LA TEORIA DEL FLOGISTO

La chimica, altrimenti detta alchimia, è l'arte di dividere tanto i miscugli che i loro composti nei loro principi, e altresì, da questi ultimi, di formare corpi.

Storia delle cause della variazione di peso delle sostanze alla calcinazione

Tra i secoli XIV- XVI l'arte della mineraria aveva spinto gli studiosi a rivolgere particolare attenzione ai fenomeni di ossidazione e di ripristino dei metalli.

Esigeva inoltre sapere il perché dell'aumento di peso nei metalli riscaldati all'aria. G.E.Stahl diceva che nei processi di fusione all'aria dei metalli imperfetti una parte di essi bruciava e in questo modo i metalli si disgregavano. La somiglianza esteriore della scoria metallica esteriore con le ceneri del legno e della calce comune diede origine al pensiero che qualche cosa abbandonasse il metallo quando questo veniva riscaldato; la differenza era che nel legno il peso diminuiva mentre nei metalli aumentava. Di questa teoria vi erano due filoni di pensiero: una di Aristotele, secondo la quale la combustione era una decomposizione, l'altra considerava la combustione un processo di combinazione.

Aristotele insegnava che tutte le cose si muovono, ma alcune di esse si dirigevano verso l'alto e altre verso il basso. L'idea aristotelica della assoluta leggerezza del fuoco fu criticata da Epicureo, Archimede e Lucrezio, i quali sostenevano che nessun materiale poteva per propria forza muoversi verso l'alto; ciononostante la teoria aristotelica riscosse molto successo tra gli studiosi del tempo.

I lavori di Rey, Mayow e Boyle

Verso la fine del XVI secolo cominciò a maturare la protesta contro le precedenti concezioni. Così nel 1590 confutando le idee aristoteliche Galileo sosteneva che:<< tutti i corpi sono pesanti, alcuni di più e altri meno, ne segue che non è possibile il fuoco come assolutamente leggero, ma privo di peso poiché questo è l'attributo del vuoto>>.

Alla conclusione della ponderabilità dell'aria era giunto naturalmente il medico francese J.Rey . Rey si occupò della ricerca delle ragioni dell'aumento di peso dello stagno e del piombo a causa della calcinazione. Egli espose le seguenti tesi: tutto ciò che è materiale ha peso; in natura non esiste nulla di assolutamente leggero e quindi il movimento spontaneo verso l'alto è ugualmente inesistente. L'affermazione di Rey che << tutti i corpi sono pesanti>> era un giudizio sintetico che allargava di molto le conoscenze di quei tempi. Rey dimostrò la ponderabilità dell'aria riempiendo due palloni; uno con il vuoto e un altro con aria e pesandoli il primo era più leggero del secondo. Questa fu una dimostrazione non plausibile per quei tempi perciò non ebbe grande successo.

Una spiegazione più chiara della combustione con aria fu quella dell'inglese John Mayow.

Egli affermava che nell'aria una sostanza che manteneva la combustione ed era indispensabile per la respirazione degli animali. Il suo esperimento era porre una candela accesa sotto una campane di vetro, essa dopo un determinato periodo di tempo si spegneva e mettendo un topo sotto di essa esso aveva vita solo pochi minuti. Ciò portò alla conclusione che le particelle contenute nell'aria hanno un ruolo importante nella combustione e nella respirazione; al suo contrario affermava Boyle che il processo di combinazione era qualcosa di giusto solo in parte perché erroneo nell'indicare che cosa reagiva nel procedimento. Dopo una serie di esperimenti egli concluse dicendo:" Poiché il raffreddamento segue al riscaldamento del fuoco anche più gagliardo, non si può ricavare alcuna motivazione dal fatto che lo stesso e unico fuoco ora penetri nei corpi ora li abbandoni."

Altri chimici dimostrarono che Boyle era in errore perché attribuiva l'aumento di peso delle sostanze calcinate alla combinazione con particelle ignee.

Nascita della teoria flogistica

Nella seconda metà del XVII secolo nacque la teoria del flogisto.

La teoria dell'esistenza di un principio materiale combustibile, il flogisto. Backer espose in forma breve i fondamenti sulle teorie delle tre terre. Egli diceva che ogni corpo è composto da tre generi di terra: la prima vetrificabile, la seconda grassa, la terza sottile e denominata arsenico. Tramite questa teoria Baker affermava che il combustibile è un corpo che si rarefa e si distrugge nella fiamma. Stahl si uniforma alla classificazione dei corpi di Backer, che vengono disposti nell'ordine di complessità della loro composizione, ai principi che rappresentano le parti componenti dei corpi misti. Egli considera i metalli nobili come corpi misti, mentre i rimanenti metalli li ascrive a corpi misti. Stahl dice che la rigenerazione dei metalli consiste nella fusione di suoi frammenti minori o atomi.

Nella Zymotechmia Stahl per la prima volta denomina flogisto la seconda terra di Becker dicendo che quest'ultima può rigenerare metalli dalle loro calci. Per Stahl il prolungato riscaldamento dei metalli scacciava il flogisto ed essi si disgregano in polvere, questa polvere viene riportata allo stato metallico per aggiunta di carbone o di sostanze grasse.

Stahl nei suoi lavori non spiegherà mai le sue teorie con una esposizione sistematica e logica.

Per quanto riguardava l'aria Stahl la considerava solo come solvente del flogisto. Con le sue teorie, in un periodo dove la teoria di Newton non era stata ancora riconosciuta, riscosse grande successo.

La concezione che il flogisto fosse volatile era accettata dalla maggioranza dei chimici. Si ammetteva che i metalli, per lenta calcinazione, perdessero gradualmente la loro compattezza dando al flogisto la possibilità di volatilizzarti.

Molti seguaci di Stahl credevano che il flogisto non gravitasse verso il centro della Terra, o addirittura che fosse anche più leggero dell'aria.

La teoria flogistica si trovava in accordo con molte vecchie concezioni, ciò ne facilitò la sua diffusione e il suo riconoscimento.

Solo pochi studiosi non erano d'accordo con questa teoria: tra questi Stabel che scrisse:<<Attribuire l'aumento di peso nei metalli al flogisto è assolutamente falso dato che una diminuzione della quantità di materia deve sempre portare ad una diminuzione di peso e l'assunzione di materia a un aumento del medesimo.

Critica della teoria flogistica

La situazione cambiò verso il 1770 quando in differenti giornali apparvero critiche sulle idee di Stahl. Molti scienziati si posero domande sul perché il flogisto, che altamente volatile, quando si bruciava della legna, non lasciava il nerofumo o il carbone; oppure, come fa il flogisto che volatile a ritornare negli strati più bassi dell'atmosfera, a reintegrarsi nella terra?

Col perfezionarsi della metodica sperimentale, il disaccordo tra i fatti e la teoria di Stahl divenne sempre più evidente. Di fatti se ne conoscevano molti. In assenza di aria adatta alla respirazione non è possibile calcinare i metalli per azione del fuoco. Il grado di calcinazione dipende dalla quantità d'aria contenuta in un recipiente chiuso. Nella calcinazione l'aria capace di mantenere la respirazione sparisce quasi completamente. Quando i metalli vengono calcinati in volume limitato d'aria adatta alla respirazione, i prodotti finali, pesano ne più ne meno di quanto pesassero i prodotti di partenza.

Vennero proposte differenti spiegazioni per cercare di mettere d'accordo la teoria di Stahl con questi fatti e condotti tentativi di modificare questa teoria in modo che non fosse in contraddizione con i risultati sperimentali.

La teoria flogistica, anche se errata, esercitò una benefica influenza sulla chimica. La teoria di Stahl è stata la prima ad accostare e unificare i tipici processi di combustione con i fenomeni di calcinazione dei metalli, fino ad allora non aventi, si sarebbe detto, nulla in comune. Indirizzando la teoria dei chimici allo studio dei processi di combustione, ossidazione e rigenerazione delle sostanze, gli aiutò a liberarsi dal giogo delle idee alchimistiche tradizionali. Non solo i chimici, ma anche i maggiori studiosi di altre discipline apprezzarono la teoria del flogisto. " La concezione flogistica A generalizzato una moltitudine di reazioni ciò a costituito un importantissimo passo in avanti della scienza".

La teoria flogistica spiegava principalmente i fatti noti ma la sua capacità di prevedere nuovi fatti era troppo debole. Le crescenti contraddizioni tra la teoria del flogisto e i nuovi fatti scoperti nel XVIII secolo condussero inevitabilmente ad una vasta riforma della chimica e la teoria del flogisto dovette cedere il posto a nuove generalizzazioni.