Questa cronologia della chimica elenca scoperte, idee, invenzioni, esperimenti e contributi importanti che hanno significativamente cambiato le conoscenze umane nel campo della chimica, scienza moderna definita come studio scientifico della composizione della materia e delle sue trasformazioni. La storia della chimica in senso moderno iniziò probabilmente con lo scienziato inglese Robert Boyle, anche se le sue radici si possono far risalire ai primi documenti storici.
Una immagine dall'opera A New System of Chemical Philosophy di John Dalton, la prima spiegazione moderna della teoria atomica.
Le prime idee che furono in seguito incorporate nella scienza moderna della chimica provengono da due fonti principali. I filosofi naturali (come Aristotele e Democrito) utilizzarono il metodo deduttivo nel tentativo di spiegare il comportamento del mondo circostante. Gli alchimisti (come Geber e Rhazes) utilizzarono tecniche sperimentali nel tentativo di prolungare la vita o di convertire materiali, ad esempio per trasformare i metalli vili in oro.
Nel XVII secolo, una sintesi delle idee di questi due approcci, quello deduttivo e quello sperimentale, portarono allo sviluppo di una forma di pensiero nota come metodo scientifico. Con l'introduzione del metodo scientifico nacque la scienza moderna della chimica.
La chimica è nota anche come scienza centrale, dato che influenza fortemente ed è fortemente influenzata da molti altri campi scientifici e tecnologici. Molti eventi considerati basilari per la nostra comprensione moderna della chimica costituiscono anche scoperte fondamentali in altri settori, tra i quali la fisica, la biologia, l'astronomia, la geologia e la scienza dei materiali.[1]
Aristotele (384–322 a.C.). Alambicco, cucurbita e storta, gli strumenti alchemici di Zosimo di Panopoli circa 300, da Marcelin Berthelot, Collection des anciens alchimistes grecs (3 vol., Parigi, 1887–88).Geber (m. 815) è a volte considerato il "padre della chimica".
È discutibile considerare "chimici" in senso moderno i personaggi nominati in questa sezione, dato che il metodo scientifico è stato applicato alla chimica solo molto più tardi. Tuttavia merita elencare qui le idee di grandi pensatori sia per la loro capacità di previsione, sia perché le loro idee hanno avuto vasta diffusione e sono state ritenute valide per lungo tempo.
circa 3000 a.C.
Gli egizi formulano la teoria dell'Ogdoade, insieme di otto divinità primigenie che risiedevano nel Caos. Gli dei dell'Ogdoade sono responsabili della creazione, in particolare del sole.[2]
Empedocle asserisce che ogni cosa è composta da una miscela di quattro sostanze primordiali: terra, aria, fuoco e acqua. Due ulteriori principi, amore e odio, agiscono sulle sostanze primordiali combinandole e separandole in infinite combinazioni.[4]
circa 440 a.C.
Leucippo e Democrito propongono l'idea di atomo, particella indivisibile che costituisce tutta la materia. Questa idea viene sostanzialmente respinta dai filosofi naturali a favore della visione aristotelica (vedi oltre).[5][6]
circa 360 a.C.
Platone conia il termine elementi (stoicheia). Il suo dialogo Timeo è un trattato rudimentale di chimica che include una discussione sulla composizione di corpi organici e inorganici, e assume che le particelle costituenti gli elementi abbiano una particolare forma geometrica: tetraedro (fuoco), ottaedro (aria), icosaedro (acqua) e cubo (terra).[7]
circa 350 a.C.
Aristotele, ampliando concetti di Empedocle, propone l'idea che le sostanze siano costituite da una combinazione di forma e materia. Descrive una teoria comprendente cinque elementi: fuoco, acqua, terra, aria ed etere. Questa teoria sarà ampiamente accettata in tutto il mondo occidentale per più di 2000 anni.[8]
circa 50 a.C.
Lucrezio pubblica il De rerum natura, una descrizione poetica delle idee dell'atomismo.[9]
Zosimo di Panopoli scrive uno dei primi libri noti di alchimia, che definisce come studio della composizione delle acque, movimento, crescita, incarnazione e disincarnazione, traendo gli spiriti dai corpi e legando gli spiriti all'interno dei corpi.[11]
Ruggero Bacone nell'Opus Maius delinea un abbozzo del metodo scientifico e riporta i risultati dei suoi esperimenti con la polvere da sparo.[23]
circa 1310
Pseudo-Geber, un anonimo alchimista europeo che scriveva usando il nome di Geber, pubblica vari volumi dando origine alla teoria a lungo ritenuta valida, secondo la quale tutti metalli sono composti da zolfo e mercurio in varie proporzioni. È anche uno dei primi a descrivere acido nitrico e acqua regia.[24]
Frontespizio di Alchemia.
circa 1530
Paracelso sviluppa lo studio della iatrochimica, disciplina basata sulla cura delle malattie attraverso l'uso di sostanze minerali, ponendo le basi della moderna industria farmaceutica. Sembra sia stato il primo ad usare la parola "chimica".[11]
1597
Andreas Libavius scrive "Alchemia", il primo trattato sistematico di chimica.[25]
Nel XVII secolo si assiste al passaggio dall'alchimia alla chimica, grazie all'introduzione del metodo scientifico e allo sviluppo della termodinamica.
1605
Francesco Bacone pubblica Sull'avanzamento e sul progresso del sapere umano e divino, che contiene una descrizione di quello che diventerà in seguito il metodo scientifico.[26]
1605
Michael Sendivogius, alchimista polacco, pubblica il trattato Novum Lumen Chymicum in cui propone che nell'aria esista un "cibo vitale", molto più tardi riconosciuto come ossigeno.[27]
Viene pubblicato postumo il testo Ortus medicinae di Jean Baptiste van Helmont. L'opera è considerata importante nel processo di transizione tra alchimia e chimica, ed ebbe una notevole influenza su Robert Boyle. Il testo contiene i risultati di molti esperimenti e definisce una prima versione della legge della conservazione della massa.[30]
Copertina del testo The Sceptical Chymist di Robert Boyle (1627–91).
Hennig Brand, alchimista di Amburgo, isola il fosforo dal residuo ottenuto distillando una gran quantità di urina.[33]
Nel XVIII secolo continuano gli sviluppi della termodinamica e vengono isolate molte sostanze importanti, tra cui l'idrogeno e l'ossigeno. Sul finire del secolo si assiste inoltre alla nascita di una nuova branca della chimica: l'elettrochimica.
1730
Il chimico svedese George Brandt analizza un pigmento blu scuro trovato in un minerale di rame, e dimostra che tale pigmento contiene un nuovo elemento, che chiama cobalto.[34]
Antoine-Laurent de Lavoisier (1743–94) è considerato il fondatore della chimica moderna.
1778
Antoine-Laurent de Lavoisier, considerato il fondatore della chimica moderna,[40] dà il nome all'ossigeno e ne riconosce l'importanza e il ruolo nei processi di combustione.[30]
1787
Antoine-Laurent de Lavoisier insieme ad altri pubblica Méthode de nomenclature chimique (Metodo di nomenclatura chimica), che contiene il primo sistema moderno di nomenclatura chimica.[41]
1787
Jacques Charles propone la legge di Charles, un corollario della legge di Boyle, mettendo in relazione la temperatura e il volume di un gas.[42]
Nel XIX secolo vengono svolti importantissimi progressi nell'ambito della termodinamica, della chimica e delle sue branche, tra cui in particolare: la chimica organica, la biochimica e l'elettrochimica. Tali conoscenze vengono utilizzate in maniera proficua favorendo lo sviluppo della chimica industriale: la chimica in questo modo allarga il proprio ambito d'azione, passando dal laboratorio all'industria e nasce di conseguenza l'ingegneria chimica.
1801
John Dalton formula la legge di Dalton (o legge delle pressioni parziali), che descrive le relazioni tra i componenti di una miscela di gas e i contributi delle pressioni parziali di ciascun componente alla miscela totale.[46]
Joseph Louis Gay-Lussac formula la legge dei volumi di combinazione, che afferma che quando due sostanze gassose reagiscono mantenendo temperatura e pressione costante, i volumi dei gas reagenti stanno tra loro secondo rapporti espressi da numeri interi e piccoli.[47]
1808
John Dalton pubblica New System of Chemical Philosophy, che contiene una prima descrizione moderna della teoria atomica e una chiara enunciazione della legge delle proporzioni multiple.[46]
Amedeo Avogadro propone la legge di Avogadro, che afferma che volumi uguali di gas diversi, alla stessa temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di molecole.[49]
Friedrich Wöhler e Justus von Liebig studiano il fulminato d'argento e il cianato d'argento, sostanze con la stessa composizione ma con proprietà diverse, già chiamate isomeri da Berzelius. Deducono che l'isomeria è dovuta ad un diverso arrangiamento degli atomi nella struttura molecolare.[52]
Friedrich Wöhler sintetizza l'urea, dimostrando che si possono produrre composti organici da materiali di partenza inorganici, e sfata così la teoria del vitalismo.[52]
Germain Hess formula la legge di Hess, un primo enunciato della legge di conservazione dell'energia, che stabilisce che la variazione di energia in un processo chimico è indipendente dal percorso utilizzato per passare dallo stato iniziale a quello finale.[55]
Edward Frankland introduce il concetto di valenza, considerando che ogni atomo possa combinarsi solo con un certo numero limitato di atomi differenti.[61] È anche il primo ad utilizzare il termine "legame".[62]
William Henry Perkin sintetizza il primo colorante artificiale, la porpora di anilina. Il composto fu ottenuto casualmente tentando di produrre chinino da catrame di carbone. Con questa scoperta nasce l'industria dei coloranti sintetici, uno dei primi campi industriali chimici di successo.[64]
Stanislao Cannizzaro riprende le idee di Avogadro sulle molecole diatomiche, compila una tabella di pesi atomici e nel 1860 la presenta al Congresso di Karlsruhe. Terminano così diatribe durate decenni su pesi atomici e formule molecolari, e si apre la strada alla scoperta della tavola periodica da parte di Mendeleev.[67]
1861
Ernest Solvay brevetta un metodo per produrre carbonato di sodio da materiali facilmente disponibili ed economici: calcare e salamoia. Il primo stabilimento Solvay sorge nel 1863, rendendo disponibile a basso costo questo materiale che è fondamentale per svariati processi industriali.[68]
August Kekulé, basandosi in parte sul lavoro di Loschmidt e altri, propone che il benzene abbia una struttura ciclica con legami singoli e doppi alternati.[65]
1865
Adolf von Baeyer inizia a lavorare sul colorante indaco, una pietra miliare della moderna chimica organica industriale che rivoluzionerà l'industria dei coloranti.[75]
1867
Alfred Nobel brevetta la dinamite, un esplosivo manipolabile senza rischi a base di nitroglicerina, che rivoluziona il mondo delle costruzioni. Divenuto ricchissimo, con un lascito testamentario istituirà i Premi Nobel.[76]
La tavola periodica di Mendeleev's (1869).
1869
Dmitrij Ivanovič Mendeleev pubblica la prima tavola periodica degli elementi moderna, organizzando i 66 elementi noti secondo il peso atomico. Questa tavola ha la capacità di predire in modo accurato le proprietà di elementi ancora sconosciuti.[72]
Willard Gibbs pubblica On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (Sull'equilibrio delle sostanze eterogenee), un'opera di 300 pagine che riassume le sue ricerche di termodinamica, fonda la chimica fisica e introduce il concetto di energia libera per spiegare le basi dell'equilibrio chimico.[78]
1877
Ludwig Boltzmann deriva in modo statistico molti concetti fisici e chimici importanti, tra cui l'entropia e la distribuzione delle velocità delle molecole in fase gassose.[79]
Hermann Emil Fischer propone la struttura della purina, chiave di molte molecole biologiche, che sintetizzerà poi nel 1898. Inizia inoltre a lavorare alla chimica del glucosio e di altri zuccheri correlati.[82]
William Ramsay scopre i gas nobili, che vanno ad occupare uno spazio inatteso nella tavola periodica e faranno progredire i modelli di legame chimico.[86]
Wilhelm Wien scopre che i raggi canale sono deflessi dai campi magnetici, e che l'entità della deflessione è proporzionale al rapporto massa/carica. Questa scoperta farà nascere la tecnica analitica della spettrometria di massa.[89]
Marie e Pierre Curie studiano il radio, disegno di André Castaigne.
Nel XX secolo i concetti della chimica trovano spiegazioni più accurate grazie all'utilizzo della meccanica quantistica, da cui nascono ad esempio nuovi modelli atomici e raffinate teorie sull'interazione tra atomi. Dal connubio tra la chimica e la meccanica quantistica nasce la chimica quantistica.
Robert Millikan misura la carica di singoli elettroni con una precisione senza precedenti attraverso l'esperimento della goccia di olio, confermando che tutti gli elettroni hanno la stessa carica e la stessa massa.[98]
1909
Søren Sørensen inventa il concetto di pH e sviluppa metodi per misurare l'acidità.[99]
1911
Antonius van den Broek propone l'idea che gli elementi siano disposti nella tavola periodica seguendo la carica nucleare positiva anziché secondo il peso atomico.[100]
1911
A Bruxelles si tiene il primo Congresso Solvay, che riunisce la maggior parte degli scienziati più famosi del momento. Congressi Solvay di fisica e di chimica continuano tuttora a tenersi regolarmente.[101]
Gilbert Lewis e Merle Randall pubblicano Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances (Termodinamica ed Energia Libera delle Sostanze Chimiche), il primo trattato moderno di termodinamica chimica.[110]
Werner Heisenberg enuncia il principio d'indeterminazione, stabilendo che la misura simultanea di due variabili coniugate, come posizione e quantità di moto oppure energia e tempo, non può essere compiuta senza un'incertezza ineliminabile.[115]
Wallace Carothers, a capo di un gruppo di ricerca alla DuPont, inventa il nylon, uno dei polimeri sintetici di maggior successo commerciale.[125]
1937
Carlo Perrier ed Emilio Segrè scoprono il tecnezio, primo elemento prodotto artificialmente, riempiendo un posto rimasto vuoto nella tavola periodica. Il tecnezio potrebbe essere stato sintetizzato per la prima volta da Walter Noddack e altri, ma i risultati dell'esperimento non furono confermati.[126]
1937
Eugene Houdry inventa un metodo per effettuare il cracking del petrolio su scala industriale, portando allo nascita della prima raffineria moderna.[127]
1937
Pyotr Kapitsa, John F. Allen e Don Misener producono l'elio-4 superraffreddato, il primo superfluido a viscosità zero, una sostanza che mostra proprietà quantomeccaniche su scala macroscopica.[128]
Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin e Charles D. Coryell effettuano la prima sintesi pienamente confermata del promezio, riempiendo l'ultima casella rimasta vuota nella tavola periodica.[131]
Ronald Norrish e George Porter inventano la flash fotolisi, una tecnica che permette di studiare le reazioni di specie a vita breve come i radicali. Con l'avvento dei laser sarà possibile studiare reazioni che avvengono nel campo dei femtosecondi.[133][134]
Alan Walsh compie studi pionieristici di spettroscopia di assorbimento atomico, un importante metodo spettroscopico che permette di misurare la concentrazione di uno specifico ione metallico all'interno di una miscela.[136]
Stephanie Louise Kwolek lavorando alla DuPont inventa il kevlar, una fibra sintetica molto resistente e leggera (a parità di peso è 5 volte più resistente dell'acciaio), che troverà svariate applicazioni.[152]
Kary Mullis perfeziona la reazione a catena della polimerasi (PCR), riuscendo ad ottenere grandi quantità di DNA a partire da piccolissime quantità iniziali. La PCR diventerà una tecnica indispensabile nei laboratori medici e biologici per svariate applicazioni.[162]
Akira Yoshino mette a punto il primo prototipo di accumulatore agli ioni di litio. Batterie ricaricabili di questo tipo saranno commercializzate nel 1991 e usate in seguito in tutti i dispositivi elettronici e i veicoli elettrici.[164]
Andrew S. Bell, David Brown e Nicholas K. Terrett brevettano un nuovo farmaco, il pirazolpirimidinone, originalmente pensato per curare l'angina pectoris. Diventerà noto in tutto il mondo con il nome di Viagra.[170]
Struttura del taxolo dove sono evidenziati i materiali grezzi di partenza.
Struttura del composto Zn4O(BDC)3 (noto come MOF-5), dove BDC2−=1,4-benzenedicarbossilato. Le sfere colorate indicano gli spazi vuoti all'interno della struttura.
1998
Omar Yaghi e collaboratori progettano e sintetizzano i primi materiali con pori di dimensione elevata ed esattamente controllata, combinado ossidi metallici e leganti organici. Nasce una nuova categoria di composti che verranno poi classificati come metal organic frameworks (MOFs).[174]
Barry Sharpless e il suo gruppo di ricerca introducono il concetto di click chemistry, una tecnica che permetterà di sintetizzare sostanze complesse in modo semplice e rapido, unendo molecole più piccole.[178]
2004
Andrej Gejm e Konstantin Novosëlov scoprono un'altra forma di carbonio, il grafene, un materiale molto resistente e buon conduttore di calore ed elettricità, nonostante sia costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio.[179]
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