Calore specifico ed elettronegatività nei contributi di Amedeo Avogadro al Congresso degli Scienziati Italiani tenutosi a Torino nel 1840

HAL Id: hal-01386129

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01386129

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Amedeo Avogadro al Congresso degli Scienziati Italiani

tenutosi a Torino nel 1840

Amelia Carolina Sparavigna

To cite this version:

Calore specifico ed elettronegatività nei contributi di Amedeo Avogadro al

Congresso degli Scienziati Italiani tenutosi a Torino nel 1840

Amelia Carolina Sparavigna, Politecnico di Torino, Italy

Riassunto In questo articolo discutiamo la partecipazione di Amedeo Avogadro al Secondo Congresso

degli Scienziati Italiani che si tenne a Torino nel 1840. Durante la conferenza, Avogadro presentò tre comunicazioni su calore specifico ed elettronegatività. Nella comunicazione sul secondo argomento, Avogadro rimarcò in particolare la necessità di una scala relativa per determinare elettronegatività o elettropositività dei reagenti.

Parole chiave: Storia della Fisica, Storia della Chimica, Amedeo Avogadro, Calore Specifico, legge di

Dulong e Petit. Elettronegatività.

Introduzione Amedeo Avogadro è uno scienziato universalmente noto per il suo principio che egli

formulò nel 1811 e per la costante, detta costante di Avogadro, ad esso collegata. Avogadro affermò per primo che un gas è un insieme di molecole, che possono essere monoatomiche o poliatomiche, e che, nelle medesime condizioni di temperatura e pressione, volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di molecole.

Avogadro, che passò quasi tutta la sua vita a Torino, era una persona molto riservata [1] e poco si sa della sua vita privata e dei suoi viaggi e spostamenti, che appaiono essere avvenuti solo tra Torino e Vercelli. Sono invece tutti noti i suoi lavori scientifici, sia pubblicati a stampa che manoscritti. A proposito di questi lavori, vogliamo qui discutere la partecipazione di Avogadro al Secondo Congresso degli Scienziati Italiani che si tenne a Torino nel 1840. Durante la conferenza, Avogadro presentò tre comunicazioni; due erano sul calore specifico ed una sulla elettronegatività. Nella comunicazione sul secondo argomento, Avogadro rimarcò in particolare la necessità di una scala relativa per determinare elettronegatività o elettropositività dei reagenti.

I congressi degli Scienziati Italiani Già prima dell'Unità d'Italia, alcuni congressi di studiosi italiani si

tennero tra il 1839 ed il 1847 in vari centri della penisola. I primi congressi nacquero da proposte e suggerimenti di alcuni studiosi, in particolare del matematico inglese Charles Babbage, e dall'attivismo intellettuale di Carlo Luciano Bonaparte [2,3]. Questi congressi andarono col tempo ad assume anche un ruolo politico, in senso unitario e nazionale.

Come ci dice Casini nel suo articolo [2], fin dal 1828 Babbage, viaggiando in Italia e in Germania ed avendo diversi contatti con uomini di scienza del continente, ne notò l’isolamento e pensò ad un progetto per far nascere una accademia europea. L’iniziativa di Babbage diede frutti solo un decennio più tardi, grazie a Carlo Luciano Bonaparte, principe di Canino e di Musignano, nipote di Napoleone e zoologo di fama internazionale, che convinse il granduca di Toscana a ospitare a Pisa nel 1839 la prima grande Riunione degli Scienziati Italiani [4].

Questo suscitò malumori e proteste; ma un corriere inviato prontamente a Torino per chiedere al re di Sardegna il permesso, costrinse l'assemblea a ratificare la decisione del Bonaparte.

Il congresso di Torino del 1840 La seconda riunione si svolse quindi a Torino dal 16 al 30 settembre

1840. Intervennero in 573. Fra i deputati a coordinare i lavori delle sezioni scientifiche c'erano anche, tra gli altri, Giovanni Plana e Amedeo Avogadro. La presenza estera comprendeva, fra gli altri, il fisico Auguste-Arthur de La Rive e il matematico Charles Babbage, la cui macchina analitica suscitò gli entusiasmi di Fabrizio Ottavio Mossotti e del giovane Luigi Federico Menabrea. Menabrea scrisse sulla macchina di Babbage una relazione che venne tradotta in Inglese da Ada Lovelace [7]. Per i partecipanti al congresso, furono organizzate gite a Superga, Stupinigi e a Moncalieri ed un caffè concerto in Piazza San Carlo, illuminata a festa, con i musicisti della Filarmonica.

Il primo contributo di Avogadro Vediamo i contributi di Avogadro a questo congresso [8].

Nell'Adunanza del 21 Settembre la seconda lettura è di Avogadro ed è fatta “sulla legge da lui stabilita che i calori specifici dei gas composti, ritenuti sotto volume costante, comparati a quelli d’un egual volume d’aria o di un gas semplice sotto la stessa temperatura e pressione sono espressi dalla radice quadrata della somma dei numeri interi e frazionari dei volumi dei gas semplici. Questa legge è da lui comprovata cogli esempi del gas acido carbonico, del gas oleifico, del gas ossido carbonico, dell’ossido d’azoto, del vapore acqueo, sui quali gas la formula”, dice Avogadro, fornisce risultamenti conformi alle esperienze di Dulong e di De la Rive. “Ricordata poi la priorità d’aver annunziato il principio che i gas semplici a volumi eguali e sotto eguali pressioni contengono un egual numero d’atomi, fa sentire l'importanza di questo principio per determinare il peso degli atomi che concorrono alla formazione dei gas e delle altre sostanze, togliendo l'indecisione che ancor rimane, impiegando i soli dati che fornisce la chimica: e dopo aver accennato alcune applicazioni da lui fatte in altre occasioni ai corpi solidi e liquidi (colle debite restrizioni) invita i fisici ad applicarsi al perfezionamento d’una teoria che è così strettamente collegata coi punti più importanti della fisica e della chimica.” [8]

Avogadro parla di gas semplici. All’epoca, la produzione di gas poteva dare un gas semplice, per esempio un gas di ossigeno puro o di idrogeno puro, oppure un gas complesso, cioè una miscela di un gas con vapore acqueo e con altri gas e vapori [9].

Per capire meglio la legge enunziata dall'Avogadro al congresso, usiamo quanto detto in [10]: "… chiamando c il calore specifico del composto, c', c", ecc. quelli de' suoi componenti a volume uguale, e p', p", ecc. il numero intero o frazionario delle molecole, o dei volumi di questi ultimi che concorrono a formare una molecola od un volume del composto, si ha che c2 = p'c'2 + p"c"2 + ecc.", come dice Avogadro nelle sue memorie degli studi sul calore specifico, estese anche a liquidi e solidi [11]. Bisogna dar merito all’Avogadro di avere per primo pensato a una possibile relazione tra il calore specifico dei gas composti e il calore specifico dei loro costituenti [10].

Il secondo contributo sulla legge di Dulong e Petit Nell'adunanza del 22 Settembre, si comincia colla

Il calore specifico era un argomento che attirava molto Avogadro, tanto che su di esso ci tornava più volte a lavorare. Perucca, in [3], ci segnala che Avogadro aveva misurato il calore specifico del carbonio molto prima di Regnault ottenendo risultati in accordo con quelli di quest’ultimo.

Nei primi anni dell'Ottocento, si hanno a disposizione i risultati delle ricerche del chimico Pierre Louis Dulong (1785-1838) e del fisico Alexis Thérèse Petit (1791-1820). Nel 1819, Dulong e Petit pubblicarono le loro ricerche esponendo diversi dati di calori specifici e una regola empirica che lega i calori specifici ai pesi atomici dei corpi [12]. A tale regola, Dulong e Petit arrivarono grazie ad alcune considerazioni basate su leggi relative alle proporzioni dei composti chimici, avendo in mente di suffragare con le loro osservazioni la teoria corpuscolare del calore. Dulong e Petit quindi, oltre a calcolare i calori specifici di molti corpi, formularono una legge che porta al "calore atomico".

Secondo Dulong e Petit il calore atomico dovrebbe avere valore costante per tutti gli elementi allo stato solido; “e in realtà, a temperature ordinarie, il calore atomico degli elementi solidi, escluse poche eccezioni (carbonio, silicio, boro), ha un valore prossimo a 6 calorie/gradi.” [13]. Il carbonio era quindi una di queste eccezioni, che Avogadro e De la Rive ben conoscevano per averne misurato il calore atomico, molto diverso dal valore atteso di 6 calorie/gradi; infatti, se a temperatura ambiente e pressione atmosferica, il calore atomico dell’Alluminio è di circa 5.8 calorie/gradi, quello del carbonio è di 1.5 calorie/gradi. Queste anomalie vengono dal fatto che, all’epoca, ci si limitava ai dati a temperatura ambiente. Se andiamo a temperature molto più alte, anche per il carbonio si raggiunge il valore di Dulong e Petit. Il modello di Debye, sviluppato da Peter Debye nel 1912 [14], per valutare il contributo dei quanti della vibrazione termica del reticolo (fononi) al calore specifico di un solido, mostrerà infatti che esso a bassa temperatura è proporzionale a T3, mentre fornisce ad alta temperatura il valore previsto dal modello di Dulong-Petit.

L’elettronegatività di Avogadro Il giorno 28 settembre, Avogadro partecipa alla sezione di chimica.

negativo del cloro al quarto di quel dell’ossigeno, esso vi eserciterebbe un potere di questo più elettronegativo, il che non potrebbe ammettersi.”

Da queste parole si vede che Avogadro aveva elaborato una concezione elettrica dell'alcalinità e della acidità delle sostanze, due proprietà fondamentali per le reazioni chimiche. Sosteneva quindi che acidità e basicità dovevano essere considerate in base allo stato elettrico relativo delle molecole. Concludiamo notando come l'elettronegatività, vista in modo moderno come la misura relativa della capacità di un atomo di attrarre elettroni, è un concetto introdotto nel 1932 da Linus Pauling, che propose la scala di elettronegatività che porta il suo nome. In effetti, l’idea che fosse necessaria una scala relativa basata sulle proprietà elettriche, per capire le reazioni chimiche, è ben precedente ed attribuibile ad Avogadro.

References

[1] Perucca, E. (1957). La vita e l’opera di Amedeo Avogadro. Il Nuovo Cimento Series 10, 6(1), 10-27.

[2] Casini, P. (2011). Scienziati italiani a congresso prima dell'Unità d'Italia. Su Treccani.it del 14/4/2011

[3] Aa. Vv. (2016). Congresses of Italian scientists, al sito museogalileo.it. [4] http://mostre.museogalileo.it/congressiscienziati/congressi/1839Pisa.html

[5] Aa. Vv. (1839). Il congresso di Pisa. Lettere di Gottardo Calvi, Milano, A. F. Stella. [6] http://mostre.museogalileo.it/congressiscienziati/congressi/1840Torino.html

[7] Sparavigna, A. C. (2016). Bernoulli Numbers: from Ada Lovelace to the Debye Functions.HAL preprint hal-01327426

[8] Aa. Vv. (1841). Atti della seconda riunione degli scienziati italiani tenuta a Torino nel settembre del 1840. Torino, Tipografia Cassone e Marzorati.

[9] Giuntini, A. (2011). Alla ricerca di un modello nella storia del gas in Italia dalle prime sperienza del XIX secolo fino alla nascita delle multiutilities. Quaderns d’Historia de l’Enginyeria, XII, 201-225 [10] Cappelletti, V., & Alippi Cappelletti, M. (1962). Avogadro di Quaregna, Amedeo. In Dizionario Biografico degli Italiani - Volume 4 (1962). Available at Treccani.

[11] Avogadro, A. (1833). Mémoire sur les Chaleurs spécifiques des corps solides et liquids. Annales de chimie et de physique. 80-112. Paris, 1833.

[12] Dulong, P. L., & Petit, A. T. (1819). Recherches sur quelques points importants de la théorie de la chaleur, Ann. De Chimie et de Physique.

[13] Fermi, E. (1930). Atomico, calore, in Enciclopedia Italiana. Treccani.