E gli atomi dettano legge: John Dalton, il padre della chimica moderna

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Specialmente a partire dalla seconda metà del secolo XVIII, che aveva visto svilupparsi la chimica come scienza autonoma, si avvertì l’esigenza di un collegamento tra  le leggi del  mondo macroscopico e quello microscopico, ossia all’atomismo di Democrito, Epicuro e Lucrezio. Si può dire che ciò avvenne agli albori del secolo seguente, grazie specialmente a John Dalton (Eaglesfield 1766 - Manchester 1844). L’opera A New System of Chemical Philosophy (1808) segnò non solo l’inizio di una nuova era ma anche la conclusione di un’altra. Sui taccuini di laboratorio, dai quali deriva il libro, Dalton annotava i risultati dei suoi esperimenti e le idee che ne scaturivano. Alcuni di tali reperti, che hanno resistito al tempo, costituiscono un vero e proprio tesoro per gli storici della scienza (https://chemistryinternational.wordpress.com/2014/02/07/atomic-theory/).

Lo scienziato “non conformista”

John Dalton, di cui ricorre quest’anno il 250° anniversario della nascita, era di famiglia quacchera. Fu il padre che gli impartì le prime nozioni di aritmetica. Frequentò poi lezioni serali e quindi una scuola tenuta da John Fletcher.  Quando il maestro andò in pensione, Dalton, allora giovanissimo, ne mise in piedi un’altra, utilizzando anche la sala di riunione quacchera. Gli appartenenti a questa confessione religiosa dissentivano dalla Chiesa ufficiale d’Inghilterra.  Non erano i soli, con loro c’erano i Puritani, i Battisti e i Presbiteriani.  La storia della Prima Rivoluzione Industriale registra una stretta associazione fra sviluppo industriale e dissidenza religiosa. L’interpretazione più semplice del fenomeno è che i cosiddetti “Nonconformisti” costituivano il settore meglio istruito della popolazione.  Di certo, John Dalton s’impegnò parecchio negli studi, dedicandosi principalmente alla meteorologia, alla matematica, alle lingue, alla zoologia e alla botanica. Cominciò a insegnare filosofia naturale a partire dal 1787 poi, dal 1793, ebbe un posto di tutor in matematica e filosofia naturale al New College di Manchester.  L’anno dopo cominciò a insegnare anche chimica, disciplina in cui si perfezionò ulteriormente, a partire dal 1796, frequentando una trentina di lezioni tenute a Manchester da Thomas Garnett.  Rimase a Manchester per il resto della sua vita, insegnando e dedicandosi con mezzi relativamente semplici, alla ricerca.  Per un resoconto completo della sua ampia attività, dai gas alla teoria atomica, si rimanda a Partington [1], mentre per averne un quadro sintetico, nel contesto delle teorie sulla materia, è utile il libro di Ciardi [2].

Il contributo di Dalton alla teoria atomica

Qui si parlerà brevemente soltanto del suo contributo alla teoria atomica. Le sue riflessioni lo avevano portato a questa convinzione: “...Therefore we may conclude that the ultimate particles of all homogeneous bodies are perfectly alike in weight, figure, &c…..” . Da essa derivava tutto il resto, riassumibile in alcuni enunciati riportati in un taccuino e datati  6 Settembre 1803.   

 Scrisse:

1) La materia è costituita da minuscole particelle o atomi

2) Gli atomi sono indivisibili; non si possono creare né distruggere.

3) Tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici ed hanno lo stesso, invariabile, peso.

4) Gli atomi di elementi diversi hanno peso diverso.

5) Le particelle di un composto contengono un numero fisso di atomi degli elementi costituenti.

6) Il peso di una particella è la somma dei pesi degli atomi

7) Se due elementi danno origine a più composti, essi sono presenti in ciascuno di essi in rapporto intero.

8) Il peso di un atomo di elemento è lo stesso in tutti i suoi composti. La composizione di a con c si può dedurre dalla composizione di ciascuno dei due con b.

La legge delle proporzioni multiple

Da queste considerazioni Dalton derivò anche la cosiddetta legge delle “proporzioni multiple” secondo la quale un elemento poteva legarsi a un altro con più rapporti fissi espressi da numeri interi piccoli. In questo modo completò, se così si può dire, la legge delle proporzioni definite enunciata nel 1799 dal francese Joseph-Louis Proust (1754-1826).  Egli giunse successivamente a compilare anche una rudimentale tabella dei pesi  atomici.

Si può concludere che l’importanza del contributo di Dalton sta nel fatto che collegò per primo l’antica idea di atomo con i dati sperimentali della stechiometria chimica. Come scrive Van Melsen [3]: “Fondandosi appunto su tali dati scientificamente garantiti, egli diede nuova forma all’idea generale che i fenomeni fisici e chimici dovessero spiegarsi per mezzo di particelle minime. I suoi atomi non erano più particelle minime con qualche vaga proprietà, ma atomi dotati di quelle proprietà che il progresso della chimica esigeva”. La teoria atomica di Dalton trovò riscontro nelle esperienze di Gay-Lussac relative alle combinazioni gassose.

 

Bibliografia
[1]  J. R. Partington , A History of Chemistry, St. Martin’s Press, Mansfield (CT), v. 3, 1970, p. 755-827;
[2]  M. Ciardi, Breve storia delle teorie della materia, Carocci, Roma, 2003
[3]  A. G. Van Melsen, Da Atomos a atomo, Società Editrice Internazionale, Torino,  1957, p. 127-137

 

 

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