Lavoisier: dal flogisto allaconservazione della materia.

di C.Fiorentini, E. Aquilini, A .Testoni,D.Colombi

“.. …L’immagine della scienza come impresa

umana e culturale migliorerebbe molto se la si

concepisse come una storia degli esseri umani

che superano le idee ricevute – Lavoisier che

supera il dogma del flogisto, Darwin che

rivoluziona il rispettabile creazionismo….Può darsi

che abbiamo sbagliato staccando la scienza dalla

narrazione della cultura. …

Che cosa intende Bruner quando parla dinarrazione?

“..Una narrazione comporta una sequenza di eventi,ed è dalla sequenza che dipende ilsignificato….L’obiettivo della narrazione è chiarire idubbi, di spiegare “lo squilibrio” che ha portatol’esigenza di narrare la storia.

La narrazione è inoltre strettamente connessa conl’interpretazione..

…la comprensione , a differenza della spiegazionecomporta sempre più interpretazioni.

Il processo di fare scienza è narrativo. Consiste nelprodurre ipotesi verificabili, correggerle e rimettereordine nelle idee. Nel corso della produzione diipotesi verificabili giochiamo con le idee, cerchiamodi creare anomalie, cerchiamo di trovare belleformulazioni da applicare alle contrarietà piùintrattabili, in modo da poterle trasformare in problemisolubili, inventiamo trucchi per aggirare le situazionipiù intricate.

Non sto proponendo di sostituire la scienza con lastoria della scienza.. Sostengo invece che la nostraeducazione dovrebbe tenere conto dei processi vividel fare scienza e non limitarsi ad essere unresoconto della “scienza finita”.

(Bruner, La cultura dell’educazione)))

. Perché un metallo può per riscaldamento,oltre che fondere, calcinare? Che tipo dispiegazione può essere data di questofenomeno?piombo (calcinazione) → calce gialla(litargirio)

litargirio (calcinazione) → calce rossa(minio)

[Esperienze: 1.la calcinazione dei metalli(Fe, Sn, Zn, Pb)]

Come è possibile spiegare l’aumento dipeso? Perché la calcinazione si verifica

alla superficie dei metalli? Perché lacalcinazione avviene più facilmente in

recipienti aperti, quali la capsula?

Già prima del Settecento si era capito cheanche la calcinazione (come la combustionedelle sostanze combustibili) dei metalli è unatrasformazione che si verifica soltanto inpresenza di aria:era stata in questo modo fornita una primarisposta alle ultime due domande precedenti,ma non era stata data spiegazionesoddisfacente del fenomeno ed in particolarenon era stata individuata quale fosse lafunzione dell’aria.

metallo + particelle ignee → calcemetallica

Il fatto che si parlasse di fuoco in termini dicorpuscoli del fuoco ci rivela la loro concezione:questi scienziati pensavano che il fuoco fossemateria, anche se di tipo particolare. Il fuocoavrebbe dovuto infatti essere costituito diparticelle così sottili da poter passare attraversoi recipienti.

[Esperienze: 2.la combustione della candela 3.lacombustione del magnesio]

La teoria del flogisto

Alcune sostanze, i combustibili, benchédall’aspetto siano molto diversi fra loro,possono bruciare perché contengono unasostanza particolare (chiamata flogisto) che hala capacità, quando esce dal combustibile chesi sta consumando, di trasformarsi in fuoco.

combustibile (innesco) → flogisto (luce+ calore) + cenere

L’aria è concepita come lo strumento fisicoessenziale della combustione, ma l’aria nonha nessuna funzione chimica, non si combinacon il combustibile

Secondo Stahl anche la calcinazione dei metallipuò essere spiegata in modo simile allacombustione.

combustibile (innesco) → flogisto(luce + calore) + cenere

metallo → flogisto + calce metallica

A quell’epoca si sapeva che dalla combustionedello zolfo (un combustibile) si otteneva unasostanza acida, che si riteneva essere acidosolforico, [zolfo (innesco)→ acido solforico +flogisto] e che mescolando acido solforico concarbone si riotteneva zolfo: acido solforico +carbone→ zolfo.

IL PARADOSSO DELLA VARIAZIONE DIPESO

com’è infatti possibile che un metallo perdaqualcosa, il flogisto, e produca una sostanza piùpesante?

Questa domanda mette in evidenza, pernoi, una contraddizione insanabile nella teoriadel flogisto; ma tale non risultò durante ilSettecento, prima dell’affermazione del principiodella conservazione del peso (della massa).

Anche il principio della conservazione del peso(della massa) è una legge tutt’altro che evidente:

in molte reazioni chimiche il peso (massa)sembra non conservarsi

la variazione di peso (e non la conservazione)non risultava assurda in quanto le trasformazionichimiche erano considerate in generale qualcosadi magico.

Se con le reazioni chimiche è possibile ottenere(creare) sostanze completamente diverse da quelleiniziali, non avrebbe potuto anche essere possibileun aumento o una diminuzione di peso?

Prima di Lavoisier il peso era ritenutodalla maggior parte degli scienziati unaproprietà della materia di scarsa importanzaper la spiegazione dei fenomeni chimici.

« Una teoria falsa può rappresentare unagrande conquista, quanto una vera. Le teoriefalse hanno giovato alla ricerca della verità piùdi altre, meno interessanti, ancora oggiaccettate. Le teorie false possono infatti esseredi aiuto in molteplici modi: per esempio,suggerendo alcune modifiche più o menoradicali, e stimolando la critica.» (K.Popper)

Lavoisier :

“Il grande merito di Stahl è di aver capito lasomiglianza, oggi riconosciuta da tutti, trametalli e combustibili e tra calcinazione ecombustione”

LA RIVOLUZIONE CHIMICA: IL TRIONFO DELLA MISURA

Esperienze di Lavoisier sulla trasmutazionedell’acqua in terra per distillazione

1772: la scoperta fondamentale

Lo storico della chimica Guerlac ha definito il1772 l’anno cruciale della rivoluzionechimica.Lavoisier effettuò delle scoperterivoluzionarie:

1. il fosforo e lo zolfo, quando brucianotrasformandosi rispettivamente in acidofosforico e solforico, “assorbono” aria;

2. la calcinazione dei metalli avviene in modosimile, in quanto, anche in questo caso,abbiamo “assorbimento” di aria.

“Sono circa otto giorni che ho scopertoche lo zolfo, bruciando, invece diperdere peso, ne acquista ... avviene lastessa cosa con il fosforo: questoaumento di peso deriva da una quantitàprodigiosa di aria che si fissa durante lacombustione e che si combina con ivapori.

Questa scoperta, che ho constatato con delleesperienze che considero decisive, mi ha fattopensare che ciò che ho osservato nellacombustione dello zolfo e del fosforo avrebbepotuto aver luogo con tutte le sostanze cheacquistano peso con la combustione e lacalcinazione; e mi sono persuaso che l’aumentodi peso delle calci metalliche deriva dalla stessacausa. L’esperienza ha completamenteconfermato le mie congetture ...”

teoria del flogisto

zolfo (innesco) → luce + calore + acidosolforico + flogisto

metallo (calcinazione) → calce metallica +flogisto

teoria di Lavoisier

zolfo + aria (innesco) → luce + calore +acido solforico

metallo + aria (calcinazione) → calcemetallica

LA CONFERMA SPERIMENTALE DELLEIPOTESI DI LAVOISIER: I “RECIPIENTI”

CHIUSI

La calcinazione dello stagno

È con esperimenti di questo tipo,condotti in recipienti chiusi cheLavoisier fu in grado di confermaredue dei principi basilari della chimica:

1) il principio di conservazione delpeso (della massa);. 2) la combustione e la calcinazionedei metalli sono due fenomeni cheavvengono per combinazione conl’aria.

L’aspetto fenomenico della combustione edella calcinazione dei metalli non permettedi cogliere questi principi, o addiritturarisulta con essi contraddittorio. Mentre,durante la combustione il peso sembradiminuire, durante la calcinazione deimetalli sembra aumentare. La realtà èdiversa dall’apparenza .

Era la necessità di estendere alla chimica ilrigore delle procedure dimostrative, checonferiva chiarezza e concatenazione airagionamenti dei matematici, e il metodosperimentale che, dopo Galileo, tantosuccesso aveva assicurato alla fisica. Indubbiamente “l’essere messe alla prova deifatti” costituisce l’aspetto decisivo che caratterizzale affermazioni scientifiche; è solo in questo sensoche, a nostro parere, è corretto parlare di “ metodoscientifico”, intendendo ciò che è comune a tuttele scienze.