La crisi della Teoria del Flogisto di George Ernst Stahl

Lavoisier nel 1783 dà il colpo di grazia alla teoria del flogisto di George Ernst Stahl

by Roberto Poeti

 La tregua  tra la Teoria del Flogisto di  George Ernst Stahl  e Lavoisier si interrompe bruscamente nel 1783.

La  Memoria di Lavoisier  “RIFLESSIONI SUL FLOGISTO COME SEGUITO DELLA TEORIA DELLA COMBUSTIONE E DELLA CALCINAZIONE PUBBLICATA NEL 1777”,  che viene pubblicata nella Mémoires de l’Académie des Sciences, anno 1783, rappresenta il Manifesto contro la Teoria del Flogisto di  George Ernst Stahl 

Ma quale era la posizione che Lavoisier aveva assunto fino ad allora nei confronti della teoria di George Ernst Stahl?

( Le tre memorie tradotte sono disponibili in formato PDF- vedi in fondo all’articolo )

« Una delle teorie chimiche più generali e accettate con la minima opposizione è quella del flogisto che  Stahl ha prodotto; ma in quasi tutti i fenomeni in cui Stahl ha visto una combinazione del flogisto, c’è la separazione di un fluido aeriforme: quasi ovunque dove, secondo Stahl, un corpo perde il flogisto, si combina con esso un fluido aeriforme; quindi nei fenomeni dove Stahl ha osservato combinazioni o separazioni di flogisto è necessario ammettere anche separazioni e combinazioni di aria prese nella direzione opposta. La teoria di Stahl non era dunque completa: ma bisogna abbandonarla o solo completarla e correggerla; e come dovrebbe essere corretta? Queste domande accomunano i Chimici: solo l’esperienza e il tempo dovranno risolverle. Fortunatamente è meno per ragionamento che per esperimenti che i Fisici si combattono ora; e queste forti discussioni, anche se rimanessero senza risultato, avrebbero almeno prodotto fatti nuovi e non sarebbero inutili per le Scienze. Così, anche se si rifiutasse la dottrina chimica che M. Lavoisier vuole sostituire a quella di Stahl, queste Memorie sarebbero nondimeno una raccolta di fatti che servirebbero al progresso della Chimica

Questa posizione è probabile fosse condivisa da una parte dei  chimici  del tempo, anche se esisteva tra alcuni  chimici più rappresentativi di quel periodo una opposizione palese.  Uno di questi era Pierre-Joseph Macquer che scriveva nel 1778:

«Il signor Cavendish, il signor Priestley e tutti gli altri chimici che da allora hanno lavorato su questo argomento, hanno raccolto in recipienti i gas infiammabili che possono essere estratti da diverse soluzioni e analisi e li hanno sottoposti a diversi esperimenti. Sebbene questi gas sembrino assomigliarsi non solo nell’infiammabilità, ma anche in molte altre proprietà che sono loro comuni, non sono stati ancora esaminati in modo sufficientemente dettagliato per sapere se esiste un punto in cui i gas differiscono essenzialmente l’uno dall’altro, oppure se esiste una sola sostanza aeriforme infiammabile distinta da tutte le altre materie per proprietà costanti e univoche, come sembra essere il gas mefitico. Vedremo che è abbastanza probabile che sia così; ma quel che è certo è che gli infiammabili derivati ​​dalla decomposizione di corpi super composti, e che contengono più principi volatili, sono mescolati a materiali eterogenei, che forse possono poi essere separati da essi più o meno facilmente con metodi diversi. Si vedrà che sciogliendo diverse specie di metalli con la maggior parte degli acidi in un apparecchio pneumato-chimico si ottengono gas infiammabili, ma quello che viene prelevato, ad esempio, dalla dissoluzione del ferro da parte dell’acido vetriolo, è esattamente lo stesso che si ottiene dalla dissoluzione di questo stesso metallo mediante l’acido del sale? questo è ciò che non sappiamo ancora esattamente

Vedere non è capire

Macquer descrive poi una esperienza sulla combustione dell’idrogeno il cui risultato è completamente ignorato ! La comparsa dell’acqua è solo un incidente.

«Mi sono anche assicurato, interponendo un piattino di porcellana bianca nella fiamma di un gas infiammabile che arde tranquillamente all’orifizio di una bottiglia, che questa fiamma non sia accompagnata da alcun fumo fuligginoso; per la parte del piattino che la fiamma lambisce è rimasta perfettamente bianca; si trovò solo inumidito con goccioline molto sensibili di un liquore bianco come l’acqua, e che in effetti ci sembrava essere solo acqua pura

L’orizzonte di Macquer è rivolto sempre verso la teoria del flogisto George Ernst Stahl di :

 «Le ricerche di tutte le proprietà e della natura delle parti costitutive del gas infiammabile sono tanto più importanti, che non possono non gettare nuova luce sulla teoria del flogisto; poiché o non vi è principio di infiammabilità, oppure questo gas ne contiene certamente una notevole quantità, e che nello stesso tempo appare legato ad esso in maniera molto meno forte che in tutti gli altri corpi combustibili, e in uno stato molto più vicino a quello della materia del fuoco libero e puro, uno stato che è molto essenziale realizzare

L’enigma dell’acqua

La difficoltà di comprendere la combustione dell’idrogeno e la sua natura è legata alla concezione fortemente radicata che l’acqua è un elemento, concezione da cui non sfugge Lavoisier. Macquer, dieci anni più tardi dalla scoperta dell’idrogeno, diceva nel 1778:

«L’acqua è una sostanza inalterabile e indistruttibile, almeno finora non esiste un’esperienza nota da cui si possa concludere che l’acqua possa essere scomposta. Facciamola entrare nella combinazione che vogliamo, e poi la rimuoviamo, si troverà sempre come era prima, con sufficiente purificazione. Sia che sia distillata da sola o che qualsiasi intermezzo, rimarrà sempre della stessa natura, nessuna delle sue proprietà essenziali riceverà il minimo cambiamento. È vero che alcuni fisici, come Boyle, e soprattutto M. Margraf, avendo sottoposto la stessa acqua ad un numero molto elevato di distillazioni successive, hanno sempre rimosso da essa ad ogni distillazione una piccola porzione di terra; ma l’acqua che passa attraverso la distillazione è sempre essenzialmente la stessa, e questa porzione di terra deve essere considerata come una porzione che le è del tutto estranea. Il signor Lavoisier ha notato questo fatto importante con una serie di esperimenti che sono oggetto di una memoria stampata nel Recueil de l’Académie des Sciences in cui ha ottenuto per distillazione la piccola porzione di terra, ma ha scoperto che proveniva dai vasi, avendosi assicurato il loro peso prima e dopo le operazioniRisulta quindi che l’acqua sia un corpo semplice ed inalterabile; almeno i chimici non avendo mezzi per scomporla, possono considerarla tale: anche loro la pongono tra gli elementi o principi primitivi.»

L’ idea che l’acqua sia un elemento ha avuto, come si vede, il contributo  di Lavoisier che riuscì con la sua abilità sperimentare a rigettare l’ipotesi  avanzata da Margraf.

L’idrogeno e il flogisto

L’idrogeno appare non appena i metalli, come il ferro o lo zinco, vengono trattati dalla maggior parte degli acidi. Appare anche quando il ferro viene attaccato dal vapore acqueo e persino dall’acqua liquida. Se, quindi, l’acqua è un elemento indecomponibile, sembrava necessario ammettere che l’idrogeno derivava dalla decomposizione del metallo, una calce metallica si formava simultaneamente: che questa calce rimane libera, come nella reazione diretta del ferro sull’acqua, si combina con l’acido per generare un sale, come nella reazione degli acidi. Torniamo così alla teoria del flogisto di George Ernst Stahl .

La forza di questa dimostrazione era tale che dopo la scoperta dell’idrogeno, la maggior parte dei chimici lo considerava come rappresentativo del principio combustibile per eccellenza, il flogisto stesso, o meglio come una delle forme, e la  più pura di questo principio sottile, che si supponeva  fosse contenuto nei metalli. Lavoisier ravvisa la necessità di indagare la natura del gas infiammabile perché, come abbiamo visto per esempio con Macquer,  offre una sponda ai fautori della teoria  Flogisto e un ostacolo alla accettazione della sua nuova chimica.

La combustione dell’idrogeno

I suoi tentativi, compiuti fin dal 1774 e protratti fino al 1781, sono volti a comprendere quello che resta dopo la combustione dell’idrogeno. Ma, troppo condizionato della idea che ogni prodotto deve essere un acido, si concentrò soprattutto a trovare in questa combustione l’aria fissa, cioè l’acido carbonico, allo stesso modo in cui aveva osservato in quella di altri gas infiammabili già noti o intravisti. Come Macquer, anche Priestley e altri hanno compiuto esperienze . Se  veniva osservata la formazione dell’acqua questa era ritenuta preesistente alla combustione o non veniva evidenziata perché la combustione era fatta avvenire in recipienti pneumatici  a tenuta d’acqua e non di mercurio.

 Cavendish è vicino alla soluzione

Cavendish merita un discorso a parte perché compie nel 1783 delle esperienze derimenti sulla combustione dell’idrogeno , osservando la conservazione del peso dopo la combustione, e la formazione di acqua tanto abbondante, la cui provenienza  non poteva dipendere dalla semplice presenza di vapore acqueo preesistente nei gas reagenti.  Tuttavia, preoccupato dalla costante formazione di un po’ di acido nitrico in questa combustione, così come dagli esperimenti fatti allo stesso tempo da Priestley sul presunto completo cambiamento dell’ acqua in gas sotto l’influenza del calore rosso, Cavendish esitò in un primo momento a trarre le conclusioni del suo bell’esperimento, e persino a farne oggetto di qualsiasi pubblicazione.

Ci riesce Lavoisier

Il 24 giugno 1783 Lavoisier ripete l’esperienza  della combustione dell’idrogeno con l’ossigeno: ottenne a sua volta una notevole quantità di acqua pura, senza alcun altro prodotto, e concluse che nelle condizioni in cui aveva operato che il peso dell’acqua formata non poteva che essere uguale a quello dei due gas che l’avevano prodotta. Fu il primo passo decisivo,  anche se non  ultimo delle ricerche di Lavoisier sulla composizione dell’acqua, che diradò di colpo la nebbia che il problema della natura dell’idrogeno e dell’acqua  aveva coperto  la sua  nuova chimica. Non è un caso che nello stesso anno questi risultati inequivocabili che ha raggiunto lo spingono ad abbandonare ogni forma di prudenza nella memoria che pubblica “  RIFLESSIONI SUL FLOGISTO, COME CONSEGUENZA DELLA TEORIA DELLA COMBUSTIONE E DELLA CALCINAZIONE PUBBLICATA NAL 1777” e a  prendere una posizione netta e vigorosa contro la teoria di George Ernst Stahl  e le sue  successive modifiche. È tutta quanta l’impalcatura del flogisto che viene demolita.

Onore alle armi

Tuttavia Lavoisier non esita in questa memoria, prima di tutto, a riconoscere che la teoria di George Ernst Stahl ha dato un grosso contributo alla scienza chimica:

 «All’epoca in cui Stahl scriveva, i principali fenomeni di combustione erano ancora sconosciuti. Egli conosceva di questa operazione solo ciò che colpisce i sensi, il rilascio di calore e luce. Dal fatto che alcuni corpi bruciavano e prendevano fuoco, concludeva che esisteva in essi un principio infiammabile, fuoco fisso; ma, poiché era difficile conciliare la fissità che si osserva in alcuni corpi combustibili con la mobilità, la sottigliezza che sembra caratterizzare l’elemento del fuoco, supponeva che un principio terroso servisse da intermezzo per unire il fuoco ai corpi combustibili, e chiamò il principio infiammabile o flogistico il risultato di questa combinazione…. Se Stahl si fosse limitato a questa semplice osservazione, il suo sistema senza dubbio non gli avrebbe meritato la gloria di diventare uno dei patriarchi della chimica e di fare una specie di rivoluzione nella scienza. Niente era più naturale, infatti, che dire che i corpi combustibili si accendono perché contengono un principio infiammabile; ma dobbiamo a Stahl due importanti scoperte, indipendenti da ogni sistema, da ogni ipotesi, che saranno verità eterne:

la prima scoperta

è che i metalli sono corpi combustibili, che la calcinazione è una vera e propria combustione, e che ne presenta tutti i fenomeni. Questo fatto costante, che Stahl sembra essere stato il primo a riconoscere, e che ora è generalmente riconosciuto da tutti, gli imponeva di ammettere un principio infiammabile nei metalli; e, infatti, se la combustione è dovuta al disimpegno di un principio infiammabile che era fissato nei corpi, dal fatto che i metalli sono combustibili, ne consegue necessariamente che queste sostanze contengono un principio infiammabile.

La seconda scoperta

di cui siamo debitori a Stahl, e che è ancora più importante, è che la proprietà di bruciare, di essere infiammabile, può essere trasmessa da un corpo all’altro: se mescoliamo, ad esempio, il carbone, che è combustibile , con acido vetriolico che non lo è, l’acido vetriolico si converte in zolfo; acquista la proprietà di bruciare, mentre il carbone la perde. È lo stesso con le sostanze metalliche: perdono la loro qualità combustibile per calcinazione; ma, se li mettiamo a contatto con il carbone, e, in generale, con corpi che hanno la proprietà di bruciare, si ravvivano, cioè riprendono, a spese di queste sostanze, la proprietà di essere combustibili. Stahl concluse da questi fatti che il flogisto, il principio infiammabile, poteva passare da un corpo all’altro, e che obbediva a certe leggi, che da allora hanno preso il nome di affinità.»

La resa dei conti

A questo riconoscimento della dottrina di George Ernst Stahl  come un corpo di sapere complesso e decoroso, Lavoisier fa seguire una vigorosa e martellante serie di prove e dimostrazioni, senza appello, che alla fine tolgono alla teoria ogni barlume di credibilità:

«Tutte queste riflessioni confermano ciò che ho esposto, ciò che il mio scopo era dimostrare, ciò che ripeterò ancora, che i chimici hanno fatto del flogisto un principio vago, non rigorosamente definito, e che, di conseguenza, si adatta a tutte le spiegazioni nelle quali si vuole farlo entrare; a volte questo principio è pesante, a volte no; a volte è fuoco libero, a volte è fuoco combinato con l’elemento terreno; a volte passa attraverso i pori dei vasi, a volte gli sono impenetrabili; spiega sia la causticità che la non causticità, la trasparenza e l’opacità, i colori e l’assenza di colori. È un vero Proteus che cambia forma in ogni momento. È tempo di riportare la chimica a un modo più rigoroso di ragionare, di spogliare i fatti di cui questa scienza si arricchisce ogni giorno di ciò che vi aggiungono ragionamenti e pregiudizi; distinguere ciò che è un fatto e osservazione da ciò che è sistematico e ipotetico; infine, fare in modo di segnare il termine al quale è arrivata la conoscenza chimica, affinché chi ci seguirà possa partire da questo punto e procedere con certezza al progresso della scienza»

La lenta conversione dei chimici

È proprio la  brusca rottura da parte di Lavoisier del paradigma di George Ernst Stahl   a non convincere il mondo dei chimici, trovandoli impreparati alla grande svolta , e perciò tarderanno alcuni anni a recepire il nuovo corso.  Di questo ci informa lo stesso Lavoisier in una pagina delle sua opera non compiuta del 1792  , per il sopraggiungere della sua morte,  “Memorie di Chimica”  :

«Questa teoria, alla quale diedi numerosi sviluppi nel 1777, e che portai, quasi da allora, allo stato in cui si trova oggi, cominciò ad essere insegnata da Fourcroy solo nell’inverno dal 1786 al 1787; non fu adottato da Guyton Morveau fino a un periodo successivo; infine, nel 1785, Berthollet scriveva ancora nel sistema del flogisto.

Questa teoria quindi non è, come sento dire, la teoria dei chimici francesi, è la mia, ed è una proprietà che rivendico dai miei contemporanei e dai posteri. Altri, senza dubbio, vi hanno aggiunto nuovi gradi di perfezione, ma spero che non sarete in grado di contestare l’intera teoria dell’ossidazione e della combustione; analisi e scomposizione dell’aria, da metalli e corpi combustibili, la teoria dell’acidificazione, conoscenza più esatta di un gran numero di acidi, in particolare acidi vegetali; le prime idee sulla composizione delle sostanze vegetali e animali; la teoria della respirazione, alla quale Seguin ha contribuito con me. Questa collezione presenterà tutti i pezzi su cui mi baso, con la loro data; il lettore giudicherà

Gli ultimi irriducibili

Cavendish, tuttavia, non diede mai il suo sostegno alle  nuove idee. Priestley e de la Métherie le combatterono fino alla fine.

Traduzione delle memorie di Lavoisier

1) RIFLESSIONI SUL FLOGISTO COME SEGUITO DELLA TEORIA DELLA COMBUSTIONE E DELLA CALCINAZIONE PUBBLICATA NEL 1777

 

2) MEMORIA SULLA NATURA DEL PRINCIPIO CHE SI UNISCE AI METALLI DURANTE LA LORO CALCINAZIONE E CHE NE AUMENTA IL PESO

 

3) ESPERIENZE SULLA RESPIRAZIONE DEGLI ANIMALI E SUI CAMBIAMENTI CHE SUBISCE L’ARIA NEL PASSARE  PER I POLMONI

 

 

 

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