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Il XIX secolo
3.1 John Dalton
Agli inizi del secolo XIX i tempi erano ormai maturi affinché la teoria atomica si imponesse definitivamente in campo scientifico. Già alla fine del XVIII secolo l'atomismo godeva di grande diffusione tra filosofi della natura, che lo utilizzavano per spiegare molti fenomeni chimici e fisici. Ciò che mancava all'ipotesi atomica per diventare una vera e propria teoria scientifica era, tuttavia, un valido supporto sperimentale. Le conferme sperimentali di cui l'ipotesi atomica aveva bisogno provennero, proprio agli inizi dell'800, dalla più giovane delle scienze della natura: la chimica. Nata, come scienza autonoma, a cavallo tra il XVII e il XVIII secolo, la chimica aveva fatto rapidi progressi. Agli inizi del XIX secolo erano stati efficacemente chiariti molti concetti basilari quali quello di elemento, di composto, di miscuglio e di reazione chimica. Inoltre erano state scoperte le leggi fondamentali che regolano le trasformazioni chimiche: la legge della conservazione della massa e le principali leggi stechiometriche. I dati sperimentali della chimica da un lato e l'ipotesi atomica dall'altro attendevano dunque un'intuizione geniale che cercasse di metterli in reciproca relazione. La geniale intuizione nacque nella mente del chimico e fisico inglese John Dalton (1766-1844) [F] .
Nei primi anni dell'800, Dalton, occupandosi di problemi meteorologici, cercava di razionalizzare alcuni comportamenti dei gas. Studiando le proprietà delle miscele gassose, tra il 1801 e il 1802, scoprì la famosa legge delle pressioni parziali e cercò di interpretarla in termini atomistici. Dalton ipotizzò che gli atomi di un elemento fossero tutti uguali tra loro, ma diversi da quelli degli altri elementi. In particolare ipotizzò che gli atomi dei diversi elementi fossero caratterizzati da differenti pesi atomici. Dalton cercò di applicare le sue ipotesi per chiarire il meccanismo di formazione di un composto. Evidentemente, nella combinazione di due o più elementi, i loro atomi si univano per dar luogo ad un "atomo composto" il cui peso era costituito dalla somma dei singoli pesi atomici. Con queste ipotesi, Dalton riuscì a fornire una corretta interpretazione dei numerosi dati sperimentali della stechiometria. Inoltre riuscì pure a calcolare i pesi atomici relativi all'idrogeno di numerosi elementi. La prima tabella dei pesi atomici relativi comparve nel suo giornale di laboratorio il 6 settembre 1803. Sulla base delle sue ipotesi, Dalton riuscì anche a prevedere teoricamente la legge delle proporzioni multiple, che regola i rapporti quantitativi di due elementi in grado di originare due o più composti. Nel 1804 si ebbe una conferma sperimentale della legge delle proporzioni multiple studiando la composizione del metano e dell'etilene. Nel 1808 Dalton pubblicò la prima parte dell'opera "New system of chemical philosophy", i cui delineava i tratti caratteristici della propria teoria atomica. L'esposizione della teoria venne ulteriormente perfezionata in due successive parti pubblicate rispettivamente nel 1810 e nel 1827 [F] .
Il successo ottenuto nella razionalizzazione di un così elevato numero di osservazioni sperimentali fece sì che la teoria di Dalton venisse accolta con favore dal mondo scientifico contemporaneo. Illustri chimici, quali ad esempio William Wollaston (1766-1828), divennero fautori della nuova teoria atomica. Non mancarono tuttavia oppositori altrettanto illustri, quali ad esempio Humphry Davy (1778-1829), che non condivideva l'assoluta indivisibilità degli atomi di Dalton. In ogni caso la nuova teoria atomica stimolò, nel mondo chimico dell'epoca, una serie di studi che portarono all'introduzione di alcuni dei più importanti concetti della chimica moderna.
Tra le altre cose è opportuno sottolineare che essa portò all'introduzione, nel linguaggio chimico, dei simboli, delle formule e delle equazioni chimiche. Dalton stesso adottò per primo un sistema di simboli convenzionali per la rappresentazione degli elementi. Il sistema simbolico di Dalton non ebbe grande diffusione, ma influenzò sicuramente J.J. Berzelius (1779-1848) che, nel 1815, pubblicò un sistema simbolico più perfezionato, che è sostanzialmente equivalente a quello attualmente impiegato. I pesi atomici relativi calcolati da Dalton risultarono in seguito abbastanza imprecisi. A ciò contribuiva la limitatezza dei metodi analitici del tempo, ma soprattutto l'ipotesi, formulata da Dalton, secondo la quale, in assenza di indicazioni contrarie, gli atomi composti contenevano gli atomi degli elementi nel rapporto di 1:1. Questo "principio di maggiore semplicità" portava Dalton a considerare, ad esempio, la formula dell'acqua HO, quella dell'ammoniaca NH, quella del metano CH, ecc..
3.2 Amedeo Avogadro
Nel 1808 J.L. Gay Lussac (1778-1850) [F]
rese pubblici i risultati dei suoi studi sulla combinazione delle sostanze allo stato gassoso. L'ipotesi atomica di Dalton sembrava non essere in grado di razionalizzare questi dati.
Nel 1811 Amedeo Avogadro (1776-1856) [I]
dimostrò come si potevano rendere perfettamente compatibili l'ipotesi di Dalton con i risultati di Gay-Lussac, introducendo per la prima volta una chiara distinzione tra atomo e molecola e ipotizzando che gli elementi gassosi fossero costituiti da molecole biatomiche e non da singoli atomi. Avogadro, inoltre, introdusse il suo famoso principio secondo il quale volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, contengono un egual numero di molecole. In tal modo Avogadro fu in grado di stabilire con esattezza le formule di molte sostanza, elaborando una teoria molecolare che rappresentava il naturale completamento della teoria atomica di Dalton.
L'opera di Dalton e di Avogadro ottenne il massimo consenso dopo il 1858. In questo anno infatti comparve in Italia "Sunto di un corso di filosofia chimica fatto nella regia Università di Genova" di Stanislao Cannizzaro, (1826-1910). In essa veniva proposto un originale metodo che consentiva la determinazione esatta dei pesi atomici degli elementi. L'opera di Cannizzaro venne diffusa in un congresso internazionale di chimici, tenuto a Karlsruhe nel 1860, e fu unanimemente accettata decretando trionfo della teoria atomica e molecolare nel mondo chimico.
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