Le Molecole

«Si propone di adottare concetti diversi per molecola e atomo, considerando molecola la quantità  più piccola di sostanza che entra in reazione e che ne conserva le caratteristiche fisiche, e intendendo per atomo la più piccola quantità  di un corpo che entra nella molecola dei suoi composti». Così il chimico palermitano Stanislao Cannizzaro (1826-1910), professore dell’Università  di Genova, cercò di chiarire la differenza tra atomo e molecola. Cannizzaro si rifaceva alle fondamentali idee formulate quasi 50 anni prima da un fisico e chimico torinese: Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro conte di Quaregna e di Cerreto (1776-1856). Dopo studi in filosofia e giurisprudenza, Avogadro si dedicò alle scienze naturali. Fu professore di matematica e fisica e ricoprì la prima cattedra di fisica sublime a Torino.Nel 1808 Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), professore di fisica e chimica alla Sorbona, enunciò una legge che regolava il comportamento degli elementi gassosi che si combinavano tra loro. Gay-Lussac osservò che i rapporti tra i loro volumi erano sempre esprimibili mediante numeri interi. Tali rapporti non si conciliavano però con quelli previsti da Dalton, la cui teoria atomica aveva tuttavia riscosso ampi successi nella razionalizzazione delle leggi ponderali.
Avogadro riuscì a risolvere lo spinoso problema nel 1811, con una teoria tanto semplice quanto geniale. Anziché considerare gli elementi gassosi costituiti da singoli atomi (come riteneva Dalton), Avogadro ipotizzò che essi fossero costituiti da coppie di atomi legati, ovvero da molecole biatomiche (il termine molecola deriva dal latino moles che significa piccola quantità ). Inoltre ipotizzò che volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, contenessero lo stesso numero di molecole. Quest’ultima ipotesi è nota oggi con il nome di “principio di Avogadro”. La proporzionalità  diretta tra il volume di un gas e il numero delle sue molecole consentiva di interpretare i rapporti di combinazione tra i volumi in termini di rapporti tra i numeri di atomi dei due elementi all’interno della molecola del composto ottenuto. Queste semplici ipotesi, che costituiscono la teoria molecolare di Avogadro, permettevano di interpretare efficacemente i dati di Gay-Lussac e, al tempo stesso, di salvare, completandola e migliorandola, la fruttuosa teoria atomica di Dalton. Inoltre come ebbe a dire lo stesso Avogadro: «I rapporti fra i pesi di volumi eguali ci danno la densità , dunque le densità  dei gas sono proporzionali ai pesi delle molecole». Affermazione che suggeriva un pratico metodo per determinare le masse molecolari e atomiche relative delle varie sostanze allo stato gassoso. Il valore della massa molecolare espresso in grammi viene oggi definito mole e contiene un numero fisso di molecole chiamato costante di Avogadro.
Come dicevamo, ci vollero cinquant’anni affinché la teoria molecolare di Avogadro si affermasse. Oggi rappresenta una teoria consolidata, fondamento di tutte le scienze chimico-fisiche. Naturalmente non esistono solo molecole biatomiche, ma anche molecole più complesse costituite anche da migliaia di atomi (macromolecole). La definizione che ne diede Avogadro conserva ancora oggi la sua piena validità .
*Chimico e Divulgatore Scientifico

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