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La CHIMICA è il ponte scientifico che collega il macrocosmo con il micro-cosmo, il nostro mondo percepito, visibile, con il mondo invisibile degli atomi e delle molecole. (K. C. Nicolaou)

SALUTENUTRIZIONEENERGIA

MATERIALI “high tech”

AMBIENTE

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Nell’immaginario collettivo non c’è differenza tra laboratorio chimico ed “antro dell’alchimista”

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ALCHIMIAelisir di lunga vitapietra filosofale

… me per l'alchìmia che nel mondo usai / dannò Minòs, a cui fallar non lece …. (Inferno, XXIX)

Sandro Botticellila bolgia degli alchimisti

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Alchimia o ALCHIMIE?Alchimia cinese

terra

acqua

metallo

fuoco

legnoLa lotta tra Yin e Yang genera i 4 elementi

Wei Boyang (II sec.)

Ko Hung (IV sec.)

elisir di lunga vita

ricerca della proporzionegiusta di YANG e YIN, finoallo stato di perfezione edarmonia

dal salnitro: acido nitrico diluitopolvere pirica

Alchimia caldea ed egiziadalla metallurgia (3000 AC)

I Caldei associavano le proprietà dei metalli all’influenza dei pianeti

acqua

pietra

minerali

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Alchimia grecaStrettamente legata alla filosofia, l’alchimia divenne una scienza in cui la teoria controllava e sfruttava le osservazioni empiriche.

materia primigenia

ca.400 aC

FUOCO

ACQUA

ARIA TERRA

Caldo Secco

Umido Freddo

384-322 aC 460-370 aC

pura invenzione, anche se ingegnosa

Ai quattro elementi si aggiunge il pneuma(spirito vitale) che pervade l’universo

Democrito

Leucippo

differenze di forma e dimensione diparticelle indivisibili

gli atomi

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Alchimia nel periodo ellenistico

Balneum Mariae

affresco (Padova ca. 1380)manoscritto medievale

Distintivo dell’Alchimia è l’aspetto filosofico ed esoterico: la conoscenza viene trasmessa solo agli iniziati.

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ll laboratorio dell'alchimistaillustrazione di Hans Vredeman de Vries (1527-1607)

1570 Giovanni Stradano (1523-1605)

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Alchemist, oil on panel by Thomas Wijck, 17th century. 41 × 37.2 cm.

1663 L’Alchimista Cornelis Bega (1620-64)

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1771”L’Alchimista alla Ricerca dellaPietra Filosofale” (Joseph Wright.)

La cultura della segretezza risale ai primordi della metallurgia

Conoscere i segreti dell’estrazione e della lavorazione dei metalli era fonte di ricchezza, potere, predominio

inganno e frode

Promesse non mantenute

Il termine alchimista comprese un’ampia gamma di personaggi, dai veri scienziati a puri criminali, passando attraverso i filosofi

Ci furono anche sviluppi significativi

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PARACELSO e la IATROCHIMICAAureolus Philippus Theophrastus Bombastus von Hohenheim

Il macrocosmo (i cieli) ed il microcosmo (la terra con tutte le creature) sono legati tra loro

Compito del chimico: attraverso l’esperimento e la conoscenza dellecorrispondenze macro-microcosmiche determinare una specificavirtù delle sostanze, capace di curare una malattia

(1493- 1541)

Alle Dinge sind Gift, und nichts ohne Gift;allein die Dosis macht, daß ein Ding keinGift ist

“è la dose che fa il veleno”

Scoperta dell’idrogeno (burning gas) Riscoperto da H. Cavendish (1731-1810)

John di Rupescissa: Liber de consideratione quintae essentiae(inizio XV secolo)

Il quinto elemento di Aristotele è una “quintessenza” che si può distillare dalle piante.

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Distillatio In igne succus omnium, arte, corporumVigens fit unda, limpida et potissima.

ACQUA FUOCO TERRA

MERCURIO ZOLFO SALE

freddo umido secco caldo freddo secco“tria prima”

Le sostanze mediche sono composte dai quattro elementi di Aristotele, che formano le matrici per le qualità universali di una trinità di corpi primari: sale (corpo), zolfo (anima) e mercurio (spirito).

Principio di: fusibilità infiammabilità incombustibilità

la scienza alchemica è non comunicabile tranneche attraverso l’ispirazione propria di un mago

Distillazione distruttiva del legno

fumo

fuoco

cenere

porzione volatile: mercurio

porzione luminosa: zolfo

cenere non combustibile: sale

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Robert Boyle (1627-1691)“The Sceptical Chemist” (1661)

Critica rigorosa della teoria dei 4 elementi

Da certi corpi, come l’oro, non si possono estrarrequattro elementi….. Altri corpi possono essereridotti in più di quattro, come il Sangue dell’uomo o di altri animali, che dà, quando analizzato, flegma, spirito, olio, sale e terra.

Come mai, se le condizioni dell’analisi con il fuoco sono leggermente alterate, il prodotto dell’analisi è differente?

DATIPUREZZAQUANTIFICAZIONE

La conoscenza viene diffusa in modopalese (libri, scuole)

La transizione dall’alchimia alla chimica fu lenta e non lineare

Nel XVII e nel XVIII secolo gli studiosi si trovavano a loro agio in entrambi i campi

Hennig Brand(1630-1710)

Nel 1675, convinto che l’oro potesse essere distillato dall’orina umana, ne raccolse 50 sacchi che conservò per mesi in cantina

Dopo vari (e misteriosi) processi, la trasformò in una pasta e poi un una sostanza translucida simile alla cera Dopo un po’ di tempo la sostanza iniziò a luccicare

Esposta all’aria, prendeva fuoco

FOSFORO

Le difficoltà della produzione ne rendevano costoso lo sfruttamento

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Carl Scheele (1742-1786) Farmacista, senza attrezzature adeguate, scoprì il modo di ottenere il fosforo senza partire dall’orina

Difficoltà di far conoscere i propri risultati

letterelibri

Carl Scheele scoprì l’ossigeno (fire air) nel 1772, due anni prima di Priestley. Il libro di Scheele, Chemical Treatise on Air and Fire, fu pubblicato solo nel 1777, quando gli scienziati europei erano a conoscenzadella scoperta di Priestley dello stesso gas (dephlogisticated air) nel 1774.

Scoperte di Scheele Cl (cloro)F (fluoro)Mn (manganese)Ba (bario)Mo (molibdeno)W (tungsteno)N (azoto)

riscoperto da H. Davy 36 anni dopo

Nessuna di queste scoperte gli venne riconosciuta: se ne

accorsero dopo 100 anni!

"Oh, how happy I am! No care for eating or drinking or dwelling, no care for my pharmaceutical business, for this is mere play to me. But to watch new phenomena this is all my care, and how glad is the enquirer when discovery rewards his diligence; then his heart rejoices"

Identificò ammoniaca, glicerina, acido tannico, acido tartarico, acido citrico, acido lattico, acido urico, acido benzoico, acido gallico, acido ossalico, lattosio, acido prussico, acido arsenico, acido molibdico, acido tungstico, arsenito di rame; comprese la potenziale importanza industriale del cloro come sbiancante; descrisse per primo l’azione della luce sui sali d’argento….

Morì, povero, a 43 anni, al tavolo di lavoro, per la cattiva abitudine di assaggiare un po’ di tutte le sostanze con cui lavorava

Lasciò scritto:

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LA REVOLUTION CHIMIQUE

Antoine Laurent Lavoisier (1743 - 1794)

Membro dell’Accademia delle Scienze dal 1768

fornitura dell’acqua potabile per Parigisofisticazioni alimentariceramicafabbricazione polvere da sparoscorte di acqua fresca sulle navitinture inchiostrifabbricazione del vetrorespirazione degli insetti

critico sul flogisto:

L’aumento di peso dei metalli durante la calcinazione è dovuto alla fissazione dell’aria

Lavoisier spese buona parte del suo patrimonio per le migliori apparecchiature disponibili.

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I fenomeni chimici si possono spiegare senza ricorrere al flogisto

Organizzazione sistematica dei composti chimici, Le sostanze che non si possono decomporre sono “semplici” e formano la base della nomenclatura

Sviluppo del metodo quantitativo

1 grano di fosforo, bruciando all’aria, assorbe 3 pollici cubici (2 ½ grani), lasciando 4/5 o 5/6 di una mofetteatmosférique.

Humphry Davy (1778-1829)

Con la pila l’acqua si decompone in idrogeno e ossigeno, che si raccolgono ai due poli diversi

Confutò l’ipotesi:- che l’acido muriatico contenesse ossigeno- che l’acidità fosse dovuta all’ossigeno

L’affinità chimica è un fenomeno elettrico.

L’ATOMO SI ELETTRIZZA!XIX Secolo

Inventore della lampada di sicurezza per i minatori

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Protossido di azoto

N2ON2

O2

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John Dalton (1766-1844)

A New system of Chemical Philosophy (1808)

Gli elementi chimici sono costituiti da minuscole particelle indivisibili di materia (atomi) che mantengono la loro individualità in tutte le trasformazioni chimiche.

Tutti gli atomi dello stesso elemento sono identici: ogni elemento è caratterizzato dal peso del suo atomo.

Le combinazioni chimiche avvengono per unione degli atomi degli elementi in rapporti numerici semplici.

Le reazioni chimiche sono ridistribuzioni degli atomi in nuovi aggregati

Assegnando all’atomismo una proprieta’ determinabile (il peso atomico relativo) si liberò dell’atomismo metafisico.

idrogeno

azoto

carbonio

ossigeno

“… by a small circle with some distintive mark; and the combination consists in the juxta-position of two or more of these.”

John Dalton collecting methane

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1811 pubblica il "Essai d'une maniere de determiner les masses relatives des molecules elementaires des corps, et les proportions selon les quelles elles entrent dans ces combinations" in cui introduce una chiaradistinzione tra il concetto di atomo e di molecola

Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro conte di Quaregna e Cerreto

Divenne noto solo nel 1860!

1814 pubblica quello che diventerà il principio di Avogadro : Volumi eguali di sostanze gassose, a eguale temperatura e pressione,rappresentano lo stesso numero di molecole, in modo che le densità deidiversi gas sono la misura delle masse delle loro molecole e i rapportidei volumi nelle combinazioni fra gas altro non sono che i rapporti fra inumeri di molecole che si combinano per formare molecole composte.

* Con il principio di Avogadro fu possibile calcolare il diametro di un atomo.

* Nessuno ne seppe nulla per almeno 50 anni

introdusse il sistema metrico decimale in Piemonte

0,00000008 cm

Molto più tardi …..

Numero di Avogadro 6,0221367 x 1023

…. seicentomila miliardi di miliardi …

numero di popcorn necessari a ricoprire gli USA con uno strato spesso 14 km

un numero equivalente di monetine da 1 cent sarebbe sufficiente a rendere miliardari tutti gli abitanti della terra

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Verso la metà del secolo XIX, come conseguenza dell’isolamento in cui avevano lavorato i chimici, c’era una grande confusione: ognuno usava i propri nomi e simboli.

Dmitrij Ivanovič Mendeleev (1834-1907)

Gli elementi venivano raggruppati o secondo il peso atomico o secondo le proprietà fisiche

Combinò i due criteri in un’unica Tavola

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Michel Eugène Chevreul (1786-1889)

legno, suolo, urina proprietà variabili

argento, oro, acqua distillata, sale cristallino proprietà costanti e riproducibili

Considération générales sur l’analyse organique(1824)

Modi di purificazione dei composti organicipunto di fusione come criterio

sostanza + carbonebrucia

acqua + anidride carbonica

su cloruro di calcio su una soluzione di potassa(ossigeno: per differenza)

il carbonio è tetrabasico o tetraatomico: cioè un atomo di carbonio = C = 12 è equivalente a 4 atomi di idrogeno

Friedrich August Kekulé (1829-1896)

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Secolo XIX: nasce l’ Industria Chimica

Senza i fertilizzanti chimici a metà del 900 ci sarebbe stata carestia e fame in tuttoil mondo.

Prima che Nicholas LeBlanc scoprisse il processo chimico per fare la soda, il sapone era un oggetto di lusso.

Si diffonde l’illuminazione a gas dal carbone

creosotopece

Nel 1953 (a 15 anni) William Henry Perkin va al Royalcollege (Londra)

Cinque anni dopo sarà un uomo ricco

navi, tetti, cordetraversine (rotaie)

ANILINA CHININO

malvina

N

N

NH2 NH

+

(1838-1907)

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Thomas Midgley(1889-1944)

L’uomo più distruttivo del mondo

1921. Lavorando per la General Motors Researchcorporation, si interessò delle proprietà di un composto, chiamato tetraetile di piombo, scoprendo che riduceva di molto il “battito in testa” dei motori a benzina

SI SAPEVA CHE IL Pb E’ PERICOLOSO

Saldatura di lattine per alimentiRivestimento delle cisterne per l’acqua potabileTubetti di dentifricio

Facile da estrarre e lavorare, è però una neurotossinaGeneral Motors, DuPont e Standard Oil formarono un’impresa in compartecipazione: Ethyl Gasoline Corporation

1924. Nel giro di pochi giorni in un impianto morirono 5 operai e 35 subirono danni neurologici irreversibili

Elevati livelli di piombonell’atmosfera sono ritenutiresponsabili di gravi dannineurologici come pure dellaviolenza e della criminalitànelle grandi città

I frigoriferi, tra la fine dell’800 ed il 1929, per raffreddareusavano ammoniaca (NH3), cloruro di metile (CH3Cl), propano (C3H8) o aniride solforosa (SO2), gas tossici, infiammabili o esplosivi.

La divisione Frigidaire della General Motors, a queltempo leader della manufattura di sistemi refrigeranti, cercava un’alternativa non tossica e non infiammabile

Midgley "had more impact on the atmosphere than any other single organism in Earth's history."

1929: più di 100 morti in un ospedale di Cleveland

Thomas Midgley, inventòun “composto miracoloso” chiamato Freon.

incolore, inodore☺ non tossico☺ non infiammabile

però …..

non è la Chimica ad essere dannosa, ma il suo cattivo uso (per ignoranza o avidità)

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Nuova legislazionePollution Prevention Act (USA,1990)

Chimica “verde”: consiste nel progetta-re prodotti e processi chimici che riducano o limitino l’uso e/o la formazione di sostanze pericolose.

Sostenibilità: attenzio-ne alle necessità delle generazioni presenti, senza compromettere quelle delle generazio-ni successive.

1998

Risorse alternativeProcessi alternativi

RiciclaggioReagenti ecocompatibili

Fonti di energia alternativeNuovi solventi