AVOGADRO di Quaregna, Amedeo
Nacque a Torino il 9 ag. 1776, da Filippo e da Anna Maria Vercellone, secondogenito, succedendo al padre nel titolo comitale l'anno 1787.
Il padre di Amedeo, Filippo (19 luglio 1734-18 ott. 1812), distintosi giovane negli studi di diritto, aveva ricoperto tra il 1763 e il 1801 le massime cariche dell'ordinamento giuridico sabaudo, ottenendo la fiducia dei vari governi succedutisi, alla fine del secolo XVIII, nel piccolo regno. Sostituto dell'avvocato fiscale generale presso il Senato di Torino nel 1763, senatore di Piemonte nel 1768, era stato nominato avvocato generale presso il Senato da Vittorio Amedeo III nel 1777. Presidente di classe nel Senato nel 1787, nel 1795 era incaricato di reggere la Gran Cancelleria e il Magistrato della Riforma: con ciò gli era riconosciuta competenza nel settore amministrativo dello Stato e in quello degli studi superiori. Due anni dopo aveva anche la reggenza del Consiglio di Stato provvisorio. Nel gennaio 1799 il governo istituito dai Francesi lo incaricava, nominandolo presidente capo, di organizzare il Senato. Il gen. Suvorov, cacciati i Francesi, lo creava membro del Consiglio supremo nel maggio 1799. Al ritorno dei Francesi, nell'anno successivo, era ancora fra gli uomini più in vista, dapprima quale membro della commissione provvisoria di governo, indi come primo presidente del Senato. Ma esigenze politiche ed età fecero sì che fosse poi lasciato in disparte pur con i dovuti onori.
Amedeo ricevette nella casa paterna l'istruzione primaria, nelle scuole torinesi la secondaria. Nel 1795 conseguì a Torino la laurea in giurisprudenza e nel 1796 la nomina a dottore in legge ecclesiastica. Nel 1801 fu nominato dal governo della Repubblica francese segretario della prefettura del dipartimento dell'Eridano. L'A. prediligeva, però, gli studi di matematica e di fisica, e la competenza privatamente acquisita in tali scienze gli meritò nel 1806 una modesta nomina a ripetitore nel R. Collegio delle province. Nel 1803 l'A., con il fratello Felice, aveva presentato all'Accademia delle scienze di Torino la prima memoria, che si conserva manoscritta negli Archivi dell'Accademia: Essai analytique... Socio corrispondente dell'Accademia (1804), nel 1809 professore di filosofia positiva (matematica e fisica) nel R. Collegio di Vercelli, cinque anni dopo, allorché Vittorio Emanuele I istituì a Torino la cattedra di fisica sublime (fisica matematica), l'A. la occupò e la tenne sino alla fine del 1822, quando la cattedra fu soppressa dal governo piemontese a seguito dei moti del 1821. Intanto all'A. era conferita una dignità forense: quella di maestro uditore nella R. Camera dei conti (1824). Dal 1811al 1821 apparvero a Torino importanti memorie dell'A. e, tra esse, le due fondamentali: Essai d'une manière de determiner les masses relatives des molecules elementaires des corps...,e Nouvelles considérations sur la théorie des proportions determinées... Nel 1819 era stato nominato socio della Reale Accademia delle Scienze di Torino.
Nel 1832 la cattedra di fisica sublime fu ripristinata e affidata all'analista francese A. L. Cauchy, esule dopo la rivoluzione del luglio 1830. Nel 1834, passato il Cauchy in Svizzera, l'A. tornò sulla cattedra di fisica sublime e vi rimase sino al 1850, quando lasciò di sua volontà l'insegnamento, nel quale gli successe il discepolo F. Chiò. Fu membro della Commissione superiore di statistica, presidente della Commissione pesi e misure - come tale egli ebbe il maggior merito di avere introdotto in Piemonte il sistema metrico-decimale, - membro del Consiglio superiore per l'istruzione pubblica. Morì a Torino il 9 luglio 1856 e colà fu sepolto. Aveva sposato Felicita Mazzé, biellese: dal matrimonio nacquero sei figli. A quanti lo conobbero l'A. apparve di animo mite, schivo degli onori, modesto: a noi, dai suoi scritti, l'A. appare uomo di insigne chiarezza logica e di obiettivo giudizio. Crescente fu in lui la consapevolezza di avere intuito quale fosse la base assiomatica della chimica moderna. Nel 1857 gli fu eretto un busto nell'università di Torino; nell'anno centenario dell'Essai (1911), con una sottoscrizione internazionale, per iniziativa della Reale Accademia delle scienze di Torino, gli fu innalzato nella città nativa un monumento, opera dello scultore P. Canonica.
L'A. fu fisico teorico. Teoriche, ovvero destinate alla sistemazione coerente della chimica fisica, sono le sue memorie fondamentali. Comparato al pregio della teoria, il valore degli esperimenti, che l'A. ebbe a compiere, è di minore grado. I 75 volumi in 8º di manoscritti dell'A., posseduti dalla Biblioteca civica di Torino, sono in gran parte costituiti di sunti delle altrui memorie scientifiche e di commenti ad esse; un fatto, questo, che sta a mostrare ove si sia fondata la dottrina dell'A. e quale ne sia stato il fine: di ordinamento e di ricostruzione deduttiva del corpus sperimentale. La memoria, prima citata, che l'A. presentò all'Accademia delle Scienze di Torino nel 1803 insieme al fratello Felice, fu passata agli archivi e ne fu pubblicato soltanto un riassunto. Uguale sorte subì la seconda memoria sul legame salino, anch'essa presentata l'anno successivo all'Accademia con il fratello Felice: Considérations sur la nature des substances connues sous le nom de sels métalliques... Nel 1806, sul Journal de Physique, de Chimie, d'Histoire naturelle et des Arts di Delamétherie era pubblicata la prima memoria dell'A.: Considérations sur l'état dans lequel doit se trouver une couche d'un corps non-conducteur de l'électricité.. Seguiva nel 1807 il Second mémoire sur l'électricité... L'A. si studiava di dimostrare "qu'une couche isolatrice interposée entre deux surfaces dóuéés d'électricités d'espèce contraire,c'est-à-dire, une couche électriquement chargée, offre une suite de couches élémentaires chargées de même. Nous avons donc là une modification particulière qui a lieu dans toutes les molécules d'une couche d'air interposée entre deux corps, qui s'attirent par leurs électricités contraires, puisque cette couche d'air est necessairement chargée" (Second mémoire, p.130). Proprio per aver constatato che i corpi isolanti si comportano come tramiti attivi delle azioni elettriche, M. Faraday li chiamò poi "dielettrici". Affermata l'esistenza di un solo fluido elettrico, l'A. tenta, nella seconda memoria, un'ipotesi verisimile sulle modalità della conduzione elettrica.
"D'après ces données nous sommes obligés de conclure que le transport dont il s'agit ne se fait point par une combinaison chimique ordinaire de la substance ou fluide qu'il regarde, enlevé par affinité supéricure des molécules de l'un des corps aux molécules de l'autre; car si cela étoit, pourquoi ce transport se borneroit-il à la surface et ne pénétreroit-il pas dans la masse du corps qu'on supposeroit avoir plus d'affinité avec cette substance, aux dépens de celui qui auroit moins d'affinité avec elle? " (ibid., p. 135). È interessante notare, in questa memoria, il concetto di quell'induzione intuitiva da taluni fatti a un principio molto generale, che costituirà il canone metodico dell'A. fino alla scoperta della fondamentale legge chimica, la quale porta il suo nome. Le idee esposte nella memoria spiegavano, secondo l'A., la carica e la scarica elettriche; ma esse obbligavano ad ampliare l'ambito dei fenomeni chimici fino a tanto da poter stabilire un nesso tra chimica ed elettrologia. Dev'esservi, afferma l'A., un principio che finora è rimasto ignoto; il principio, diremmo noi, dei fenomeni elettrochimici. Un tal principio, molto generale e nuovo, fu postulato dall'A. sul fondamento di pochi fatti, chiaramente analizzati.
Alcuni anni dopo la scoperta della pila ad opera di A. Volta (1799), l'A. si trovava ad avere condotto così avanti l'analisi dei fenomeni, da intuire il concetto della polarizzazione dielettrica e le basi della nuova scienza elettrochimica.
Nel 1809 usciva una breve memoria dell'A., la quale rivestiva molta importanza per la chimica fisica: Idées sur l'acídíté et l'alcalinité. Fedele al suo interesse e al suo metodo di fisico teorico, l'A. si propose di raccogliere entro una unica cornice i risultati della sperimentazione sulle sostanze acide e le sostanze alcaline. Egli osserva innanzi tutto che la presenza dell'ossigeno nella molecola delle sostanze acide non è essenziale: l'idrogeno solforato, delle cui proprietà acide avevano dato la prova R. Kirwan e C.-L. Berthollet, era certamente privo di ossigeno.
L'A. afferma che l'acidità e l'alcalinità possono spiegarsi "comme des propriétés simplement relatives, et qui ne deviennent quelque chose d'absolu, qu'autant qu'on les rapporte à un degré moyen, fixé arbitrairement dans l'échelle de l'acidité et de l'alcalinité; en sorte qu'une même substance A, qui a l'antagonisme acide par rapport à la substance B, puisse avoir l'antagonisme alcalin par rapport à une troisième substance C, et que ce que nous appelons absolument acides et alcalis ne soient que des substances qui ont l'antagonisme acide ou alcalin par rapport à de certains corps dont la place est à peu près marquée dans l'échelle par de certaines propriétés, par exemple, celle de ne point altérer les couleurs bleues végetales, quoique possédant une agrégation convenable pour agir sur elles: et si de plus on suppose que le degré d'acidité ou alcalinité, considéré ainsi d'une manière indépendante de l'agrégation, dépend toujours, dans un composé, des degrés d'acidité ou d'alcalinité de ses composans" (Idées, pp. 143 s.). Secondo la teoria dell'acidità e dell'alcalinità, proposta dall'A., quando due sostanze si combinano l'una si comporta da acido, l'altra da base, e questo antagonismo spiega la tendenza delle sostanze a combinarsi ovvero l'affinità chimica, mentre la forza di coesione si esercita anche tra parti d'una sostanza omogenea.
L'A. discute la memoria di H. Davy sugli effetti chimici dell'elettricità e riferisce le vedute di questo studioso sulla natura elettrica dell'affinità chimica. L'A. si dichiara altresì convinto della possibilità di tradurre l'ordine dell'eterogeneità elettrica in un ordine di affinità-antagonismo chimici e colloca in tale ordine alcuni elementi, dei quali la sperimentazione aveva dimostrato le proprietà. La serie elettrochimica dell'A. è, dunque, aperta a tutti gli elementi, non ai soli metalli.
Nel 1811, sempre sul Journal de Physique..., l'A. pubblicava il suo classico Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps... Allorché J.-L. Gay-Lussac ebbe reso noto che le combinazioni delle sostanze gassose avvengono secondo rapporti volumetrici semplici e che le sostanze prodotte, se gassose, stanno in rapporto semplice con i volumi dei costituenti, l'A. intuì la possibilità di costruire un modello strutturale delle sostanze chimiche: bastava riferire al livello submicroscopico quelle costanti relazioni quantitative, che erano state osservate al livello macroscopico. "L'hypothèse qui se présente la première à cet égard, et qui paroît même la seule admissible, est de supposer que le nombre des molécules intégrantes dans les gaz quelconques, est toujours le même à volume égal, ou est toujours proportionnel aux volumes. En effet, si on supposoit que le nombre des molécules contenues dans un volume donné fût diffèrent pour les différents gaz, il ne seroit guère possible de concevoir que la loi qui présideroit à la distance des molécules pût donner, en tous cas, des rapports aussi simples que les faits que nous venons de citer nous obligent à admettre entre le volume et le nombre des molécules. Au contraire, on conçoit très-bien que les molécules dans les gaz étant à une distance telle, que leur attraction mutuelle ne peut s'exercer entre elles, leur attraction différente pour le calorique puisse se borner à en condenser une quantité plus ou moins grande autour d'elles, sans que l'atmosphère formée par ce fluide ait plus d'étendue pour les unes que pour les autres, et par conséquent, sans que la distance entre les molécules varie, ou, en d'autres termes, sans que le nombre de molécules contenues dans un volume donné soit lui-même différent" (Essai...,pp. 58 s.). Alla ipotesi dell'A., che in uguali volumi di gas diversi fosse contenuto un uguale numero di molecole, sembrava opporsi il caso dei corpi composti. Una molecola composta di due o più "molecole elementari" - si ricordi che la distinzione tra atomi e molecole non era ancora chiara, e fu merito grande dell'A. l'aver contribuito a farla valere - dovrebbe essere, si diceva, di massa uguale alla somma delle masse di queste molecole; in particolare, se in una combinazione chimica la "molecola" di una sostanza si unisce a due o più "molecole" di un'altra sostanza, il numero delle molecole composte avrebbe dovuto essere uguale a quello delle molecole della prima sostanza. Ma constava dall'esperienza che siffatta previsione non si avvera in molti casi. Il volume dell'acqua allo stato gassoso è doppio del volume dell'ossigeno e uguale a quello dell'idrogeno, dai quali l'acqua - nella cui molecola l'idrogeno è doppio dell'ossigeno - si forma; ora, secondo la previsione su detta, il volume dell'acqua dovrebbe essere uguale al volume di quest'ultimo elemento. In questo punto del suo itinerario teorico l'A. ebbe l'intuizione della differenza tra l'atomo e la molecola, ovvero tra la "molecola elementare" e la "molecola integrante". "... mais il se présente assez naturellement un moyen d'expliquer les faits de ce genre conformément à notre hypothèse: c'est de supposer que les molécules constituantes d'un gaz simple quelconque, c'est-à-dire celles qui s'y tiennent à une distance telle à ne pouvoir exercer leur action mutuelle, ne sont pas formées d'une seule molécule élémentaire, mais résultent d'un certain nombre de ces molécules réunies en une seule par attraction, et que lorsque des molécules d'une autre substance doivent se joindre à celles-là pour former des molécules composées, la molécule intégrante qui devroit en resulter se partage en deux ou plusieurs parties ou molécules intégrantes composées de la moitié, du quart, etc., du nombre des molécules élémentaires dont étoit formée la molécule constituante de la première substance, combinée avec la moitié, etc., du nombre des molécules constituantes de l'autre substance, qui devroit se combiner avec la molécule totale, ou, ce qui revient au même, avec un nombre égal à celui-ci de demi-molécules, de quarts de molécule, etc., de cette seconde substance; ensorte que le nombre des molécules intégrantes du composé devienne double, quadruple, etc., de ce qu'il devroit être sans ce partage, et tel qu'il le faut pour satisfaire au volume du gaz qui en résulte " (ibid., pp. 60 s.). La distinzione tra le molecole elementari o atomi e le molecole integranti o vere molecole spiegava ogni apparente eccezione all'ipotesi di Avogadro. Essa permetteva di comprendere come due volumi d'acqua potessero ottenersi da un volume di ossigeno e due di idrogeno, pur sommandosi due "molecole" del secondo gas a una del primo; e così via. In tutti i casi, afferma l'A., dev'esservi divisione in due delle molecole; ma può darsi che talvolta la divisione si faccia in quattro, in otto, ecc. La possibilità di questa divisione delle molecole composte avrebbe potuto essere congetturata a priori, ché altrimenti le molecole integrantí dei corpi composti di più elementi avrebbero avuto una massa eccessiva rispetto alle molecole dei corpi semplici; si poteva dunque supporre, afferma l'A., che la natura avesse un mezzo per far rientrare le une nell'ordine di grandezza delle altre. Un'altra considerazione suggeriva che le molecole integranti si suddividono in molecole elementari (atomi): la considerazione del fatto che due sostanze gassose si combinano talvolta a volumi uguali e il volume della sostanza prodotta è uguale alla somma dei volumi delle sostanze reagenti. Come si potrebbe spiegare ciò senza distinguere la molecola integrante e l'elementare, la molecola - diremmo noi - e l'atomo? Formulata la sua ipotesi e distinti gli atomi dalle molecole, l'A. tenta di determinare il peso atomico - relativo - di alcuni elementi. Egli fa uguale a 15 il peso atomico dell'ossigeno relativamente a quello dell'idrogeno a 13 il peso atomico dell'azoto, a 11,36 il peso atomico del carbonio. "Cette supposition a cependant une difficulté contre elle, c'est de donner à la molécule du carbone une masse moindre que celle de l'azote et de l'oxigène, tandis qu'on seroit porté à attribuer la solidité de son agrégation dans les températures les plus élevées à une masse plus considérable de molécules, ainsi que cela s'observe dans les radicaux sulforique et phosphorique. On arriveroit à un résultat qui seroit à l'abri de cette difficulté, en supposant dans la formation de l'acide carbonique un partage de la molécule en quatre, ou même en huit; car on auroit par là la molécule du carbon double ou quadruple de celle que nous venons d'établir ..." (ibid., p. 69). L'A. suppose, dunque, che una "molecola integrante" potesse essere costituita di quattro e anche di otto "molecole elementari".
Dal 1811al 1821 - dal classico lavoro sulle masse relative delle molecole elementari dei corpi alle nuove considerazioni sulla teoria delle proporzioni determinate - l'A. pubblicò alcune memorie di contenuto sperimentale oltre che teorico. In Réflexions sur la théorie électrochimique de M. Berzelius (1813) discute la teoria elettrochimica dello studioso svedese, mettendone in rilievo l'analogia con quelle vedute che egli aveva esposte nella memoria sull'acidità e l'alcalinità del 1809. V'era, tuttavia, un'importante divergenza di giudizi tra il Berzelius e l'Avogadro. Berzelius riteneva che gli elementi tendessero, per la forza dell'affinità chimica, a unirsi in tale proporzione da saturarsi completamente ovvero da non più manifestare alcuna reattività. Berzelius, perciò, chiamava "indifferenti" le combinazioni. L'A. invece (Réflexions...p. 289), giudicava che non vi fossero combinazioni indifferenti, e che le sostanze composte manifestassero una più o meno forte tendenza a combinarsi ancora, o con una maggiore quantità d'uno dei costituenti, o con un'altra sostanza.
Nel Mémoire sur les masses relatives des molécules des corps simples..., (1814) l'A. assurge a coscienza del significato che la sua ipotesi aveva, ed avrebbe avuto, nel sistema della chimica moderna.
"Cette hypothèse, une fois admise, en confirmant en partie les résultats auxquelles M.M. Dalton, Davy et autres ont été conduits par considérations particulières sur les masses des molécules des différentes substances connues, d'après leurs proportions dans les combinaisons, nous fournit un moyen général de rectifier ces résultats, et de perfectionner ainsi la théorie des proportions déterminées, qui est, ou va devenir la base de toute la Chimie moderne, et la source de ses progrès futurs. D'ailleurs la liaison que cette hypothèse établit entre le système des proportions fixes, et les rapports des volumes dans les combinaisons, présente un avantage indépendant même de sa réalité: car les suppositions qu'on peut faire immédiatement sur les nombres relatifs des molécules dans les combinaisons, et par là sur les masses de ces molécules, sont tout-à-fait arbitraires; il n'y a que les volumes des substances gazeuses, ou supposées telles, et les poids qui leur répondent, qui nous présentent des unités fixes et naturelles, desquelles on peut partir, pour présenter dans toute sa simplicité le système des proportions fixes: si ces volumes ne présentent pas les molécules, ils méritent du moins de les remplacer dans l'état actuel de nos connoissances, pour servir de base aux applications de la théorie" (Mémoire,... pp. 131 s.). Premesse queste considerazioni generali, l'A. esamina partitamente alcune sostanze chimiche delle quali, come egli afferma, si erano resi disponibili "... des données un peu précises pour déterminer la densité de leur gaz, ou, d'après notre hypothèse, la masse relative de leur molécules " (ibid., p. 132): l'idrogeno, l'ossigeno, l'azoto, il cloro, il carbonio, lo zolfo, il fosforo, il fluoro.
Le due memorie: Memoria sul calorico specifico de' gaz composti...(1816) e Continuazione e fine della Memoria sul calorico specifico de' gaz composti... (1817) riaffermano l'ipotesi fondamentale dell'A. e la nozione della divisibilità molecolare. L'intento dell'A. è dichiarato nell'esordio del primo degli scritti suddetti: "I signori De-la-Roche e Berard hanno fatto vedere in una bellissima Memoria, pubblicata negli Annali di chimica di Parigi (gennaio e febbraio 1813), che i diversi gaz hanno un calore specifico proprio a ciascun di loro, sia che si prendano a peso sia che si prendano a volume uguale, e che dee dipendere dalla loro affinità pel calorico, combinata colle leggi della costituzione gazosa. Se si potesse determinare la legge che presiede a questa dipendenza, e che par naturale di supporre la medesima per tutti i gaz, si potrebbe dedurre dal calore specifico de' gaz componenti quello de' gaz composti, perché quanto all'affinità stessa delle sostanze pel calorico è da credere che essa risulti immediatamente da quella de' composti, e possa esserne dedotta per una semplice regola d'alligazione: il che non si verifica pe' calori specifici, come risulta dalle riflessioni de' citati autori sopra i risultati delle loro proprie sperienze" (Memoria..., p. 478). E prosegue, una volta di più mostrando il suo interesse di fisico teorico: "Ho pensato che potrebbero questi risultati medesimi delle sperienze de' signori La-Roche e Berard servire alla determinazione di questa legge, e nello stesso tempo a stabilire numericamente le affinità delle diverse sostanze pel calorico". La legge enunziata dall'A. è la seguente: "... 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 c2 = p ' c'2 + p" c"2 + ecc." (ibid.,p.489). Sul significato della legge stessa l'A. afferma: "Quanto alla ragione dell'indicata legge, non se ne può assegnare alcuna nello stato attuale delle nostre cognizioni, come né anche di ciò che il volume della sfera di calorico di ciascuna molecola resti sempre il medesimo per tutti i gaz ugualmente compresi, qualunque sia il poter attrattivo della molecola pel calorico. Questo dipende dalla maniera stessa con cui la forza del calorico si esercita, la quale ci è sconosciuta. Ma quest'ignoranza non è una ragion sufficiente per rigettare l'esistenza di questa legge, se ella è provata dai fatti" (ibid.). Nonostante le obiezioni che furono mosse alla legge enunziata dall'A., questi ha il merito di avere per primo concepito l'idea d'una possibile relazione tra il calore specifico dei gas composti e il calore specifico dei loro costituenti. Dopo le Osservazioni sulla legge di dilatazione..., l'A. tornò a considerare il problema dei calorici specifici nella Memoria sopra la relazione che esiste...Quindi egli tentò, considerando noti i poteri rifrangenti dei componenti e dei composti chimici, di determinare le quantità di calore che si sviluppano nelle combinazioni con la Memoria sulla determinazione delle quantità di calorico... Dopo alcuni lavori sul comportamento dei fluidi alle elevate ternperature, l'A. pubblicava nel 1821 le fondamentali Nouvelles considérations sur la théorie des proportions déterminées... Con pacate parole egli rivendica l'intuizione avuta dieci anni prima. In poche lucide idee quindi compendia la sua intuizione. Il primo punto fermo, che egli aveva cercato di stabilire, era che le densità dei gas e i volumi dei corpi allo stato gassoso sono non arbitrari, i soli termini, su cui fondarsi nel calcolo delle masse relative delle molecole e del loro numero nelle combinazioni; inoltre, quando non fosse possibile ottenere i corpi allo stato gassoso, l'A. aveva suggerito di desumerne per congettura le densità e i volumi da reazioni cognite (ibid., p. 5).Ma l'A. non s'era limitato a indicare nella legge volumetrica di J.L. Gay-Lussac il più sicuro tramite di cui allora si disponeva per giungere alla comprensione del modo in cui reagiscono le sostanze chimiche. Egli aveva formulato un'ipotesi sulla costituzione dei gas, che giustificava la scelta della su detta legge volumetrica.
"Elle consiste à dire que tous les gaz à pression, et température égales contiennent sous un même volume le même nombre de molécules intégrantes, en sorte que la distance des centres des molécules dans ces circostances est la même pour tous les gaz. Alors les densités des gaz représentent immédiatement les masses de ces molécules intégrantes, et les rapports des volumes dans les combinaisons représentent les rapports des nombres de ces molécules intégrantes, qui forme un corps composé. J'entend par molécules intégrantes des molécules, qui même pour les corps simples peuvent encore être composées d'autres molécules partielles, mais beaucoup plus rapprochées que les molécules totales ne le sont entre elles dans l'état des gaz et réunies par une attraction qui ne peut avoir lieu entre ces derniers" (ibid., p. 11).
Quale accoglienza avevano ricevuto dai chimici le idee dell'Avogadro? J. J. Berzelius, dopo avere alquanto esitato, pareva disposto ad ammettere che gli elementi allo stato gassoso contenessero, in un dato volume misurato alla stessa temperatura e pressione, un uguale numero di atomi (ibid., p.12); il chimico svedese, dunque, non ancora distingueva la molecola e l'atomo professando in forma erronea il principio dell'Avogadro. Il fisico M. Ampère aveva fatto sua - o ritrovato senza conoscerla, com'egli afferma - l'ipotesi dell'A.: il quale accetta l'affermazione del francese e rinunzia a obiettargli che il Journal de Physique, sul quale era stato pubblicato l'Essai del 1811, aveva larga diffusione negli ambienti scientifici. Anche il fisico M. Mollet aveva accolto l'ipotesi dell'Avogadro. Cominciava, insomma, a determinarsi un orientamento della scienza chimica verso l'ipotesi che i rapporti tra i volumi significassero rapporti quantitativi tra le minime parti delle sostanze; ma non ancora si accettava la distinzione dei due enti fisico-chimici, che sono l'atomo e la molecola. Chi non avesse distinto i due enti, non avrebbe potuto accogliere con piena convinzione l'ipotesi dell'Avogadro. Il quale, dunque, nelle Nouvelles considérations,che sono da considerare uno degli insigni e più chiari testi scientifici del sec. XIX, molto si adopera a mostrare che la distinzione tra "molecola integrante" e "molecola elementare" era necessaria alla nuova assiomatica chimica.
In particolare, da tale distinzione si potevano correttamente dedurre le nozioni di "numero proporzionale" e di "equivalente chimico". I numeri proporzionali o gli equivalenti chimici dei corpi composti, formati dalla somma dei numeri proporzionali dei loro componenti, potranno sempre essere impiegati, afferma l'A., senza contravvenire alla teoria, purché s'intenda di designare con quelle notazioni la massa resultante d'una molecola dell'uno dei componenti e del numero di molecole dell'altro, necessarie per formare il composto, quale che sia, in effetti, la vera massa molecolare della sostanza composta (ibid., pp.19 s.). La scrittura delle formule chimiche, anch'essa, non poteva dedursi se non da una teoria delle combinazioni. Nonostante l'ipotesi dell'A., restava insoluto il problema delle formule nei casi in cui le sostanze reagissero secondo diversi rapporti ponderali e volumetrici. Si doveva far uso di numeri frazionari o si poteva restar fedeli all'adozione dei numeri interi? Tali problemi insoluti consentirono all'A. di contribuire ulteriormente alla elucidazione dei fondamenti della chimica: "... dans la même vue d'éviter les fractions lorsque le rapport est multiple, c'est toujours la substance qui entre en moindre dose, ou comme unité qu'on doit prendre pour base; ainsi par exemple le gaz protoxide d'azote doit être considéré comme formé d'un volume d'oxigène, quoique dans la réalité, et d'après notre théorie de la constitution des gaz, la molécule de ce composé soit formée d'une molécule entière d'azote, et d'une demie molécule d'oxigène..." (ibid., p. 24). La teoria delle proporzioni definite - con la quale l'ipotesi dell'A. stava in un rapporto di stretta implicazione - doveva per logica necessità estendersi ai corpi composti di più che due elementi. J. J. Berzelius aveva distinto la "composizione inorganica" e la "composizione organica". Nel primo tipo - inorganico - di combinazione le sostanze ternarie o quaternarie avrebbero dovuto essere considerate, secondo il Berzelius, come resultanti da due gruppi di sostanze binarie (composti del secondo ordine), o da due gruppi di composti del secondo ordine, ecc. Nel secondo tipo - organico - gli elementi delle sostanze composte non sarebbero soggetti ad alcuna relazione reciproca del tipo su detto (ibid., p. 27).Sulle vedute del Berzelius l'A. si pronunzia cautamente per quanto riguarda la teoria delle sostanze organiche allora poco note alla chimica analitica e alla sintetica, più favorevolmente per quanto riguarda la teoria delle sostanze inorganiche, la quale non contraddiceva alle vedute dell'A. sulle proporzioni definite. L'A. non manca di aggiungere preziose osservazioni al riassunto dell'altrui dottrina, come questa: che vi sono combinazioni ternarie, le quali devono considerarsi formate non di due composti binari aventi un elemento comune, ma di un elemento e di un composto (radicale) (ibid., p. 33). Soprattutto si mostra viva nell'A. la consapevolezza metodica dell'unità della scienza a livello dei principi fondamentali. Alle vedute del Berzelius sulle sostanze organiche egli obietta: "Il parait en effet peu probable, à considérer la chose théoriquement, que ces combinaisons soient d'une nature toute différente des autres, et la diffèrence pourrait seulement consister dans certaines proportions qui n'ont pas lieu dans les combinaisons ordinaires, et que l'opération seule de la végétation, ou de l'animalisation peut former, quoique assujetties aux mêmes lois générales" (ibid., p. 37). La prima parte delle Nouvelles considérations si conclude con l'esame di alcune recenti teorie fisiche, le quali avevano attinenza alla dottrina delle relazioni definite: precipua, tra esse, la teoria di Dulong e Petit sul calore atomico degli elementi. Nella seconda parte delle Nouvelles considérations i principî generali sono invece volti all'interpretazione di particolari dati dell'esperienza.
Nell'anno stesso (1821) delle Nouvelles considèrations l'A. pubblicava l'importante Mémoire sur la manière de ramener... L'opposizione alle vedute del Berzelius era già in atto, com'è stato osservato, nel precedente lavoro. Nel Mémoire l'A. intraprende un arduo lavoro di analisi per ricondurre le combinazioni organiche alla teoria delle proporzioni definite. Ma permanevano difficoltà insuperabili: l'incompleta conoscenza delle formule e le poche nozioni elettrochimiche sui tipi del legame che sussiste tra gli atomi della molecola organica. Sebbene corretta, la tesi dell'A. era allora non dimostrabile in maniera esauriente. Tuttavia, l'importanza del Mémoire non consiste solo nell'asserita identità di leggi inorganiche e organiche, ma anche nella definizione di alcune formule organiche. Secondo I. Guareschi (A. A..., pp. XVII s.), i punti salienti del Mémoire sono: l'affermazione che il rapporto volumetrico tra carbonio e idrogeno nell'essenza di trementina è di 1 a 1,6; l'affermazione che il rapporto volumetrico tra carbonio, idrogeno e ossigeno nell'alcole è di 2 a 6 a 1 (in simboli C2H6O), e che il volume del composto allo stato di vapore è uguale a quello del vapore di carbonio in esso contenuto; il rigetto dell'ipotesi di N.-T. Saussure che l'alcole sia un idrato di etilene; l'affermazione che l'etere contiene 4 volumi di carbonio, 10 volumi di idrogeno e 1 volume di ossigeno (in simboli C4H10O), e che il suo volume allo stato di vapore è uguale a quello del vapore di acqua corrispondente all'ossigeno in esso contenuto; infine l'affermazione che l'etere idroclorico contiene 2 volumi di vapore di carbonio, 5 volumi di idrogeno e 1 volume di cloro (in simboli C2H5Cl), e che il volume del composto è sempre doppio di quello del componente il quale entra in minor volume secondo la regola ordinaria dei composti binari, in questo caso doppio di quello del cloro.
Nelle Nuove considerazioni sulle affinità dei corpi per calorico... (1822) è da segnalare, più che il tentativo di scoprire un rapporto tra il calore specifico dei corpi e i loro poteri rifrangenti allo stato gassoso - tentativo che incautamente presupponeva la dipendenza dei due fenomeni dalla stessa causa -, una nuova esposizione dell'ipotesi dell'A. Egli dice: "Io sono partito dalla mia ipotesi dell'uguaglianza di distanza delle molecole di tutti i gaz a pressione e a temperatura uguale" (Journal de Physique, Juillet 1811, et Février 1814), senza la quale non veggo alcun mezzo di spiegare la semplicità de' rapporti de' volumi nelle combinazioni de' fluidi aeriformi, ed ecco come ho ragionato. Poiché secondo queste ipotesi il numero delle molecole a ugual pressione e temperatura è lo stesso in un dato volume per tutti i gaz, i calori specifici dei diversi gaz a volume uguale rappresentano le quantità di calorico che un ugual numero di molecole de' medesimi deve prendere attorno a sé, perché la forza rivulsiva, o tensione del calorico aumenti d'una data quantità" (Nuove considerazioni, pp. 86 s.). L'A. torna poi alla sua originale ipotesi del 1816 sull'esistenza di una relazione tra il calore specifico dei gas composti e quello dei componenti ed enunzia la legge, fondata tuttavia su dati sperimentali non sempre corretti, che il calorico specifico dei gas composti a volume uguale è espresso dalla radice quadrata del numero intero o frazionario del volume dei gas semplici che entrano nella formazione d'un volume di gas composto, prendendo per unità dei calorici specifici quella d'un volume d'uno qualunque dei gas semplici.
Agli originali concetti espressi nel 1809 (Idées sur l'acidité ... ) l'A. tornò nel 1823 con la memoria Sur la construction d'un voltimètre multiplicateur... L'uso del voltimetro moltiplicatore costruito dall'A. - il più sensibile ed esatto, secondo I. Guareschi, prima del galvanometro astatico inventato da L. Nobili nel 1825 - doveva servire a un'importante finalità scientifica: determinare l'ordine elettrochimico dei metalli. (Sur la construction..., p. 57). Già A. Volta aveva cercato di disporre in un ordine elettrochimico i metalli più noti, ma s'era servito, per determinare tale ordine, del semplice contatto con l'ausilio di un condensatore: metodo, secondo l'A., soggetto a errori e incertezze d'interpretazione.
Ecco, invece, il dispositivo sperimentale dell'A.: "... nous résolûmes de n'employer qu'un seul conducteur humide, d'un volume suffisant, contenu dans un petit vase de verre, et dans lequel nous plongeames les deux métaux façonnes autant que possible sous une forme à-peu-près cylindrique, et qui traversaient une rondelle de liège posée sur le bord du vase. Ces deux métaux étaient d'ailleurs mis en communication métallique avec les deux extrémités du fil conducteur du voltimètre, et formaient par là un systéme équivalent à celui de deux métaux en contact, et qui devait donner lieu à un courant électrique allant d'un métal à l'autre dans une direction inverse de celle que ce courant prenait dans le liquide conducteur contenu dans le vase ... Les métaux étant d'abord liés aux extrémités du fil conducteur, nous les plongions ensemble dans de l'eau acidulée contenue dans le petit vase de verre, et nous pouvions observer aussitôt le phénomène de la déviation avec toute la constance dont il était susceptible, ou suivre la marche de ses variations sans aucune interruption " (ibid., pp. 66-67). Le differenze tra la serie elettrochimica dei metalli stabilita dall'A. e la serie stabilita dal Volta sono le seguenti: secondo l'A. il platino è il più negativo dei metalli, secondo Volta l'argento e l'oro lo sono più del platino; secondo l'A. l'oro è più negativo dell'argento, lo è meno secondo Volta; il mercurio segue l'oro e l'argento secondo l'A., starebbe invece tra i metalli più positivi secondo Volta; l'antimonio è più negativo del rame secondo l'A., meno negativo secondo Volta. I risultati dell'A. furono apprezzati da H. C. Oersted (Sur le multiplicateur électromagnétique de M. Schweigger, et sur quelques applications qu'on en a faites, in Annales de Chimie et de Physique, XXII[1823], pp. 361-365), il quale fece però notare l'incerto significato della disformità tra i risultati dell'A. e quelli del Volta, potendo essa dipendere dalla diversa concentrazione dell'acido usato come conduttore umido.
Dopo avere pubblicato nel 1824 l'Estratto di diverse Memorie sulle affinità dei corpi per calorico..., l'A. dedicò una serie di scritti ai cosiddetti numeri affinitari. Il numero affinitario è la misura dell'affinità dei corpi per il calore. L'A. si attenne alla teoria che identificava il calore con un fluido imponderabile; ed è singolare che un fisico così avvertito delle altrui esperienze, quale l'A., non abbia avuto sentore delle evidenti prove (esperienze di B. T. Rumford del 1798 e di H. Davy del periodo 1800-1815) che venivano suffragando l'opposta teoria. dinamistica e l'esordiente scienza termodinamica. Contemporaneamente all'A. s'occuparono dei calori specifici P. L. Dulong e T. A. Petit, i quali stabilirono una relazione di inversa proporzionalità tra il calore specifico dei corpi semplici allo stato solido e il peso atomico degli stessi corpi: legge che subisce peraltro eccezioni alle temperature ordinarie ed elevate, e non vale più alle temperature molto basse. Non altrettanto fruttuosi furono gli sforzi compiuti dall'A. per stabilire una relazione tra il posto dell'elemento nella serie elettrochimica e il calore specifico. L'ipotesi fu esposta dall'A. nel I.er Mémoire sur l'affinité des corps... del 1824. Ma, a bene intenderla, è d'uopo richiamarsi alle importanti e originali Idées sur l'acidité... del 1809. Qui l'A. aveva definito il concetto di serie elettrochimica ed interpretato le reazioni chimiche con l'ausilio dell'elettrologia. Un lucido compendio delle Idées è nel I.er Mémoire citato.
Nella serie elettrochimica dell'A. l'ossigenicità di un corpo è segnalata dalla sua tendenza a divenire elettronegativo nel contatto con un gran numero di altre sostanze, mentre la "basicità" di un corpo è segnalata dalla tendenza a divenire elettropositivo nel contatto con gli altri. In altre parole, l'eccedenza della ossigenicità di un corpo sul grado della serie elettrochimica considerato neutro è l'"acidità" o potere alcalino di un corpo. Come determinare l'ordine delle sostanze nella serie elettrochimica? L'A. credette di poter proporre un suo metodo, fondato appunto sulla relazione inversa tra "ossigenicità" e calore specifico.
" ... J'ai trouvé que les chaleurs spécifiques des corps gazeux à volume égal, et sous une même pression et température, pouvaient être supposées, avec beaucoup de probabilité, proportionelles aux racines carrées du pouvoir attractif de leur molécule pour le calorique; ensorte qu'en prenant les carrés de ces chaleurs spécifiques determinées par l'expérience, on a l'expression de ces pouvoirs attractifs, et en divisant ensuite ces pouvoirs attractifs par la masse de la molécule de chaque gaz, ou ce qui revient au même selon mon hypothèse sur la constitution des gaz ... par la densité des gaz à pression et températures égales, on obtient l'affinité de leur substance pour le calorique.... J'ai été conduit à des résultats qui m'ont parxi représenter inversement, c'est-à-dire en prenant la série en sens contraire, l'ordre des oxigénicités des corps auxquels ils s'appliquent, autant que cet ordre nous est indiqué par les considérations chimiques ordinaires, ce qui m'a fait conjecturer que les corps les plus oxigéniques ne sont autre chose que les corps qui ont le moins d'affinité pour le calorique, ou ce qui revient au même que les corps les plus basiques sont ceux qui en ont le plus, et que selon toute apparence les mêmes nombres qui représentent les affinités des différents corps pour le calorique dans une unité quelconque, doivent représenter aussi leur basicité, ou leur oxigénicité prise négativement, ou enfin pour me servir de l'expression la plus usitée leur force électro-positive dans les combinaisons" (I.er Mémoire..., pp. 27 s.). Quindi l'A. espone una singolare ipotesi sulla natura del fluido calorico. Il calorico sarebbe la sostanza ossigenica per eccellenza; i corpi avrebbero, dunque, un'affinità tanto maggiore per il calorico, quanto meno sono essi ossigenici (ibid.).
Anziché designare i corpi con il grado della loro alcalinità o acidità - poiché dovrebbero essere denotati con un grado di basicità anche gli acidi se la basicità fosse il parametro prescelto, o con un grado di acidità le basi se fosse invece prescelto il parametro dell'acidità, e ciò contrasterebbe alla semplicità e chiarezza della nomenclatura - l'A. afferma che "il serait peut être plus convenable de s'en tenir à la simple désignation du degré d'affinité pour le calorique auquel cette qualité se réduit essentiellement, s'il n'était pas à propos de donner à cette qualité un nom qui marque l'influence qu'elle a sur les affinités mutuelles des corps pondérables, et sur le rôle qu'ils jouent les uns par rapport aux autres dans les combinaisons, et je n'en vois point de plus simple, et de plus propre pour cet usage, que celui de nombre affinitaire;ainsi lorsqu'un corps aura plus d'affinité qu'un autre pour le calorique nous dirons que son nombre affinitaire est plus élevé..." (ibid., pp. 34s.).
La seconda memoria del 1825, Osservazioni sopra un articolo..., è dedicata alla determinazione dei numeri affinitari di varie sostanze. Ma l'A., assecondando anche questa volta la sua tendenza a cercare correlazioni tra gli aspetti del mondo fisico, passò a considerare, nel Mémoire sur la densité... del 1826, il rapporto tra densità, volume molecolare e numero affinitario. Procedendo a determinare formalmente tale rapporto, espone le sue vedute sulla struttura interna di quei corpi solidi, nei quali la verifica delle formule urtava in particolari difficoltà. Tali vedute sono della più grande importanza, perché precorrevano le idee odierne sulla natura elettrica delle forze di coesione. Metalli duttili e liquidi sono diversi dai corpi solidi in senso stretto, poiché in questi si esercita una forza attrattiva tra le molecole. E qui l'A. fa la sua più importante affermazione: "Quant à une force attractive qui s'exercerait immédiatement entre les molécules mêmes du corps, je pense qu'elle ne saurait avoir lieu entre lés molécules similaires qu'en vertu de quelque polarité tenant à la position rélative des molécules, et à leur figure, ce qui ne peut être admis dans les corps ductiles" (ibid.,p. 84).La formula proposta dall'A. per i metalli duttili èla seguente: d = m / [f (m,a)]3 dove f (m,a) indica la funzione di m e di a, che esprime la distanza molecolare e che dev'essere determinata sperimentalmente. Nel secondo Mémoire sur la densité... del 1827, dopo aver determinato per i liquidi a 170° C la relazione a3d / (1+g. 170)m = 134,3 l'A. si sforza di risalire a una formula più generale, per poter dedurre le due particolari formule su dette. In questa memoria si segnala il dominio dello strumento matematico da parte dell'A., il quale conferma la sua qualità di fisico teorico per l'armonia della chiara intuizione e del complesso movimento analitico. Delle memorie che l'A. pubblicò dall'anno 1824 all'anno 1840 si segnalano, oltre che le già ricordate sui volumi atomici, le seguenti. Nel 1833 dette alle stampe il Mémoire sur la force élastique... Per primo tentò di determinare l'andamento della tensione di vapore del mercurio - che, a pressione ordinaria, bolle a 357° - alle temperature interposte tra i 230° e i 300°, ottenendo questi risultati (temperatura misurata in gradi centigradi, tensione del vapore di mercurio misurata in millimetri di Hg ridotto a 0°): 230°, 58.01; 240°, 80.02; 250°, 107.88; 260°, 133.62; 270°, 165.22; 280°, 207-59; 290°, 252.51. Al limite di 300° l'A. ottenne il risultato incerto di 309.4. Del problema s'occupò successivamente il chimico francese H. V. Regnault nel quadro di esaurienti studi sui coefficienti di dilatazione e sulle densità di gas e vapori ottenendo con più fini tecniche risultati differenti da quelli dell'A.: a questi restò il merito del concetto e del primo tentativo sperimentale.
Nelle Expériences sur quelques points douteux...del 1836 l'A. si propose di integrare la teoria di S. D. Poisson sull'azione capillare con una serie di esperienze, "tendant à écarter les doutes qui se présentaient sur quelques uns de ces points, et à fixer plus exactement quelques données sur lesquelles il pouvait rester de l'incertitude" (Expéríences..., p.191).
Egli muove dalla formula teorica del Poisson, che definisce l'elevazione o la depressione h di un liquido qualesivoglia in un tubo capillare di piccolo diametro:
h = ba2/α + α/b3 [(b2 + 2/3 (1 - b2)] 3/2 - 2/3
dove a2 è una quantità dipendente dalle azioni reciproche delle molecole del liquido e avente le dimensioni di un'area: b è il coseno dell'angolo ω, ottuso o acuto, compreso tra la parte esterna della normale alla superficie del liquido condotta dal punto di contatto del liquido con il tubo, e la perpendicolare elevata dallo stesso punto alla parete del tubo; a è il raggio della sezione del tubo. La legge di capillarità era stata anche espressa da J. Jurin con la semplice relazione:
h = a2./α
L'A., che si attenne alla formula più completa del Poisson, cercò di determinare "l'élévation que le mercure offrirait dans un tube capillaire formé d'un métal susceptible de s'amalgamer avec lui, et qu'on y plongerait après l'avoir en effet bien amalgamé intérieurement ...". (ibid., p. 214). La legge di Poisson, comprendendo la grandezza b, considera il caso - e tali sono sempre i casi pratici - di un liquido che si discosti dalle qualità del liquido ideale, che bagna perfettamente o non bagna affatto le pareti del recipiente. L'A., presupponendo che soltanto i tubi amalgamati nella loro superficie interna potessero dirsi bagnati dal mercurio - quasi che la parete fosse costituita di mercurio - tentò di approssimarsi alle condizioni di un liquido ideale. Egli determinò come valore di a2 per il mercurio mm2. 5,56 anziché 6,53 trovato dal Poisson. Il valore della costante di capillarità del mercurio, oggi accettata, è di 7 mm.2. L'A. si discostò, dunque, più che il Poisson dall'attuale valore, nonostante le corrette argomentazioni teoriche. Nelle ricerche di cui si parla, l'A. misurò il valore di h per il mercurio in varie situazioni sperimentali. Una volta di più, l'A. rivelò nella sua persona il primato del teorico sullo sperimentatore e acquisì ai suoi scritti il precipuo merito dell'ipotesi e della costruzione assiomatico-deduttiva.
Al problema del volume atomico l'A. dedicò cinque scritti: nel primo, Mémoire sur les volumes atomiques...egli afferma di avere da lungo tempo sostenuto che nei gas permanenti, alle stesse condizioni di temperatura e pressione, i centri delle molecole integranti si trovano tutti alla stessa distanza l'uno dall'altro, e che perciò lo stesso numero di molecole è contenuto in un volume dato di tali gas, onde la loro densità può essere assunta a misura della massa molecolare (ibid., p. 129). L'A. ricorda poi che il suo principio era ormai ammesso, implicitamente o esplicitamente, dai fisici e dai chimici. Venendo a parlare della situazione molecolare negli stati solido e liquido della materia, l'A. si fonda sul concetto che il calore è un fluido imponderabile e procede ad alcune deduzioni teoriche.
"...J'ai cru pouvoir admettre d'après les différentes données des observations, que la distance des centres des molécules serait aussi la même pour tous les corps dans chacun de ces deux états, ou leur densités proportionnelles aux masses de ces molécoles, si cette distance et cette proportionnalité n'étaient plus ou moins altérées par différentes circonstances dépendantes de la constitution de ces corps, et qui n'ont pas lieu dans l'état gazeux, où leur influence puisse s'y exercer; et que par conséquent, pour me servir d'une expression maintenant reçue, le volume des molécules, c'est-à-dire l'espace qu'elles occupent avec le calorique, ou l'éther qui les environne, ne différerait de l'un de ces corps à l'autre qu'en raison de ces mêmes circonstances. Entre ces circonstances j'ai particulièrement signalé la différence d'attraction que les molécules des différents corps doivent naturellement exercer sur le calorique, ou fluide impondérable quel qu'il soit, qui les sépare, et les tient à une distance déterminée, différence nécessairement liée à la nature particulière de leur substance, d'où dépendent les différents degrés d'affinité exercés par les molécules pondérables mêmes dans leur combinaisons, et par conséquent à la qualité par laquelle les corps sont plus ou moins électro-negatifs ou électro-positifs, et par là plus ou moins propres à former des composés jouant le rôle d'acide ou de bases les uns par rapport aux autres" (ibid.,pp.129 s.). L'A. intendeva compiutamente definire "la liaison réciproque entre ces quatre différentes données, la masse de la molécule à l'état solide ou liquide, la densité du corps ou le volume de la molécule, le nombre affinitaire, et le pouvoir neutralisant" (ibid., p. 133). Il volume molecolare nei corpi solidi e liquidi sarebbe tanto più grande quanto più i corpi sono elettropositivi e quanto meno essi sono elettronegativi. La chimica ha trovato finora non sicuramente fruttuoso il tentativo di stabilire una relazione tra la densità - o, se si vuole, tra la massa molecolare - e la natura chimica del corpo semplice o composto. Gli scritti dell'A. sui volumi atomici, oltre che offrire in più passi lucide esposizioni o disamine dell'ipotesi, fondamentale dello stesso A., dimostrano la sua costante tendenza a correlare categorie di fenomeni perindurne i più generali principî della scienza fisico-chimica. Il metodo teorico dell'A. si rivela, però, proficuo non soltanto al livello assiomatico, ma anche nella elaborazione dei risultati di singole esperienze sulla struttura chimica dei corpi. Opportunamente I. Guareschi osserva: "Queste quattro lunghe memorie sui volumi atomici sono molto importanti sia perché in esse l'Avogadro fa conoscere le sue idee sulla composizione dei composti di silicio e di boro, sia perché propone le formule moderne per i composti d'argento, dei metalli alcalini e alcalino-terrosi, ecc. ..." (Amedeo Avogadro..., p. 333).
Tra le ultime memorie dell'A., merita d'essere mentovato il Mémoire sur les rapports... del 1839, pubblicato dall'A insieme con G. D. Botto. Chiara e significativa è, come sempre, l'ipotesi di lavoro. M. Faraday aveva affermato che deboli quantità di corrente possono passare attraverso un elettrolita, senza trasporto di ioni ai due poli. Questo fatto, se confermato, avrebbe reso necessario di ammettere un duplice grado dell'intensità elettrica trasmissibile dai liquidi: l'uno relativo alla conduzione, l'altro all'elettrolizzazione. L'A. e l'allievo G. D. Botto si proposero di spiegare le eccezioni, citate dal Faraday, alla legge che collega la trasmissione dell'elettricità e il trasporto degli ioni al polo eterologo in un elettrolita. A tal fine essi postularono, in alcune soluzioni di elettroliti, una modificazione del solvente analoga a quella che subisce il soluto (elettrolita) nella normalità dei casi.
L'A. con questa memoria portò, dunque, un significativo contributo all'elettrochimica: la nuova scienza delle reazioni chimiche provocate dalla corrente elettrica o produttrici, esse, di energia elettrica.
Dal 1837 al 1841, per i tipi della Stamperia reale in Torino, uscivano i quattro volumi della Fisica de' corpi ponderabili ossia Trattato della costituzione generale de' corpi del cavalier A. Avogadro. Nel tomo primo (1837) dedicato al re Carlo Alberto e presentato dall'A. come il primo compendio sistematico di fisica teorica che fosse apparso in Italia, è innanzi tutto esposta la classificazione delle scienze.
"Tutte le cognizioni umane possono ridursi a due grandi classi, cioè le Scienze Fisiche che si aggirano sulle cose sensibili, ossia sui corpi e sulle loro proprietà, e le Scienze Metafisiche, che esaminano la natura e le qualità degli enti che non cadono sotto i sensi, ma sono essi medesimi dotati d'intelligenza o di senso. Le Scienze fisiche, di cui soltanto dobbiamo qui occuparci, si soddividono in due parti che possono indicarsi coi nomi di Matematica e Fisica, prendendo quest'ultimo nome in un senso più ristretto che quello di Scienze fisiche ... Lasciando ora da parte la Matematica, vediamo quale sia la soddivisione più naturale della Fisica presa nel senso indicato, che è a un dipresso il più esteso che al nome di Fisica si possa attribuire. Essa è primieramente o generale o speciale; la prima di queste due parti esamina le proprietà, generali de' corpi qualunque, la seconda si aggira sopra i corpi particolari nel medesimo. La Fisica generale che è quella che più comunemente si indica, o almeno si indicava avanti questi ultimi tempi, col nome di Fisica semplicemente, comprende tre scienze che paiono essenzialmente tra loro distinte pel loro oggetto. Imperoché la prima di esse considera i corpi in massa, e facendo astrazione dalle molecole insengibili, e distinte di cui sono composti, e li riguarda, per quanto appartiene al suo principale oggetto, come perfettamente solidi, o perfettamente fluidi, e questa si distingue col nome di Meccanica; la seconda li considera quali realmente sono, come formati dalla riunione di tali molecole più o meno strettamente tra loro connesse secondo certe leggi, ma senza occuparsi delle diverse spezie di queste molecole, da cui risultano le diverse sostanze che in natura esistono, e questa è la Fisica presa in un senso più ristretto dei precedenti, e quale s'intende generalmente dai più moderni autori di Corsi di Fisica; la terza finalmente esamina quelle diverse spezie di molecole, ossia le diverse sorta di sostanze che dalla loro riunione si formano, e le leggi con cui le molecole eterogenee tra loro si uniscono, o si separano per la produzione di tali diverse sostanze, e questa parte si chiama Chimica. La Fisica propriamente detta tiene così il mezzo tra la meccanica, e la chimica, cosicché se altri volesse riservare il nome di Fisica alla scienza dei corpi sensibili, e impenetrabili, presa in tutta la sua generalità, e per opposizione alla Matematica, o almeno attribuirlo alla Fisica generale in cui le tre parti indicate sono comprese, potrebbe assegnare a questa parte separatamente il nome di Chimico-meccanica, poiché non pare esserle stato consacrato dall'uso alcun nome particolare e distinto, come pur sarebbe stato convenevole " ( ibidem, pp.V-VIII). La Fisica propriamente detta o chimico-meccanica si distingue in fisica dei corpi ponderabili e fisica dei corpi imponderabili ovvero dei fluidi, quali il calorico e l'elettrico. Brevemente occupandosi dei corpi imponderabili in quest'introduzione al Trattato, l'A. tuttavia accenna alla possibilità di conciliare la teoria dinamistica del calore con la teoria fluidistica: il fluido calorico, diffuso in tutto lo spazio, potrebbe comunicare il suo stato vibratorio alle molecole dei corpi. La Fisica ha anche una ripartizione speciale, conforme cioè alle categorie dei corpi particolari, che compongono l'universo. In tale accezione la fisica si distingue, secondo l'A., in fisica terrestre, e astronomia. La fisica terrestre si distingue, a sua volta, in organica e inorganica, e l'organica si suddivide in zoologia e botanica.
Questa classificazione dell'A. differisce in un punto saliente dalla quasi contemporanea classificazione di A. M. Ampère (Essai sur la philosophie des sciences, Paris 1834). Ampère procedeva a un'iniziale divisione della scienza cosmologica in discipline fisiologiche e discipline cosmologiche propriamente dette. Egli distingueva inoltre una fisica elementare e una fisica matematica. L'Ampère, insomma, sembrava voler rinunziare alla deduzione di tutte le scienze della natura da pochi assiomi comuni, e supporre che l'esperimento prescindesse dalla teoria. Se questo presupponeva l'Ampère, deve dirsi che era nel giusto l'A. il quale deduceva le diverse scienze da una comune assiomatica e teneva uniti esperimento e teoria in un'unica disciplina fisica o chimico-meccanica. L'assiomatica comune a tutte le scienze della natura, come l'A. la definì, sembra che sia affine al meccanicismo. "Quella qualità che distingue il corpo o materia, quale la Fisica lo considera, è l'impenetrabilità, cioè la proprietà per cui un corpo non può sussistere dove già se ne trova un altro, ossia per cui ciascun corpo esclude gli altri corpi dal luogo che esso occupa ... Ma il corpo considerato come impenetrabile ha poi anche un'altra proprietà, o dirò meglio capacità, che forma un oggetto amplissimo di ricerche pel Fisico, cioè la mobilità o capacità del moto; vale a dire il corpo può cessar successivamente d'occupare uno spazio che prima occupava, e da cui escludeva gli altri, e passare ad un altro spazio da cui li escluderà ancora, il che si dice muoversi o cangiar luogo. Ho indicata questa proprietà generale de' corpi col nome di mobilità, o capacità pel moto; poiché il moto stesso non solamente non è essenziale al corpo o materia, ma questa è per dir così in una perfetta indifferenza relativamente al moto, cosicché si richiede una causa esterna che si chiama forza, sia per produrre il moto, sia per distruggerlo o cangiarne la direzione, quando una volta il corpo lo ha ricevuto" (ibid., pp. VI s.).
La parte prima (tomi primo e secondo) del Trattato, Della costituzione de' corpi considerati ad una temperatura data, comprende quattro libri: libro primo Della costituzione de' corpi in generale, libro secondo Della costituzione de' corpi solidi in particolare, libro terzo Della costituzione de' corpi liquidi, libro quarto Della costituzione dei gaz o fluidi aeriformi. La parte seconda (tomi terzo e quarto), Della temperatura, e dell'influenza delle sue variazioni sulla costituzione de' corpi, comprende tre libri: libro primo Della temperatura considerata in se stessa, della sua misura, e del suo rapporto colle quantità di calorico, libro secondo Dei cangiamenti di volume e di forza elastica nei corpi per le variazioni di temperatura, e dell'influenza reciproca della dilatazione e compressione de' corpi sulla loro temperatura, libro terzo Dei cangiamenti d'aggregazione dei corpi prodotti dalle variazioni di temperatura, e reciprocamente.
Della sua ipotesi fondamentale l'A. parla nel paragrafo secondo: Relazione della densità dei fluidi aeriformi alla loro costituzione (Fisica de' corpi ponderabili..., tomo II, pp. 842-879) del capo terzo: Della densità o peso specifico dei diversi fluidi aeriformi sotto alla stessa temperatura e pressione del libro terzo del Trattato. E deve dirsi che queste sue pagine, con l'Essai ...del 18 11 e le Nouvelles considèrations ... del 1821, sono tra le insigni della scienza chimica nell'Ottocento. Mai come in questo paragrafo del Trattato il pensiero dell'A. s'era tradotto in forma coerente e chiara. L'intuizione, nucleo di tal pensiero, fu il nesso che poteva esservi tra la teoria daltoniana delle proporzioni determinate e la legge volumetrica del Gay-Lussac.
"Era già un principio, stabilito in chimica, principalmente pei lavori del sig. Dalton, che le combinazioni propriamente dette dei corpi tra loro, non hanno mai luogo che in proporzioni determinate, cosicché o non si conosce tra due corpi, per esempio, che una sola combinazione, in cui il peso relativo dei due componenti è fisso, o se la combinazione può farsi in più proporzioni, le dosi successive di uno dei corpi, con cui un altro può così chimicamente unirsi, hanno tra loro rapporti determinati, espressi da numeri molto semplici, e ordinariamente le dosi maggiori sono moltiple della minima di esse. La spiegazione di questa circostanza si presenta da se stessa; la combinazione chimica non essendo altro che l'unione di due o più molecole di diversa specie in una sola, che forma la molecola integrante del corpo composto, è chiaro che essa non può farsi che tra numeri di molecole espressi con un rapporto molto semplice, senza di che le molecole integranti diverrebbero d'una grossezza enorme, e che non si può supporre aver luogo in natura, e in generale è ovvio l'ammettere, che nelle combinazioni più ordinarie ciascuna molecola di uno dei componenti unisca a sé una, due o più molecole dell'altro ... Ora, per venire a quello che appartiene al nostro oggetto, il sig. Gay-Lussac ha fatto osservare, e si è quindi verificato in grandissimo numero d'esperienze fatte da lui e da altri chimici, che quando i corpi componenti sono gazosi, queste dosi determinate nelle combinazioni, corrispondono pure a volumi determinati, e aventi tra loro rapporti espressi da numeri semplicissimi, quando si prendono a temperatura e pressione uguale. Poiché dunque le dosi in peso, secondo cui le diverse combinazioni si fanno, rappresentano molecole o numeri determinati di molecole dei corpi che si combinano, bisogna necessariamente che i volumi che corrispondono a queste dosi rappresentino anche numeri di molecole, e le densità dei gaz abbiano qualche relazione alle masse di queste, espressa da numeri; cioè che o volumi uguali dei diversi gaz alla stessa temperatura e pressione contengano tutti un uguale numero di molecole, o ne contengano talvolta un numero uguale, talvolta il doppio, il triplo ecc. Ora non si potrebbe imaginare alcuna ragione, per cui la variazione della grossezza e qualità delle molecole, che è indefinita, dovesse far variare in maniera la distanza delle medesime, che il numero loro in un dato volume divenisse precisamente doppio, triplo, ecc. per le une di quello che è per le altre. Siamo dunque condotti ad ammettere con molta probabilità la prima supposizione, cioè che per un un dato volume il numero delle molecole integranti sia lo stesso, ossia che la distanza dei centri delle molecole sia costante per tutti i gaz presi a temperatura, e pressione uguale, e che perciò, come abbiamo detto, la loro densità in queste circostanze sia proporzionale alla massa delle loro molecole" (ibid., pp. 843-845). Proprio nel nome di questa intuizione fu giudicata l'ipotesi dell'A. dai chimici del tempo. "Molti chimici però ricusarono fin da principio di abbracciare questa unione della teoria delle proporzioni determinate, e di quella dei volumi in in una sola, e credettero dover distinguere la determinazione della molecola, o dell'atomo per alcune sostanze, da quella della loro densità osservata o presunta nello stato gazoso, e quindi il numero relativo di molecole da quello dei volumi gazosi, nelle loro combinazioni" (ibid., pp. 853 s.). Ma l'ipotesi dell'A. si mutò in principio allorché parti diverse della scienza chimica ricevettero, conformemente ad essa, una coerente spiegazione.
La pubblicazione del ponderoso trattato non interruppe l'attività scientifica dell'Avogadro. Si distinguono, tra gli scritti posteriori al 1841, la Note sur la nature... (1842) e la Note sur la nécessité de distinguer... (1849).
La Note sur la nature... è uno dei pochi scritti, che l'A. abbia dedicato a rivendicare la priorità del suo merito scientifico. Le ricerche sull'elettricità di M. Faraday, che nel 1831 cominciarono ad apparire sulle Philosophical Transactions, costituivano il fatto nuovo della scienza a cagione di due nuovi fondamentali concetti: il campo e l'induzione.
L'A. riassume con la solita chiarezza: "L'induction consiste, selon Mr. Faraday, dans un certain état de polarisation des particules du corps à travers lequel elle s'exerce, état dans lequel elles sont mises par l'action du corps électrisé, et par lequel elles prennent chacune, dans leurs points opposés, des électricités contraires. Cet état plus ou moins forcé des particules est ce qui constitue l'intensité de la charge: lorsqu'une bouteille de Leyde est chargée, ce sont les particules du verre interposé entre les deux armures qui se trouvent dans cet état, forcé de polarisation. La décharge est le retour des particules de cet état de tension à leur état naturel, toutes les fais que l'on permet aux forces électriques qui l'avait produit de s'exercer dans une autre direction. L'induction est d'autant plus facile à opérer, ou la charge moins intense pour une quantité donnée d'électricité répandue sur une surface aussi donnée, que la distance entre le corps électrisé et le corps qui subit l'induction, ou l'épaisseur de la couche isolatrice interposée, est moindre, car les particules qui composent cette couche étant dans un état de contrainte, il est naturel de penser que moins il y a de particules intermédiaires mises dans cet état, moins la resistance qu'elles opposent à la charge doit être grande" (ibid., p.103).
L'A. riconosce l'originalità delle esperienze del Faraday, ma afferma essere cosa non scevra d'interesse "pour l'histoire de la science" (p. 104) che egli rivendichi a sé la priorità del concetto. L'A. infatti, nelle Considérations...del 1806 e nel Second mémoire... dell'anno successivo, aveva definito la nozione di dielettrico polarizzato. Ma il passo più importante della Note è l'ultimo: in esso l'A. afferma senza ambagi che, se si accoglievano i risultati sperimentali del Faraday, si doveva ritenere l'etere libero - o spazio vuoto - sede di perturbazioni elettriche. Una verità che tardò a farsi valere prima del Treatise on Electricity and Magnetism di J. C. Maxwell (1873), e che fu intuita dall'A. e tradotta in lucidi asserti.
"J'ajouterai seulement ici une réflexion que les expériences de Mr. Faraday, sur la capacité de l'air et des gaz pour recevoir la charge électrique, me suggèrent naturellement. Ces expériences paraissant prouver que cette capacité est la même dans tous les gaz, et dans l'air aussi raréfié que l'on veut, que dans l'air pris à sa pression ordinaire, on en peut conclure que la charge ou l'induction peut avoir lieu même à travers un espace vide d'air, abstraction faite de la facilité avec laquelle la décharge s'y opère, et que, par conséquent, on doit admettre que la modification qui la constitue, s'applique à l'éther même qu'on peut concevoir répandu dans le vide, et qu'elle n'a peut-être lieu dans les corps pondérables mêmes, qu'en raison de l'éther plus ou moins condensé autour de leurs molécules, d'où résulterait leur différente capacité spécifique d'induction, constatée par Mr. Faraday" (ibid., p. 110).
La Note sur la nécessité de distinguer... è uno dei testi più concisi e chiari dell'Avogadro. La necessità e l'utilità di distinguere la molecola integrante - ovvero la molecola, secondo l'odierna terminologia - dall'equivalente chimico avevano sempre costituito uno dei temi precipui delle disamine teoriche dell'Avogadro. L'equivalente chimico di uno stesso elemento varia, se varia la valenza dell'elemento; è costante, invece, la quantità che corrisponde al peso molecolare.
È inutile notare, poi, che l'equivalente chimico dell'un elemento è diverso da quello dell'altro. L'A. passa indi a considerare il problema dei cosiddetti volumi atomici. Come era calcolato il volume atomico (molecolare)? La maggior parte degli autori avevano ritenuto che il volume atomico (molecolare) degli elementi solidi o liquidi, fosse espresso dal rapporto dell'equivalente chimico e della densità. A ciò l'A. opponeva un coerente ragionamento deduttivo, fondato sulla sua ipotesi. I volumi atomici (molecolari) di tutti gli elementi allo stato gassoso, riferiti alla loro molecola integrante, devono essere uguali in uguali condizioni di pressione e temperatura, se un volume dato di gas differenti contiene l'identico numero di molecole. Ma da ciò non segue "que ceux de ces mêmes corps à l'état solide ou liquide doivent l'être aussi, à cause de l'influence que peut y exercer en cet état l'attraction moléculaire, tandis que cette influence paraît devenir insensible à la distance où des molécules se trouvent dans l'état gazeux, la force répulsive du calorique ou autre corps impondérable interposé entre elles pouvant seule s'y manifester. Néanmoins il est naturel de croire, que la différence de volume atomique ne peut être très-grande, même à l'état solide, pour les corps qui se rapprochent par leurs propriétes chimiques, et que celle qui peut y avoir lieu doit dépendre de ces propriétés mêmes; et ces propriétés doivent avoir principalement leur source dans leur qualité électrochimique plus ou moins positive ou negative, qualité qui règle toutes leurs affinités" (ibid., pp. 287 s.).
Il sistema dei volumi atomici (molecolari) proposto dall'A. differiva, dunque, da ogni altro, perché in esso si teneva conto della vera molecola, pluriatomica, e inoltre perché il volume atomico (molecolare) dell'elemento era collegato al posto che l'elemento occupa nella scala elettrochimica. Il valore del rapporto tra i volumi atomici degli elementi sarebbe, secondo l'A., prossimo al valore del rapporto tra i loro numeri affinitari, elevati alla terza potenza.
La legge che porta il nome dell'A. fu da questi enunciata fin dall'inizio dell'Essai pubblicato nel 1811: essa discendeva tanto ovviamente dai risultati volumetrici di J.-L. Gay-Lussac in particolare, e dalle numerose esperienze sui gas di A.-L. Lavoisier, P-S. Laplace e J. Dalton, note già dall'inizio dell'800, che viene da chiedersi come mai non fosse già stata intuita da altri chimici del tempo. S. Cannizzaro, convinto sostenitore del merito dell'A. -, ricorda come, all'inizio dell'800, le diverse teorie delle reazioni chimiche siano state molto vicine ad accordarsi nella soluzione, che sembrava più ovvia. Lo stesso J.-L. Gay-Lussac, nell'esporre i suoi risultati sperimentali, mise l'accento sulle comuni caratteristiche possedute da molte sostanze allorché si trovano allo stato gassoso: le stesse leggi ne regolano il volume, la temperatura, la pressione, e ciò faceva pensare che la quantità e non la qualità ne determinasse il comportamento. Per questo si può forse ammettere l'indipendenza dell'enunciazione che, in altra forma e con la medesima sostanza concettuale, faceva Ampère della teoria di Avogadro. Ma, lungi dal togliere merito all'A. si può dire che ciò ne aggiunga, poiché egli seppe, con pura forza logica, valicare gli ostacoli che ad altri, come al Dalton, sembravano insuperabili. A convalidare una supposizione che non aveva basi sufficientemente forti nell'esperienza: l'egual numero di molecole in eguali volumi gassosi alla stessa temperatura e alla stessa pressione, egli ne costruiva un'altra che la completava: la distinzione di atomo e molecola, e, comparando queste due ipotesi ai risultati delle esperienze, egli riusciva a trovarne sempre più numerose conferme.
L'A. era rimasto colpito da un risultato sicuro, ma non bene interpretato, dei lavori del Gay-Lussac: composti, che si formano allo stato gassoso, hanno volumi che stanno in rapporto semplice con quelli dei componenti; essi sono, cioè, multipli o sottomultipli piccoli ed esatti gli uni degli altri. Ma tali volumi in sostanza sono l'espressione della quantità di molecole che partecipano alla reazione; considerando uguali le condizioni di ambiente - pressione, temperatura - è facile pensare che in uno stesso volume esista uno stesso numero di molecole, così che, parlando di volumi, noi parliamo di molecole moltiplicate per uno stesso coefficiente. La reazione diventa quantitativamente esatta.
Dire che in volumi uguali, in condizioni di pressione e temperatura uguali, esiste ugual numero di molecole, implica l'affermazione che le molecole si trovano tutte alla stessa distanza tra di loro. Se non fosse vero il principio dell'A., il rapporto tra le distanze molecolari dei diversi gas dovrebbe avere un valore tale da dare poi un risultato semplice, qual è quello dei rapporti in volume, ottenuto dal Gay-Lussac. Ma ciò è altrettanto improbabile: assai più coerente ai risultati del Gay-Lussac è la ipotesi dell'Avogadro.
Il problema delle distanze tra le molecole di un gas preoccupava non poco l'A. poiché allora si concepiva il calore o "calorico" come un fluido, che circondasse le particelle materiali. A riguardo dei calori specifici dei diversi gas si congetturava, quindi, che intorno alle molecole dei gas ci fosse un "alone" più o meno grande di calorico: e ciò, si capisce, poteva influire sulle distanze. Ma l'A. supponeva giustamente una tale distanza di una molecola dall'altra, da permettere qualsiasi distribuzione di calorico: egli credeva inoltre che l'alone fosse uguale per tutti i gas, variando soltanto la densità del calorico stesso. Su quest'ultimo punto il Dalton aveva idee diverse - il chimico inglese pensava che la quantità di calorico fosse uguale, ma l'alone più o meno allargato secondo la densità - e sia per ciò sia per quel che è detto nel seguito, egli non poté giungere all'espressione della teoria formulata dall'Avogadro. La più importante obiezione alla teoria dell'A. si fondava su alcune particolari esperienze: perché il numero di molecole contenute in volumi uguali di gas diversi - alla stessa temperatura e alla stessa pressione - è uguale, un gas composto dovrebbe avere sempre un volume uguale a quello del gas, che entra nella combinazione col volume più piccolo. Ma tale fatto spesso non si verifica: da un volume di ossigeno e due volumi di idrogeno abbiamo due volumi di acqua. Donde è venuto l'ossigeno di cui è costituito il secondo volume di acqua? Si dovrebbe ammettere una divisione in due della molecola dell'ossigeno elementare: divisione inconcepibile allora, perché non si osava rinunziare al presupposto che gli elementi avessero molecole indivisibili ovvero, in senso letterale, atomiche. All'A. ciò non parve assurdo: ed ecco la seconda ipotesi, che rese la sua costruzione saldissima. L'A. distinse le molecole semplici o parziali da quelle integranti - le molecole dagli atomi, usando l'attuale terminologia - anche nei corpi semplici. Ottenendosi da questa nuova ipotesi la nozione della pluriatomicità della molecola di un elemento, accade di poter spiegare la combinazione di due gas, che sia avvenuta con aumento additivo del volume dei gas composto rispetto ai volumi dei componenti - fatto che potrebbe far pensare al formarsi di un semplice miscuglio - e ogni altra relazione volumetrica tra il gas composto e i componenti.
La teoria dell'A. permetteva di calcolare il peso molecolare di molti composti che si formano allo stato gassoso e, indirettamente da questo, anche quello di altre sostanze: i rapporti tra masse di volumi essendo null'altro che rapporti tra masse di molecole. Bastava fissare una molecola-campione, avente come peso l'unità, per ottenere il peso molecolare di ogni altro elemento o composto. Per di più, tra le formule di un composto che allora si ipotizzavano, si poteva con questo metodo sceglierne una, indipendente dalla particolare reazione chimica, la quale avesse consentito di definirla. Nell'ultima parte della fondamentale memoria del 1811, l'A. infatti corresse i pesi molecolari di molte sostanze conosciute, e ne stabilì nuove formule che, rispetto alle formule proposte dal Dalton per le sostanze corrispondenti, molto più somigliano alle attuali. L'A. confermò nei composti gassosi la validità della teoria delle proporzioni fisse, dovuta a J. Dalton e J.-L. Proust. L'A. ritenne probabile che le sostanze avessero la medesima costituzione nello stato solido e liquido, ma non escluse, secondo quanto ancora sosteneva C.-L. Berthollet, una diversa proporzione dei componenti la molecola nei su detti stati. L'A., infatti, considerava fondamentale il fattore "distanza tra le molecole integranti". Tale distanza, molto grande nei gas, annulla le reciproche influenze delle entità molecolari, mentre, riducendosi fortemente nei liquidi e nei solidi, essa non vieta più tali reciproche influenze e, dunque, non garantisce la regolarità e costanza delle proporzioni dei singoli elementi. La cautela si giustificava nell'A. perché la suateoria attribuiva alla molecola e all'atomo un significato generale nella costituzione della materia. Il Proust e il Dalton sottintendevano la presenza di minime quantità indivisibili degli elementi, combinatesi tra loro secondo rapporti costanti; ma si era riusciti a darne la prova soltanto con gli equivalenti, che spesso però mutavano da una reazione all'altra.
L'A. manifesta spesso la tendenza a correlare le diverse caratteristiche delle sostanze chimiche e specialmente di quelle allo stato gassoso. Con questa tendenza dell'A. all'unità e alla sintesi si spiegano le sue numerose ricerche sul calore specifico dei gas, sull'acidità e sull'alcalinità: fenomeni studiati per sé e nei loro reciproci rapporti.
L'A. fu attratto dalle possibilità di studio che offre lo stato gassoso della materia: se è vero che la sua ipotesi, come invece da più di un chimico fu creduto, non scaturì da riflessioni sulle leggi fisiche dei gas trovate da R. Boyle, E. Mariotte e J.-L. Gay-Lussac, ma dalle esperienze chimiche sulle sostanze gassose compiute dallo stesso J.-L. Gay-Lussac, è anche certo che l'ipotesi dell'A. costituì una convincente giustificazione delle leggi fisiche dei gas. Le sostanze, in questo stato di estrema rarefazione, perdono alcune delle qualità loro, probabilmente dovute alla vicinanza dell'una all'altra molecola, ed il confronto degli elementi chimici diventa più semplice, poiché essi sono ridotti, per così dire, alla loro natura essenziale. L'A., attenendosi alla teoria fluidistica, immaginò che il calore specifico fosse dipendente dalla affinità di ciascun gas per il fluido calorico; ed anche in questa materia la teoria dell'A. portò a una semplificazione, potendo i fenomeni essere spiegati al livello molecolare, secondo le caratteristiche delle diverse molecole. L'A. ottenne una relazione abbastanza convincente tra i calori specifici dei gas componenti e quelli dei gas derivati.
Le osservazioni sulle proprietà acide od alcaline degli elementi furono dall'A. esposte in vari periodi della sua attività scientifica. Già erano note all'A. le sostanze che noi chiamiamo indicatori:egli ricorda infatti che il pigmento blu dei vegetali, posto a contatto con diverse sostanze, diviene rosso o verde o rimane inalterato. L'A. riunì le sostanze in un'unica scala, che ha nel gradino più alto l'ossigeno e in quello più basso l'idrogeno; in tale scala ogni sostanza è più acida od ossigenica di quella che segue, e meno di quella che precede. Interessa notare qui il parallelismo che l'A. avverte esservi tra le proprietà acide, neutre o alcaline e le proprietà elettriche, confermando quanto del resto aveva già scritto H. Davy nel 1807. L'A. accenna ancora alla combinazione chimica come ad una attrazione tra sostanze acide ed alcaline, cioè ancora tra sostanze aventi cariche elettriche di segno opposto.
L'A. non si tenne pago di avere correlato le proprietà chimiche e le proprietà elettriche; pensò di poter correlare le elettriche e le termiche, supponendo che il calore specifico dipendesse da un'affinità dell'elemento per il fluido calorico: affinità decrescente nei diversi elementi a seconda della loro crescente ossigenicità.Queste ultime vedute dell'A. si resero incompatibili con la teoria dinamistica del calore, vittoriosa sulla fluidistica.
Le Nouvelles considérations...devono essere considerate, dal punto di vista della durevole importanza scientifica, come la più importante memoria dell'A., poiché in esse egli ripete, esponendola da nuovi punti di vista, la sua teoria e insiste sulla necessità di collegare i risultati delle esperienze sulle combinazioni gassose del Gay-Lussac con la teoria delle proporzioni fisse. L'A. paragona spesso le sue vedute con le argomentazioni del Berzelius, che considera il chimico più illustre del tempo: ci si accorge così quanto sia stato simile il pensiero dell'uno a quello dell'altro, e come forse la maggior capacità di semplificazione e chiarezza dell'A., cui d'altra parte si rimproverò l'esperimento meno felice, gli abbia ottenuto il sicuro possesso dell'assiomatica chimica. Il Berzelius ammetteva la possibilità di un rapporto tra le esperienze sulle combinazioni volumetriche e la teoria daltoniana delle proporzioni fisse, ma riteneva troppo poco numerosi i casi di cui si era a conoscenza, per estrarne una regola generale. L'A. vinse l'esitazione, essendo certo che altri gas, quali il cloro e l'azoto, sono elementi e non composti, e potendo, dunque, avvalersi, come di dati sicuri, delle esperienze eseguite sui composti dei due gas su detti. Il Berzelius era convinto che la determinazione dei pesi molecolari attraverso i rapporti tra le densità di volumi uguali di gas fosse da preferirsi alla determinazione mediante il sistema dei pesi equivalenti. L'A. aveva appunto sostenuto, fin dal principio, che il peso di volumi di gas che si combinano in determinate condizioni di esperienza è costante, mentre il peso proporzionale è sempre in relazione a un determinato composto e può variare, se un elemento si combina con diversi altri. È inoltre sempre possibile che si scoprano nuovi composti, nei quali il peso proporzionale di un elemento sia minore, diventando così necessario di considerarlo una frazione di quel peso, che prima era stato definito indivisibile. L'A. ammise che i rapporti volumetrici nelle combinazioni gassose potessero variare: volumi diversi di uno stesso elemento possono combinarsi con un volume fisso di un secondo elemento, i volumi diversi essendo frazioni l'uno dell'altro. Ma tale fatto, se smentiva la concezione della molecola atomica ovvero indivisibile, si conciliava invece con l'ipotesi dell'A., che la molecola fosse costituita di atomi e, dunque, divisibile. Il Berzelius si era avvicinato all'idea della divisibilità molecolare ma, per spiegare il raddoppiamento del volume di un gas composto rispetto a quello di un componente - quando questo accadeva - si riferiva a singoli esempi, cercando di ognuno la particolare spiegazione e proponendo ipotesi alquanto complicate.
Nelle Nouvelles considérations... l'A. integrò le leggi del Gay-Lussac affermando che, quando si uniscono volumi eguali di gas, il volume del composto non subisce contrazioni e che, quando i gas reagenti hanno volumi diversi, il volume derivato è doppio di quello del gas che entra nella combinazione con il volume più piccolo (si pensi ai processi reattivi dai quali si formano l'acqua dall'ossigeno e dall'idrogeno e l'ammoniaca dall'idrogeno e dall'azoto). Il Berzelius, a questo proposito, aveva enunziato la regola che volumi uguali non si contraggono, mentre da un volume più due volumi si hanno due anziché tre volumi derivati: ciò al solito, è un modo di vedere più particolare che quello dell'Avogadro.
Un altro durevole contributo dette l'A. alle conoscenze fisiche con le sue riflessioni "sullo stato di un corpo isolante che si trovi tra superfici dotate di cariche elettriche opposte". Svolgendo il ragionamento in modo piano e nel consueto modo raffigurativo l'A., ancor prima del Faraday, suppose che tale corpo coibente non si dovesse considerare estraneo alle correnti elettriche in esso trasmesse, come allora si pensava, bensì costituito di infiniti sottilissimi strati, elettrizzantisi per induzione, ognuno con i due tipi di cariche elettriche affacciate ai margini: l'induzione elettrica avverrebbe, dunque, per polarizzazione del dielettrico. Ed è caratteristico dell'A. il riportare anche questi fenomeni al livello molecolare. Mentre attendeva a queste ricerche di elettrologia teorica, l'A. si dedicò alla costruzione di uno strumento capace di misurare piccole correnti voltiane: il cosiddetto voltimetro moltiplicatore.
Interessante è la Note sur la nécessité de distinguer..., del 1849, perché apporta nuova chiarezza alle tesi fondamentali dell'Avogadro. Tale nota verte, infatti, sulla differenza tra molecola integrante ed equivalente chimico ossia, con gli attuali termini, tra la molecola e quella quantità che risulta dal peso molecolare diviso la valenza. Il tema è introdotto ricordando ciò che allora si riteneva essere il volume atomico (molecolare), solido e liquido dei vari corpi noti. L'A. cerca di provare che nei corpi semplici la distanza tra le molecole è in relazione al posto occupato dall'elemento nella serie elettrochimica: gli elementi più elettronegativi hanno il minor volume atomico mentre, andando verso gli elementi elettropositivi, la distanza tra le molecole aumenta, ed aumenta di conseguenza anche il volume atomico. Alle ricerche sui volumi atomici, che non hanno però dato sicuri risultati, si dedicò particolarmente nel secolo XIX un allievo di J. Liebig, H. F. M. Kopp.
Opere: Essai analytique sur l'électricité,Torino, Arch. d. Accad. delle Scienze, memoria ms., 1803; Considérations sur la nature des substances connues sous le nom de sels métalliques et sur l'ordre de combinaisons auquel il paraît le plus convenable de les rapporter, ibid., memoria ms., 1804; Considérations sur l'état dans lequel doit se trouver une couche d'un corps non-conducteur de l'électricité, lorsqu'elle est interposée entre deux surfaces douées d'électricités de différente espèce,in Journal de physique, de chimie, d'histoire naturelle et des arts, LXIII (1806), pp. 450-462; Second mémoire sur l'électricité, ou suite des considérations sur l'état où se trouve une couche de corps isolateurs interposée entro deux surfaces douées d'électricité d'espèce contraire, ibid., LXV (1807), pp. 130-145; Idées sur l'acidité et l'alcalinité, ibid., LXIX (1809), pp. 142-148; Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons, ibid., LXXIII (1811), pp. 58-76; Réflexions sur la théorie électro-chimique de M. Berzelius, in Annales de Chimie, LXXXVII (1813), pp. 286-292; Mémoire sur les masses relatives des molécules des corps simples, ou densités présumées de leur gaz, et sur la constitution de quelquesuns de leurs composés, pour servir de suite à l'Essai sur le même sujet, publiè dans le "Journal de Physique", juillet 1811, in Journal de physique, de chimie, d'histoire naturelle et des arts, LXXVIII (1814), pp. 131-155; Note additionelle, ibid., pp.155-156; Memoria sul calorico specifico de' gaz composti paragonato a quello de' loro gaz componenti,in Bibl. Ital., I(1816), t. IV, pp. 478-491; Continuazione e fine della Memoria sul calorico specifico de' gaz composti paragonato a quello dei loro gaz componenti, ibid., II(1817), t. V, pp. 73-87; Osservazioni sulla legge di dilatazione dell'acqua pel calore, in Giornale di Brugnatelli, I(1818), pp. 351-377; Memoria sopra la relazione che esiste tra i calorici specifici e i poteri refringenti delle sostanze gazose, in Mem. d. Soc. ital. d. scienze residente in Modena, XVIII (s. a.), Fascicolo primo delle Memorie di Fisica, pp. 153-173: la memoria dell'A. fu presentata il 4 ott. 1817; Memoria sulla determinazione delle quantità di calorico che si sviluppano nelle combinazioni, per mezzo de' poteri refringenti dei componenti, e de' composti, ibid., pp.174-182: la memoria dell'A. fu presentata il 14 ott. 1817; Osservazioni sulla forza elastica del vapore acqueo a diverse temperature, in Giornale di fisica, chimica e storia naturale, II(1819), pp. 187-199; Memoria sulle leggi della dilatazione de' diversi liquidi pel calore, ibid., pp. 416-427; Memoria sopra lo stabilimento d'una relazione tra la densità e la dilatazione de' liquidi e la densità de' vapori che essi formano, ibid., pp.443-456; Memoria sulla legge della dilatazione del mercurio per il calore, ibid., III(1820), pp. 24-38; Nouvelles considérations sur la théorie des proportions déterminées dans les combinaisons, et sur la détermination des masses des molécules des corps, in Mem. d. R. Accad. d. Scienze di Torino, XXVI(1821), pp. 1-162; Mémoire sur la manière de ramener les composés organiques aux lois ordinaires des proportions déterminées, ibid., pp.440-506; Nuove considerazioni sulle affinità de' corpi pel calorico, calcolate per mezzo de' loro calori specifici, e de' loro poteri refringenti allo stato gazoso, in Mem. di matematica e di fisica d. Soc. ital. d. Scienze residente in Modena, Parte contenente le Memorie di fisica, XIX (1823), pp. 83-137; Mémoire sur la construction d'un voltimètre multiplicateur, et sur son application à la détermination de l'ordre des métaux rélativement à leur électricité par contact,in Mem. d. R. Accad. d. Scienze di Torino, XXVII(1823), pp. 43-82; I.er Mémoire sur l'affinité des corps pour le calorique et sur les rapports d'affinité qui rn résultent entro eux, ibid., XXVIII(1824), pp. 1-97; Note additionelle au n. 5 de la I.ère Section du Mémoire précédent, ibid., pp.98-122; Estratto di diverse Memorie sulle affinità de' corpi pel calorico, e sulle relazioni d'affinità che ne risultano tra loro, dedotte dalle osservazioni de' calorici specifici e de' poteri refringenti delle sostanze gazose, congiunte alle considerazioni chimiche,in Giornale di fisica, chimica e storia naturale, VII(1824), pp. 427-437; II.ème Mémoire sur l'affinité des corps pour le calorique et sur les rapports d'affinité qui en résultent entro eux, in Mem. d. R. Accad. d. Scienze di Torino, XXIX(1825), pp. 79-162; Osservazioni sopra un articolo del "Bollettino delle Scienze" del signor B. di Férussac, relativo alle Memorie sull'affinità de' corpi pel calorico e sui rapporti di affinità che ne risultano tra loro,in Giornale di fisica, chimica e storta naturale, VIII(1825), pp. 432-438; Sur la densité des corps solides et liquides comparée avec la grosseur de leurs molécules et avec leurs nombres affinitaires, ibid., XXXI(1827), pp. 1-41; Note additionelle au Mémoire précédent, ibid., pp.42-94; Sur les nombres affinitaires ou détermination des rapports électro-chimiques des corps, in Bulletin des Sciences, VII(1827), pp. 129-142; Comparaison des obsorvations de M.r Dulong sur les pouvoirs réfringens des corps gazeux avec les formules de relation entro ces pouvoirs et les affinités pour le calorique déduites des chaleurs spécifiques, in Mem. d. R. Accad. d. Scienze di Torino, XXXIII(1829), pp. 49-111; Note additionelle, ibid., p. 112; Remarques sur la loi de la force élastique de l'air par rapport à sa densité dans le cas de compression sans perte de calorique, et sur celle de la chaleur spécifique de l'air par rapport à la température et à la pression, ibid., pp.237-274; Note sur la relation entro les chaleurs spécifiques des gaz composés, et celles de leur gaz composants, qui résulte des observations de M. Dulong, in Bulletin des Sciences, XIII(1830), pp. 211-217; Mémoire sur les pouvoirts neutralisans des différens corps simples déduits de leurs proportions en poids dans les composés neutres qui en sont formés, in Mem. d. R. Accad. d. Scienze d. Torino, XXXIV(1830), pp. 146-216; Mémoire sur la force élastique de la vapeur du mercure à différentes températures, ibid., XXXVI(1833), pp. 215-285; Memoria sui calorici specifici de' corpi solidi e liquidi, in Mem. di matematica e di fisica d. Soc. Ital. d. Scienze residente in Modena, XX (s. a.), Fascicolo secondo delle Memorie di Fisica, pp. 451-586; la memoria dell'A. fu presentata l'8 maggio 1832; Nouvelles recherches sur la chaleur spécifique des corps solides et liquides,in Annales de chimie et de physique, LVII(1834),pp. 113-48; Nouvelles recherches sur le pouvoir neutralisant de quelques corps simples, in Mem. d. R. Accad. d. Scienze di Torino, XXXIX (1836),pp. 57-154; Expériences sur quelques points douteux relatifs à l'action capillaire, ibid., XL(1838),pp. 191-280; Mémoire sur les rapports entre le pouvoir conducteur des liquides pour les courans électriques et la décomposition chimique qu'ils en éprouvent, ibid., s. 2, I (1839), pp. 179-217; Note sur la chaleur spécifique des différens corps, principalement à l'état gazeux,in Bibliothèque Universelle de Genève,n. s., XXIX(1840),142-154; Sui diversi gradi della facoltà elettro-negativa e elettro-positiva de' corpi semplici, in Annali di Fisica e Chimica, I (1841),pp. 157-162; Note sur la nature de la charge électrique, in Archives de l'Electricité. Supplément à la Bibl. Univ. de Genève, II (1842),pp. 102-110; Maniera di misurare l'umidità dell'atmosfera, in Annali di Fisica e Chimica, IX(1843), pp. 59-69; Saggio di teoria matematica della distribuzione dell'elettricità sulla superficie dei corpi conduttori nell'ipotesi dell'azione induttiva esercitata dalla medesima sui corpi circostanti, per mezzo delle particelle dell'aria frapposta,in Mem. di matematica e di fisica d. Soc. Ital. d. Scienze residente in Modena, XXIII(1844), Parte contenente le Memorie di fisica, pp. 156-184; Proposizione d'un nuovo sistema di nomenclatura chimica, ibid. pp. 260-304; Mémoire sur les volumes atomiques et sur leur relation avec le rang que les corps occupent dans la serie électro-chimique, in Mem. d. R. Accad. d. Scienze di Torino, s. 2, VIII (1846),pp. 129-193; Mémoire sur les volumes atomiques des corps composés, ibid., pp. 293-532; Note sur la nécessité de distinguer les molécules intégrantes des corps de leurs équivalents chimiques dans la détermination de leurs volumes atomiques,in Bibl. univ. de Genève, XI (1849), pp. 285-298; III.ème Mémoire sur les volumes atomiques. Determination des nombres affinitaires des différents corps élémentaires par la seule considération de leur volume atomique et de celui de leurs composés, in Mem. d. R. Accad. d. Scienze di Torino, s. 2, XI (1850),pp. 231-323; Sopra un sistema di nomenclatura chimica. II. Memoria, in Mem. di matematica e di fisica d. Soc. Ital. d. Scienze residente in Modena, XXIV(1850), Parte seconda, pp. 166-211; IV.ème Mémoire sur les volumes atomiques. Determination des volumes atomiques des corps d leur température d'ébullition; nombres affinitaires qui s'en déduisent pour quelques-uns des corps élémentaires, in Mem. d. R. Accad. d. Scienze di Torino, s. 2, XII (1852),pp. 39-122; Mémoire sur les conséquences qu'on peut déduire des expériences de M. Regnault sur la loi de compressibilité des gaz, ibid., s. 2, XIII(1853),pp.171-242; Fisica de' corpi ponderabili ossia Trattato della costituzione generale de' corpi, voll. 4, Torino 1837-1841.
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