Linee di scienza

Quest’anno ricorre il bicentenario della legge ipotizzata da Avogadro: “Volumi uguali di gas diversi, a parità di pressione e temperatura, contengono lo stesso numero di molecole”; il volume è di circa 22,4 litri, in condizioni normali di pressione e temperatura e il numero di molecole si chiama numero di Avogadro, appunto (circa 6,022 per 10 elevato alla 23) e che corrisponde a una quantità di materia di una mole.
Il Museo Galileo di Firenze in collaborazione con l’ Accademia delle Scienze e la biblioteca civica centrale di Torino ha realizzato per l’occasione una biblioteca digitale dedicata allo scienziato torinese, che dal 21 ottobre è consultabile on line. A questo indirizzo trovate il famoso articolo in francese del 1811 nel quale Avogadro espone la sua legge. Oltre alle pubblicazioni a stampa, la biblioteca digitale contiene l’intera collezione dei manoscritti dello scienziato.

L’importanza pedagogica della storia della scienza
Ho spiegato la legge di Avogadro settimana scorsa in quarta liceo scientifico e i miei studenti mi hanno fatto un sacco di domande su come si verifica sperimentalmente e anche sulla vita di Avogadro…
Il primo passo per approfondire l’argomento può essere una pagina di storia della scienza scritta da Luigi D’Amico che ha il pregio di essere concepita per le scuole (infatti è parte del sito Anisn.it), nella quale si legge: «quando nel 1808 Gay Lussac (1778-1850) enunciò le leggi di combinazione degli elementi allo stato gassoso, Avogadro mise in relazione queste con l’ipotesi atomica di John Dalton (1766-1844) apparsa nel New System of Chemical Philosophy (1808). […] Indubbiamente gli anni compresi tra il 1800 e il 1811 furono straordinariamente fecondi per la chimica e la scienza in genere. I progressi, in quel periodo, si poterono realizzare grazie anche all’opera del Lavoisier (1743-1794), che negli ultimi anni del settecento aveva perfezionato e completato i suoi studi sulla combinazione degli elementi allo stato solido, sulla combustione e la conservazione della massa nelle reazioni chimiche. […] Ma la teoria di Dalton degli atomi indivisibili non poteva accordarsi con i risultati di Gay-Lussac. I rapporti semplici dei volumi di combinazione non si spiegavano se si ammetteva che gli elementi gassosi potessero essere solo allo stato atomico. D’altronde, la teoria del chimico inglese, aveva trovato in Jons Jacob Berzelius (1779-1848), un tenace sostenitore. In una pubblicazione del 1812, Berzelius, ispirandosi agli studi di A. Volta, affermò che non potevano esistere molecole di elementi gassosi, come l’idrogeno o l’ossigeno o l’azoto in quanto gli atomi si aggregavano seguendo le leggi dell’elettrostatica comportandosi, alcuni da positivi, ed altri da negativi. La tenace opposizione alla teoria atomica del chimico svedese Berzelius, il quale godeva di indiscussa autorità presso la comunità scientifica internazionale, fu la principale causa della “congiura del silenzio” perpetrata ai danni di Amedeo Avogadro!». La verifica sperimentale della legge di Avogadro fu ottenuta infatti solo nel 1858 grazie a Cannizzaro, tramite la misura del peso dei gas stessi, per ricavare i rispettivi pesi molecolari. Inoltre «Nella storia della scienza, “il caso Avogadro” rappresenta un esempio eclatante di come un lavoro scientifico estremamente importante, non sia riconosciuto tale, anzi osteggiato e poi dimenticato per un lungo periodo. Fino al 1901 in Italia nessun libro, o pubblicazione di chimica e di fisica citava la comunicazione scientifica del 1811 del chimico torinese. Questa grave omissione assume un particolare significato negativo per la scienza italiana , se si pensa che la memoria di Avogadro era già stata tradotta in inglese e in francese».

Sulla questione Avogadro – Cannizzaro (e cioè che la distinzione effettiva fra atomi e molecole fu compiuta da Cannizzaro) conviene leggere il saggio di Giuliano Moretti (contenuto in questo file in pdf) intitolato “Avogadro, Cannizzaro e la «legge degli atomi»”. Riporto qui di seguito alcuni passaggi molto significativi:
«È fortemente consigliato nell’insegnamento di alcune parti del programma di Chimica generale ed inorganica un approccio storico-epistemologico. Come più volte ricordato tale approccio facilita gli allievi verso una comprensione della logica della disciplina: gli ostacoli epistemologici nei quali si sono imbattuti gli scienziati possono risultare analoghi agli ostacoli cognitivi incontrati dagli studenti. Inoltre modelli ormai superati possono essere molto utili dal punto di vista didattico poiché essi aiutano ad evidenziare limiti che troveranno risposte nei modelli successivi. Tali approfondimenti storici devono seguire comunque una prima spiegazione introduttiva dell’argomento. Infatti il discorso storico risulta utile e comprensibile solo se rivolto a chi già possiede una ragionevole padronanza dell’argomento scientifico di cui si vuole tracciare il percorso storico.
[…]
Purtroppo alcuni argomenti, tra cui l’importante ipotesi di Avogadro, sono riportati secondo un metodo storico-epistemologico di scarsa validità didattica. Tali ricostruzioni generano molta confusione e sono pericolose in quanto possono essere riprese da divulgatori scientifici molto affermati nel mondo letterario.
[…]
La motivazione del presente contributo è chiara: vogliamo ricordare ai nostri studenti di chimica che non conosciamo approfonditamente la nostra scienza se non ne conosciamo anche la storia».
Inoltre lo stesso “Avogadro ebbe sempre a cuore gli aspetti didattici della propria professione, convinto che la storia della scienza rappresentasse uno strumento indispensabile per l’apprendimento e l’insegnamento”, come si legge in questo recente articolo uscito su Tuttoscienze/La Stampa.

Esercitazione in laboratorio
Per completare l’argomento di tutti i suoi aspetti didattici, si potrebbe fare un breve percorso interdisciplinare con i colleghi di Chimica (sempre nella classe quarta scientifico, per esempio), che potrebbero realizzare in laboratorio l’esperienza descritta da Roberto Bigoni nella sua pagina web dedicata ad Avogadro. Bigoni sottolinea:
«Bisogna premettere che il metodo che verrà utilizzato in questa sede ha basi fortemente superate nella ricerca attuale, ma ha il grande vantaggio di essere praticabile con strumenti poco sofisticati e materiale d’uso pressoché quotidiano: il valore attuale di quest’esperienza sta soprattutto nella comprensione della potenza del metodo indiretto di misurazione che premette di far emergere, sempre tenendo presente la teoria degli errori, realtà (apparentemente) così incomprensibili, incommensurabili, vaghe, inapprezzabili su scala quotidiana direttamente proprio da quel mondo con cui quotidianamente abbiamo a che fare».

Ulteriori link

• Una visita ai luoghi natali di Avogadro
• Il 23 ottobre si è festeggiato il “giorno della mole” dalle 6:02 di mattina alle 6:02 di sera

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