimica ha lasciato il misticismo dell'alchimia.
Le origini della chimica
Gli esseri umani sono stati affascinati dalla chimica per migliaia di anni. Il primo utilizzo di processi chimici risale al IV millennio aC e prevedeva l'estrazione di metalli dai minerali. Tuttavia, il passaggio dalla chimica come mera utilità pratica a un dibattito scientifico in piena regola con i suoi numerosi campi di indagine è avvenuto molto più tardi. Non è stato fino ai tempi dell'antica Grecia che i filosofi naturali hanno documentato questo tipo di impegno con la natura e i conseguenti tentativi di spiegare il mondo come ci appare.
Per esempio, Democrito (ca. 460–371 a.C.) si occupava della struttura della materia. Come il suo mentore Leucippo, era convinto che la materia fosse composta da minuscole particelle indivisibili. Fu lo stesso Democrito a coniare il termine «atom», derivato dalla parola greca «átomos» (in inglese, «indivisibile»).
Alchimia: una scienza segreta
I principi teorici dei filosofi naturalisti greci lasciarono poi il posto all'alchimia, che, come le scienze moderne, mirava ad estrarre conoscenze sulla natura conducendo esperimenti.
Queste idee furono diffuse dalla Grecia all'Egitto e alla Babilonia, e raggiunsero anche l'Europa occidentale medievale molto più tardi. Tuttavia, il progresso dell'alchimia è stato per lungo tempo segnato da numerosi ostacoli. Alcune delle premesse fondamentali dell'alchimia, che non erano basate sull'osservazione della natura ma sul misticismo e sulla superstizione, ostacolavano le vere scoperte scientifiche. A peggiorare le cose, il linguaggio tecnico alchemico era incoerente e, inoltre, rimaneva volutamente vago e incomprensibile per escludere dai suoi segreti gli estranei.
Indipendentemente dai loro difetti, gli alchimisti del Medioevo avevano - per il loro tempo - una solida conoscenza di base della scienza. Hanno imparato a sperimentare con i materiali e hanno capito meglio di chiunque altro come isolare sostanze pure e costituenti della materia e creare nuove miscele. Le capacità degli alchimisti li qualificavano a lavorare nelle miniere, nelle zecche, come fabbri e negli speziali.
Durante il loro incarico in queste posizioni, hanno isolato sostanze finora sconosciute, migliorato i metodi di conservazione degli alimenti e creato leghe, ma le scoperte scientifiche sono rimaste poche e lontane tra loro. I fondamenti di base dell'alchimia non erano ancora pronti per dare origine a un approccio completo e sistematico alla chimica.
Dubbio cartesiano
La ricerca oggettiva nel mondo naturale divenne possibile per la prima volta quando i pensatori del Rinascimento iniziarono a mettere in discussione tutto ciò che non era chiaro come il giorno e ovvio senza ombra di dubbio.
Il filosofo francese René Descartes (1596–1650) rivoluzionò le scienze naturali con il suo metodo del dubbio, per cui le ipotesi potevano essere esaminate al fine di generare conoscenza sistematicamente. Anche gli insegnamenti delle autorità religiose furono messi in dubbio, cosa che a quel tempo era un enorme tabù. Descartes ha anche sostenuto la matematica come base di tutte le scienze naturali, consentendoci di descrivere e spiegare la natura non solo qualitativamente, ma anche quantitativamente.
Nel campo della fisica, le idee di Cartesio ottennero una rapida accettazione e furono riprese e sviluppate ulteriormente da altri scienziati, tra cui Isaac Newton (1643–1727). Il lavoro di Cartesio e Newton è stato il catalizzatore di rapidi progressi in fisica e astronomia, ma la chimica è ancora rimasta indietro: lo stesso Newton ha trascorso la sua vita alla ricerca della «pietra filosofale», un materiale che potrebbe trasformare i metalli di base in oro con il processo noto come «trasmutazione».
Il passaggio dall'alchimia alla chimica
Robert Boyle (1627–1692) fu un pioniere della chimica moderna. Tra i primi a tentare di consolidare le conoscenze degli alchimisti sulle proprietà e le reazioni dei materiali in una teoria completa, ha demistificato la chimica insieme alla sua nomenclatura.
È Boyle a definire l'«elemento» come il prodotto finale dell'analisi, cioè come pura sostanza. Il suo approccio razionale era, fino a quel momento, unico nel campo della chimica. Pubblicò le sue scoperte nella sua rivoluzionaria opera del 1661 «Il chimico scettico». Questa pubblicazione annunciava il passaggio dall'alchimia alla chimica, che può essere visto nel titolo del libro quando il prefisso «al» viene eliminato. Tuttavia, Boyle praticò l'alchimia fino alla fine della sua vita e continuò a credere nella trasmutazione. L'ultima svolta della chimica dovette attendere l'inizio del XIX secolo.
Digressione: Elettrochimica
Nel 1800, Alessandro Volta (1745–1827) sviluppò la prima batteria: la pila voltaica. Con questa invenzione ebbe inizio la storia dell'elettrochimica. La pila era costituita da lastre di rame e zinco impilate, alternate, ciascuna separata dall'altra da un tessuto imbevuto di una soluzione elettrolitica. Humphry Davy (1778–1829) utilizzò la pila nei suoi esperimenti elettrochimici e nel 1807 e nel 1808 scoprì numerosi elementi (tra cui sodio, potassio, calcio e magnesio) elettrolizzando soluzioni saline o sali caldi e fusi.
Davy ha anche isolato il cloro, che reagisce con l'acqua per formare acido cloridrico, attraverso l'elettrolisi della soluzione salina. Fino a quel momento, si presumeva che l'ossigeno fosse il componente chiave di tutti gli acidi. Tuttavia, poiché nell'acido cloridrico non si trova ossigeno, Davy scoprì che era l'idrogeno a conferire a un composto le proprietà di un acido.
Nella prossima puntata tratteremo il ritorno all'atomismo e l'ascesa della chimica moderna tra il XVIII e il XIX secolo. Clicca qui sotto per andare direttamente al prossimo post!
