Priestley - Experiments and Observations on Different Kinds of Air - 1772 | A | k

07 Apr, 2026

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1 Esperimenti e osservazioni sulle diverse specie di aria: metodo sperimentale e filosofia naturale nel trattato di Joseph Priestley

Resoconto di un’opera fondamentale della chimica pneumatica del XVIII secolo, che documenta scoperte sperimentali sulle proprietà dei gas attraverso una prospettiva storiografica e una riflessione epistemologica innovativa.

Il trattato si presenta come una continuazione sistematica delle ricerche precedentemente comunicate alla Royal Society, motivata dalla necessità di superare i limiti della pubblicazione periodica e dalla crescente domanda di un pubblico scientifico ampliato. L’autore spiega infatti che “One reason for the present publication has been the favourable reception of those of my Observations on different kinds of air, which were published in the Philosophical Transactions for the year 1772, and the demand for them by persons who did not chuse, for the sake of those papers only, to purchase the whole volume in which they were contained” - (fr:17) [Una ragione della presente pubblicazione è stata l’accoglienza favorevole di quelle mie Osservazioni sulle diverse specie di aria, pubblicate nelle Philosophical Transactions per l’anno 1772, e la domanda di esse da parte di persone che non sceglievano, per quei soli scritti, di acquistare l’intero volume in cui erano contenuti]. La mole crescente delle osservazioni ha reso necessaria una pubblicazione separata, poiché “my papers grew too large for such a publication as the Philosophical Transactions” - (fr:18) [i miei scritti divennero troppo voluminosi per una pubblicazione come le Philosophical Transactions].

Dal punto di vista metodologico, l’opera si distingue per un’organizzazione storiografica rigorosa che preserva “the order of history” - (fr:72) [l’ordine della storia], dividendosi in due parti: la prima contenente i materiali già pubblicati con correzioni e osservazioni successive, la seconda dedicata agli esperimenti condotti dopo un’interruzione degli studi filosofici. Questa scelta editoriale riflette una concezione della scienza come impresa cumulativa e autocorrettiva, dove “In the progress of his inquiries he will generally be able to rectify his own mistakes” - (fr:36) [Nel progresso delle sue indagini egli generalmente sarà in grado di correggere i propri errori]. L’autore privilegia inoltre la descrizione degli strumenti piuttosto che la ripetizione dettagliata di ogni singolo esperimento, affermando che “Rather than describe at large the manner in which every particular experiment that I shall have occasion to recite was made, which would both be very tedious, and require an unnecessary multiplicity of drawings, I think it more adviseable to give, at one view, an account of all my apparatus and instruments” - (fr:160) [Piuttosto che descrivere diffusamente il modo in cui ogni particolare esperimento che avrò occasione di riferire fu condotto, il che sarebbe molto tedioso e richiederebbe una molteplicità non necessaria di disegni, ritengo più consigliabile dare, in una visione d’insieme, un resoconto di tutti i miei apparati e strumenti].

Il nucleo scientifico del trattato riguarda le proprietà delle diverse specie di aria, con particolare attenzione all’aria nitrosa e alle sue interazioni. Un momento cruciale emerge dall’esperimento del 25 luglio 1772, quando l’autore “expose a great variety of different kinds of air to water out of which the air it contained had been boiled, without any particular view; the result was, in several respects, altogether unexpected, and led to a variety of new observations on the properties and affinities of several kinds of air with respect to water” - (fr:539) [espose una grande varietà di diverse specie di aria all’acqua dalla quale l’aria contenuta era stata fatta bollire, senza alcuna intenzione particolare; il risultato fu, sotto diversi aspetti, del tutto inaspettato, e portò a una varietà di nuove osservazioni sulle proprietà e affinità di diverse specie di aria rispetto all’acqua]. Successivamente, le ricerche sull’aria alcalina hanno aperto nuove prospettive: “Having satisfied myself with respect to the relation that alkaline air bears to water, I was impatient to find what would be the consequence of mixing this new air with the other kinds with which I was acquainted before, and especially with acid air; having a notion that these two airs, being of opposite natures, might compose a neutral air, and perhaps the very same thing with common air” - (fr:1119) [Avendo soddisfatto me stesso riguardo alla relazione che l’aria alcalina intrattiene con l’acqua, ero impaziente di scoprire quale sarebbe stata la conseguenza del mescolare questa nuova aria con le altre specie con cui ero precedentemente familiare, e specialmente con l’aria acida; avendo l’idea che queste due arie, essendo di nature opposte, potessero comporre un’aria neutra, e forse la stessa identica cosa dell’aria comune].

Particolare rilevanza assume lo studio dell’aria nitrosa, alla quale l’autore ha dedicato “more attention to the subject of nitrous air than to any other species of air” - (fr:1326) [più attenzione all’argomento dell’aria nitrosa che a qualsiasi altra specie di aria], riuscendo a presentare “a more satisfactory account of the curious phenomena occasioned by it, and also of its nature and constitution” - (fr:1326) [un resoconto più soddisfacente dei curiosi fenomeni causati da essa, e anche della sua natura e costituzione]. Le implicazioni teoriche si estendono alla considerazione dell’elettricità e del flogisto, suggerendo connessioni profonde tra i fenomeni: “Perhaps, however, by considering this fact in connexion with a few others, and especially with what I have lately observed concerning the identity of electricity and phlogiston, a little light may be thrown upon this subject” - (fr:1743) [Forse, tuttavia, considerando questo fatto in connessione con alcuni altri, e specialmente con ciò che ho recentemente osservato riguardo all’identità di elettricità e flogisto, si può gettare un po’ di luce su questo argomento].

L’opera non si limita alla ricerca pura, ma esplora applicazioni mediche significative. L’autore ha coinvolto il dottor Percival per studiare “the medicinal uses of them, being sensible that his knowledge of philosophy as well as of medicine would give him a singular advantage for this purpose” - (fr:724) [gli usi medicinali di esse, consapevole che la sua conoscenza della filosofia così come della medicina gli avrebbe dato un vantaggio singolare per questo scopo]. Particolare attenzione merita l’uso dell’aria fissa in campo terapeutico, documentato attraverso casi clinici specifici, come quello descritto da Mr. Hey, il quale ha fornito “a particular account of the case, describing the whole of the treatment, that the public might be satisfied that this new application of fixed air is perfectly safe” - (fr:723) [un resoconto particolare del caso, descrivendo l’intero trattamento, affinché il pubblico potesse essere soddisfatto che questa nuova applicazione dell’aria fissa è perfettamente sicura]. L’autore invita i medici a cogliere queste opportunità prima che vengano sfruttate impropriamente: “Let ingenious physicians attend to this subject, and endeavour to lay hold of the new handle which is now presented them, before it be seized by rash empiricks” - (fr:1456) [Lasciate che i medici ingegnosi prestino attenzione a questo argomento, e si sforzino di afferrare la nuova maniglia che ora viene loro presentata, prima che sia afferrata da empirici avventati].

Dal punto di vista storico-testimoniale, il testo documenta un momento di rapido progresso nella conoscenza naturale, caratterizzato da una diffusione internazionale delle ricerche. L’autore sottolinea che “There certainly never was any period in which natural knowledge made such a progress as it has done of late years, and especially in this country” - (fr:51) [Certamente non c’è mai stato un periodo in cui la conoscenza naturale abbia fatto tali progressi come ha fatto negli ultimi anni, e specialmente in questo paese], paragonando il progresso del sapere a “the progress of a wave of the sea, of sound, or of light from the sun, extends itself not this way or that way only, but in all directions” - (fr:47) [il progresso di un’onda del mare, del suono, o della luce dal sole, si estende non solo in questa o quella direzione, ma in tutte le direzioni]. Questo sviluppo scientifico è visto come strumento di emancipazione intellettuale e religiosa, capace di “extirpating all error and prejudice, and of putting an end to all undue and usurped authority in the business of religion, as well as of science” - (fr:47) [estirpare ogni errore e pregiudizio, e porre fine a ogni autorità indebita e usurpata negli affari della religione, così come della scienza].

La filosofia della scienza che emerge è caratterizzata da un’apertura alla comunicazione immediata dei risultati, contrapposta all’atteggiamento di chi “keep brooding over a new fact, in the discovery of which they might, possibly, have very little real merit, till they think they can astonish the world with a system as complete as it is new” - (fr:22) [continua a covare un nuovo fatto, nella scoperta del quale potrebbero, possibilmente, avere pochissimo merito reale, finché non pensano di poter stupire il mondo con un sistema tanto completo quanto nuovo]. L’autore difende invece l’ardore naturale della mente e la comunicazione ingenua delle scoperte, sostenendo che la fama scientifica supera quella politica: “How trifling is the fame of any statesman that this country has ever produced to that of Lord Bacon, of Newton, or of Boyle” - (fr:60) [Quanto insignificante è la fama di qualsiasi uomo di stato che questo paese abbia mai prodotto rispetto a quella di Lord Bacon, di Newton o di Boyle]. Questa prospettiva si fonda su una visione teologica della ricerca, dove lo studioso “from a supreme veneration for the God of nature, takes pleasure in contemplating his works, and from a love of his fellow-creatures… seeks, with earnestness… that greater command of the powers of nature” - (fr:44) [per una suprema venerazione per il Dio della natura, trae piacere nel contemplare le sue opere, e per amore dei suoi simili… cerca, con earnestness… quel maggiore comando dei poteri della natura].

Il trattato si colloca dunque come testimonianza fondamentale della rivoluzione chimica del XVIII secolo, documentando non solo specifiche scoperte pneumatiche, ma anche l’elaborazione di una nuova etica scientifica fondata sulla collaborazione internazionale, la trasparenza metodologica e l’integrazione tra ricerca empirica e riflessione filosofico-religiosa.

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2 Metodi sperimentali nella chimica pneumatica del XVIII secolo

Il testo presenta una dettagliata descrizione delle tecniche e degli strumenti utilizzati per la manipolazione dei gas (definiti “arie”) in un laboratorio del XVIII secolo, caratterizzato dall’impiego sistematico del mercurio come mezzo di contenimento e dalla classificazione dei gas in categorie chimiche specifiche.

2.1 Apparati per la raccolta e il trasferimento dei gas

L’apparato sperimentale fondamentale consiste in vesciche di gomma collegate a tubi di vetro per il trasporto dei gas: “a bladder, furnished at one end with a small glass tube bended, and at the other with a cork” - (fr:224) [una vescica, fornita a un’estremità di un piccolo tubo di vetro curvo, e all’altra di un tappo], che permette di spremere l’aria comune e riempire il contenitore con qualsiasi tipo di gas, trasportandolo “quite free from moisture through a body of quicksilver” - (fr:225) [completamente privo di umidità attraverso una colonna di mercurio]. Per la generazione termica, si utilizzano canne di fucile come reattori: “I filled a piece of a gun-barrel with the materials above-mentioned, and luted to the open end of it a small glass tube” - (fr:1114) [riempii un pezzo di canna di fucile con i materiali sopra menzionati, e luttai all’estremità aperta di essa un piccolo tubo di vetro], oppure “putting them… into phials full of quicksilver, with the mouths immersed in the same” - (fr:207) [mettendoli… in fiaschi pieni di mercurio, con le bocche immerse nello stesso]. Il sistema di raccolta in vasi di vetro richiede specifiche configurazioni: “a glass vessel containing quicksilver, with its mouth immersed in it” - (fr:216) [un recipiente di vetro contenente mercurio, con la bocca immersa in esso], spesso sospesi con fili metallici o posizionati in bacini di mercurio.

2.2 Metodi di generazione delle diverse “arie”

La produzione di gas avviene attraverso reazioni chimiche controllate. L’aria fissa (diossido di carbonio) si ottiene facendo reagire gesso con olio di vitriolo: “I put some bits of chalk into a six ounce phial… upon these I poured such a quantity of oil of vitriol” - (fr:1854) [misi alcuni pezzi di gesso in un fiasco da sei once… su questi versai una quantità di olio di vitriolo], oppure “burning chalk, or pounded lime-stone in a gun-barrel” - (fr:363) [bruciando gesso, o calce pietra polverizzata in una canna di fucile]. L’aria infiammabile (idrogeno) deriva dal trattamento di metalli con acidi: “I have generally made inflammable air… from iron, zinc, or tin” - (fr:473) [ho generalmente prodotto aria infiammabile… da ferro, zinco o stagno], ma anche da sostanze vegetali o animali riscaldate in canne di fucile con tubi di vetro luttati all’orifizio. L’aria alcalina (ammoniaca) si genera facendo reagire sale comune con olio di vitriolo concentrato: “I fill a small phial with common salt, pour upon it a small quantity of concentrated oil of vitriol” - (fr:1464) [riempio un piccolo fiasco con sale comune, verso su di esso una piccola quantità di olio di vitriolo concentrato], ricevendo i fumi in vasi di mercurio.

2.3 Procedure sperimentali e testing

Le proprietà dei gas vengono verificate attraverso test elettrici, biologici e chimici. Per le scariche elettriche si utilizzano tubi di vetro di dimensioni precise: “confined in a glass tube one tenth of an inch in diameter” - (fr:1591) [confinata in un tubo di vetro di un decimo di pollice di diametro], riempiti parzialmente di mercurio e posti in bacini dello stesso metallo per “take the electric spark in a quantity of any kind of air” - (fr:267) [prendere la scintilla elettrica in una quantità di un qualche tipo di aria]. Il test biologico impiega topi come indicatori di qualità dell’aria: “I put them into receivers open at the top and bottom… covered with other plates of the same kind” - (fr:181) [li misi in recipienti aperti nella parte superiore e inferiore… coperti con altre piastre dello stesso tipo], mentre per la tossicità si usano bicchieri da birra: “the hollow part of a tall beer-glass” - (fr:174) [la parte cava di un alto bicchiere da birra]. Si studiano anche processi di putrefazione: “I put a dead mouse into a tall glass vessel… let it stand about two months” - (fr:613) [misi un topo morto in un alto recipiente di vetro… lo lasciai stare per circa due mesi], osservando l’emissione di effluvi putridi.

2.4 Osservazioni quantitative e proprietà chimiche

Il testo registra misurazioni precise di assorbimento e reattività. L’acqua satura di aria fissa mostra incrementi ponderali e volumetrici specifici: “the column of water measuring 7/10 of an inch… it absorbed 7/8 of an ounce measure of the air, and had then gained about half a grain in weight” - (fr:1104) [la colonna d’acqua misurante 7/10 di pollice… assorbì 7/8 di oncia misura dell’aria, e aveva poi guadagnato circa mezzo grano in peso]. Si notano interferenze sperimentali significative: il cemento di luttatura assorbe l’aria, come dimostrato dal fatto che “the quicksilver rose so much within the tube, that the air in the inside appeared to be diminished about one sixth” - (fr:1192) [il mercurio saliva così tanto all’interno del tubo, che l’aria all’interno sembrava essere diminuita di circa un sesto]. Analogamente, il ferro esposto all’aria nitrosa mostra reattività ritardata: “the air in which they were confined was diminished” - (fr:1425) [l’aria in cui erano stati confinati era diminuita] dopo esposizione all’aria aperta. Le difficoltà nel rimuovere sostanze nocciose dai recipienti emergono chiaramente: “I have even spent several hours in pouring this air from one glass vessel into another… in order to take off that part of the noxious matter” - (fr:578) [ho persino passato diverse ore versando quest’aria da un recipiente di vetro all’altro… per rimuovere quella parte di materia nociva].

2.5 Significato storico e metodologico

Il testo costituisce una testimonianza fondamentale della chimica pneumatica prerivoluzionaria, probabilmente estratto dalle opere di Joseph Priestley sugli esperimenti con i gas (1774-1786). La metodologia descritta—che combina reazioni acido-base, decomposizioni termiche mediante “burning mirror” - (fr:880) [specchio ardente], e test su organismi viventi—rappresenta il tentativo di sistematizzare fenomeni chimici attraverso apparati quantitativi. L’impiego pervasivo del mercurio come barriera fluida e la classificazione dei gas in “fisse”, “nitrose”, “infiammabili” ed “alcaline” riflettono la nomenclatura chimica pre-lavoisiana, mentre la cura nei dettagli costruttivi (tubi curvi, vesciche di gomma, canne di fucile adattate) testimonia l’ingegnosità sperimentale necessaria per isolare e studiare i gas prima della disponibilità di attrezzature standardizzate.

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3 La chimica pneumatica del XVIII secolo: esperimenti sulle “arie” e loro proprietà

Il testo presenta una serie di osservazioni sperimentali relative allo studio delle diverse specie gassose (“arie”) condotte nel XVIII secolo, caratterizzate da un approccio empirico e da una terminologia pre-lavoisiana. L’autore indaga le proprietà della fixed air (anidride carbonica), nitrous air (ossido di azoto), acid air e alkaline air, esaminandone gli effetti su liquidi, materiali solidi e organismi viventi attraverso procedure rigorosamente controllate.

3.1 Le proprietà fisico-chimiche dei gas

Le indagini si fondano su un apparato sperimentale che impiega vasi cilindrici di vetro, mercurio e pompe ad aria. La fixed air emerge come gas solubile in acqua, capace di conferire sapore acidulo: “Water thus impregnated with fixed air readily dissolves iron” - (fr:316) [L’acqua così impregnata di aria fissa dissolve prontamente il ferro], generando soluzioni ferrose (chalybeate) di colore verde. La sua presenza si rivela attraverso indicatori vegetali come il succo di tornasole: “Distilled water tinged blue with the juice of turnsole becomes red on being impregnated with nitrous air” - (fr:1439) [L’acqua distillata tinta di blu con il succo di tornasole diventa rossa quando viene impregnata di aria nitrosa], anche se l’esposizione all’aria comune ne determina il ritorno al colore blu.

L’acid air si distingue per la sua aggressività chimica. Essa viene assorbita rapidamente dall’etere, che “became first of a turbid white, and then of a yellow and brown colour” - (fr:1496) [diventò prima di un bianco torbido, poi di colore giallo e marrone], e trasforma la carne arrostita in una sostanza dalla consistenza fibrosa: “the flesh, when washed in water, became very white, and the fibres easily separated from one another” - (fr:1013) [la carne, quando lavata in acqua, divenne molto bianca, e le fibre si separarono facilmente l’una dall’altra]. Lo zucchero bianco, esposto a questo gas, “became of a deep brown colour, and acquired a smell that was peculiarly pungent” - (fr:1527) [divenne di un colore marrone scuro, e acquisì un odore particolarmente pungente].

Particolare rilevanza assume la nitrous air, che reagisce con i metalli producendo ossidazione visibile: “the water which has imbibed this nitrous air exposed to iron is remarkably green” - (fr:1405) [l’acqua che ha imbibito quest’aria nitrosa esposta al ferro è notevolmente verde], depositando ossidi ferrosi. Tuttavia, l’autore rileva inconsistenze: “to my great astonishment, in all the following experiments… I could not perceive the latter to have acquired any sensible acidity” - (fr:2140) [con mia grande sorpresa, in tutti gli esperimenti successivi… non ho potuto percepire che quest’ultima avesse acquisito alcuna acidità sensibile].

3.2 Metodologia sperimentale e controllo delle variabili

Le procedure enfatizzano il controllo delle condizioni ambientali. La temperatura viene monitorata con precisione: “at a medium, about 70 degrees of Fahrenheit’s thermometer” - (fr:187) [in media, circa 70 gradi del termometro di Fahrenheit], mentre l’espansione termica dei gas viene verificata confrontando l’aria comune e l’aria fissa: “Having exposed equal quantities of common and fixed air… to equal degrees of heat… I observed that they were expanded exactly alike” - (fr:1604) [Avendo esposto quantità uguali di aria comune e aria fissa… a gradi uguali di calore… osservai che si espandevano esattamente allo stesso modo].

L’impregnazione di liquidi avviene attraverso tecniche che massimizzano la superficie di contatto: “The readiest way of impregnating water with this virtue… is to take two vessels, and to keep pouring the water from one into the other” - (fr:305) [Il modo più pronto per impregnare l’acqua con questa virtù… è prendere due vasi, e continuare a versare l’acqua dall’uno nell’altro], oppure mediante agitazione vigorosa: “The readiest method of preparing this water for use is to agitate it strongly with a large surface exposed to the fixed air” - (fr:312) [Il metodo più pronto per preparare quest’acqua per l’uso è agitarla vigorosamente con una grande superficie esposta all’aria fissa].

L’uso del mercurio come fluido confinante permette di isolare i gas: “In an exhausted receiver a quantity of water thus saturated emitted a whitish fume” - (fr:821) [In un ricevitore evacuato una quantità di acqua così satura emise un fumo biancastro], mentre la calcite (lime-water) serve da reagente indicatore per la fixed air, producendo precipitati torbidi.

3.3 Effetti biologici e tossicità

Gli esperimenti includono osservazioni su organismi viventi per valutare la nocività dei gas. La fixed air risulta asfissiante: “A large strong frog was much swelled, and seemed to be nearly dead, after being held about six minutes over the fermenting liquor; but it recovered upon being brought into the common air” - (fr:353) [Una grossa rana robusta era molto gonfia, e sembrava quasi morta, dopo essere stata tenuta circa sei minuti sopra il liquore fermentante; ma si riprese quando fu portata nell’aria comune]. Analogamente, farfalle e mosche “will generally become torpid, and seemingly dead, after being held a few minutes over the fermenting liquor” - (fr:351) [generalmente diventano torpide, e apparentemente morte, dopo essere state tenute pochi minuti sopra il liquore fermentante].

I topi mostrano sensibilità alle variazioni termiche: “Mice must be kept in a pretty exact temperature, for either much heat or much cold kills them presently” - (fr:186) [I topi devono essere tenuti a una temperatura piuttosto precisa, perché sia molto caldo che molto freddo li uccide immediatamente], ma la loro morte in atmosfere alterate non comporta immediata contrazione del volume gassoso: “the air was not much contracted after they were dead or cold; but upon withdrawing the mice, and admitting lime water to the air, it immediately became turbid” - (fr:605) [l’aria non si era molto contratta dopo che erano morti o freddi; ma dopo aver rimosso i topi, e ammesso l’acqua di calce all’aria, divenne immediatamente torbida].

Le piante risentono della qualità dell’aria: “sprigs of mint growing in water, and placed over the fermenting liquor, will often become quite dead in one day” - (fr:356) [germogli di menta che crescono in acqua, e posti sopra il liquore fermentante, spesso diventano completamente morti in un giorno], mentre una foglia di cavolo può alterare l’atmosfera impedendo la combustione: “a fresh cabbage leaf… has so affected the air, that a candle would not burn in it the next morning” - (fr:449) [una foglia fresca di cavolo… ha così influenzato l’aria, che una candela non bruciava in essa la mattina seguente].

3.4 Applicazioni terapeutiche e riproduzione delle acque minerali

Il testo rivela un interesse pratico per la riproduzione artificiale delle acque medicinali. Il Dr. Brownrigg aveva identificato la fixed air nelle acque di Pyrmont e Spa: “the same species of air is contained in great quantities in the water of the Pyrmont spring at Spa in Germany” - (fr:151) [la stessa specie di aria è contenuta in grandi quantità nell’acqua della sorgente di Pyrmont a Spa in Germania]. L’autore propone metodi per “impregnating Water with Fixed Air, in order to communicate to it the peculiar Spirit and Virtues of Pyrmont Water” - (fr:2261) [impregnare l’Acqua con Aria Fissa, al fine di comunicarle lo Spirito e le Virtù peculiari dell’Acqua di Pyrmont], notando tuttavia che il sapore acidulo risulta meno percettibile in liquori aromatici: “the delicate and agreeable flavour, or acidulous taste, communicated by fixed air… can hardly be perceived in wine” - (fr:328) [il sapore delicato e gradevole, o acidulo, comunicato dall’aria fissa… a malapena può essere percepito nel vino].

Si ipotizzano applicazioni mediche estreme: “a considerable quantity of fixed air might be imbibed by the absorbing vessels of the skin, if the whole body, except the head, should be suspended over a vessel of strongly-fermenting liquor; and in some putrid disorders this treatment might be very salutary” - (fr:719) [una considerevole quantità di aria fissa potrebbe essere assorbita dai vasi assorbenti della pelle, se l’intero corpo, eccetto la testa, fosse sospeso sopra un vaso di liquore fortemente fermentante; e in alcuni disturbi putridi questo trattamento potrebbe essere molto salutare].

3.5 La teoria del flogisto e i fenomeni elettrici

Il testo opera entro il paradigma della teoria del flogisto. Quando la carne o il legno generano gas in calore, si produce aria infiammabile (idrogeno) contenente phlogiston: “air generated from vegetables… will be almost all fixed air, and no part of it inflammable” - (fr:621) [l’aria generata dai vegetali… sarà quasi tutta aria fissa, e nessuna parte infiammabile], contrariamente alla carne che produce “about 1/7th of which I have generally found to be absorbed by water, while all the rest was inflammable” - (fr:621) [circa 1/7 della quale ho generalmente trovato essere assorbita dall’acqua, mentre tutto il resto era infiammabile].

L’elettricità viene impiegata come strumento analitico. La scintilla elettrica produce cambiamenti cromatici istantanei: “after I had taken the electric spark… the upper part of it began to look red, and in about two minutes it was very manifestly so” - (fr:1221) [dopo aver preso la scintilla elettrica… la parte superiore di essa cominciò a sembrare rossa, e in circa due minuti lo era molto manifestamente], sebbene l’effetto varii a seconda del gas: “When the electric spark was taken in it, it was confined by a quantity of water tinged blue with the juice of archil, but the colour remained unchanged” - (fr:1583) [Quando la scintilla elettrica fu presa in essa, era confinata da una quantità di acqua tinta di blu con il succo di archil, ma il colore rimase immutato].

3.6 Osservazioni anomale e limiti del metodo

Il resoconto include dati che sfidano la coerenza teorica dell’epoca. Il ghiaccio secco mostra comportamenti termici inattesi: “Putting fresh pieces of ice to that which was dissolved before, they were also dissolved immediately, and the water thus procured did not freeze again, though it was exposed a whole night, in a very intense frost” - (fr:1542) [Mettendo pezzi freschi di ghiaccio a quello che si era sciolto prima, anche questi si sciolsero immediatamente, e l’acqua così ottenuta non gelò di nuovo, sebbene fosse esposta un’intera notte, in una gelata molto intensa].

Si rilevano emissioni di gas infiammabili da sedimenti acquatici: “the bottom of the creek was muddy, and when stirred up… a lighted candle held within two or three inches of it, the whole surface was in a blaze” - (fr:2172) [il fondo del torrente era fangoso, e quando agitato… una candela accesa tenuta a due o tre pollici da esso, l’intera superficie fu in fiamme], indicando la presenza di metano o idrogeno solforato di origine organica.

Il testo costituisce una testimonianza della transizione dalla chimica pneumatica alla chimica moderna, documentando l’accumulo sistematico di dati empirici che avrebbero reso insostenibile la teoria del flogisto, pur rimanendo ancorato a essa nel lessico concettuale.

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4 Esperimenti sulla restaurazione dell’aria e sulle sue proprietà chimiche

Resoconto delle ricerche sperimentali di Joseph Priestley sulla degradazione e restaurazione dell’aria attraverso la vegetazione, l’agitazione in acqua e la miscelazione di diversi tipi di gas, utilizzando come criteri di valutazione la sopravvivenza di topi e la combustione di candele.

Il testo documenta una serie sistematica di esperimenti condotti negli anni 1771-1772 volti a comprendere come l’aria, resa “nociva” dalla respirazione animale o dalla combustione, possa essere restaurata a uno stato idoneo a sostenere nuovamente la vita e la fiamma. L’autore evidenzia fin dall’inizio la necessità di un meccanismo naturale di purificazione, osservando che “è evidente, tuttavia, che ci deve essere qualche disposizione nella natura per questo scopo […] poiché senza di essa l’intera massa dell’atmosfera diverrebbe, col tempo, inadatta allo scopo della vita animale” - (fr:560) [It is evident, however, that there must be some provision in nature for this purpose…].

La scoperta fondamentale riguarda la capacità delle piante di restaurare l’aria degradata. L’autore riporta che “constatando che le candele bruciavano molto bene nell’aria in cui le piante erano cresciute a lungo, e avendo avuto qualche ragione per pensare che ci fosse qualcosa associato alla vegetazione che restaurasse l’aria danneggiata dalla respirazione, pensai fosse possibile che lo stesso processo potesse anche restaurare l’aria danneggiata dalla combustione delle candele” - (fr:450) [Finding that candles would burn very well in air in which plants had grown a long time…]. Questa ipotesi trova conferma nell’esperimento del 17 agosto 1771, quando “misi un rametto di menta in una quantità d’aria in cui una candela di cera si era spenta, e trovai che, il 27 dello stesso mese, un’altra candela vi bruciava perfettamente bene” - (fr:451) [I put a sprig of mint into a quantity of air, in which a wax candle had burned out…]. La validità di questo fenomeno viene estesa anche ad altre piante, come il balsamo, “poiché il 16 di quel mese trovai che una quantità di questo tipo d’aria era perfettamente restaurata da rametti di balsamo” - (fr:462) [for on the 16th of that month, I found a quantity of this kind of air to be perfectly restored by sprigs of balm…].

Tuttavia, il processo di restaurazione si rivela più complesso di quanto inizialmente previsto. Emergono casi in cui l’aria, pur essendo sottoposta al medesimo trattamento vegetale, manifesta un deterioramento anziché un miglioramento: “non si tratta, tuttavia, di un fatto isolato […] ma sembrava così straordinario che l’aria diventasse peggiore con la continuazione dello stesso trattamento mediante il quale era migliorata, che, ogni volta che lo osservavo, concludevo di non aver preso sufficienti precauzioni per convincermi della sua precedente restaurazione” - (fr:670) [It is not, however, a single fact… but it seemed so very extraordinary, that air should grow worse by the continuance of the same treatment by which it had grown better…]. Questa osservazione porta all’ipotesi che le piante possano avere una tendenza contraria in alcuni stadi della crescita, o che esista un limite alla loro capacità restauratrice: “sospettando che la stessa pianta potesse essere capace di restaurare l’aria putrida solo fino a un certo grado, o che le piante potessero avere una tendenza contraria in alcuni stadi della loro crescita, ritirai la vecchia pianta e ne misi una fresca al suo posto; e trovai che, dopo sette giorni, l’aria era restaurata al suo precedente stato salubre” - (fr:668) [Suspecting that the same plant might be capable of restoring putrid air to a certain degree only…].

Accanto alla vegetazione, l’autore esplora un secondo metodo di restaurazione: l’agitazione in acqua. Questo processo si dimostra efficace per diversi tipi di aria nociva, in particolare per l’aria putrida e l’aria infiammabile. Riguardo all’aria infiammabile, si osserva che “avendo reso l’aria infiammabile perfettamente innocua mediante agitazione continuata in una vasca d’acqua privata della sua aria, conclusi che altri tipi d’aria nocia potessero essere restaurati con lo stesso mezzo; e trovai subito che questo era il caso con l’aria putrida, anche di più di un anno di permanenza” - (fr:684) [Having rendered inflammable air perfectly innoxious by continued agitation in a trough of water…]. Analogamente, l’aria nitrosa, dopo prolungata agitazione, può arrivare a “ammettere una candela per bruciare in essa” - (fr:1393) [makes it not only to admit a candle to burn in it…].

Il testo distingue attentamente tra diversi “tipi” di aria — comune, putrida, infiammabile, fissa e nitrosa — e le loro interazioni. Particolarmente rilevante è la scoperta che l’aria fissa (anidride carbonica), sebbene nociva di per sé, può correggere la putrefazione: “avendo trovato […] che l’aria fissa corregge la putrefazione; mi venne in mente che l’aria fissa e l’aria contaminata dalla putrefazione, sebbene ugualmente nocive quando separate, potessero formare una miscela salubre, l’una correggendo l’altra” - (fr:700) [finding, by the experiments of Dr. Macbride, that fixed air corrects putrefaction…]. Questa miscela risulta talmente benefica che “in non meno di cinquanta o sessanta casi, l’aria che era stata resa nel più alto grado nociva, dalla respirazione o putrefazione, era così addolcita da una miscela di circa quattro volte tanto aria fissa, che poi i topi vi vivevano estremamente bene” - (fr:700) [in not less than fifty or sixty instances…].

Un aspetto metodologico cruciale riguarda l’uso di indicatori biologici per valutare la qualità dell’aria. L’autore impiega sistematicamente topi e candele, sebbene riconosca l’incertezza dei primi: “gli esperimenti con i topi, e, per la stessa ragione, senza dubbio, con altri animali, hanno un considerevole grado di incertezza; ed è quindi necessario ripeterli frequentemente prima che il risultato possa essere assolutamente affidato” - (fr:572) [experiments with mice… have a considerable degree of uncertainty…]. Si rivela inoltre che i due test non sono equivalenti: esiste aria “in cui una candela brucia abbastanza naturalmente e liberamente, e che tuttavia è nel più alto grado nociva per gli animali, tanto che muoiono nel momento in cui vi vengono messi; mentre, in generale, gli animali vivono con poco disagio sensibile in aria in cui le candele si sono spente” - (fr:1391) [air in which a candle burns quite naturally and freely, and which is yet in the highest degree noxious to animals…].

Per superare i limiti dei test biologici, l’autore sviluppa un criterio chimico basato sulla miscela con aria nitrosa: “è straordinariamente notevole che questa effervescenza e diminuzione, causata dalla miscela di aria nitrosa, sia peculiare dell’aria comune, o aria idonea per la respirazione; e, per quanto posso giudicare, è almeno molto vicina, se non esattamente, in proporzione alla sua idoneità per questo scopo” - (fr:779) [It is exceedingly remarkable that this effervescence and diminution… is peculiar to common air…].

Il testo si colloca storicamente nel periodo in cui la chimica pneumatica stava emergendo come disciplina scientifica, precedente la scoperta dell’ossigeno da parte di Priestley stesso (1774) e la successiva rivoluzione antilogistica di Lavoisier. La terminologia impiegata — riferimenti al flogisto, al pabulum vitæ e alle diverse “arie” — riflette il paradigma teorico pre-lavoisieriano, pur documentando fenomeni che saranno poi riconosciuti come ossigenazione da parte delle piante (fotosintesi) e assorbimento di gas da parte dell’acqua.

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[5.1-60-1289|1455]

5 Esperimenti sull’aria, il flogisto e la putrefazione: osservazioni di chimica pneumatica e medicina

Ricerche sperimentali sulle diverse qualità dell’aria, sulla natura del flogisto e sulle proprietà antisettiche dei gas, con particolare attenzione alle applicazioni mediche nel trattamento delle malattie putride.

Il trattato indaga le trasformazioni chimiche dell’aria attraverso processi di putrefazione e respirazione, sviluppando una teoria pneumatica fondata sul concetto di flogisto. L’autore sostiene che la respirazione animale e la putrefazione alterano l’aria in modo analogo, entrambe emettendo questo principio inflammabile: “This conjecture is likewise favoured by my observation, that respiration and putrefaction affect common air in the same manner, and in the same manner in which all other processes diminish air and make it noxious, and which agree in nothing but the emission of phlogiston” - (fr:1755) [Questa congettura è inoltre favorita dalla mia osservazione che la respirazione e la putrefazione influenzano l’aria comune nello stesso modo, e nello stesso modo in cui tutti gli altri processi processi diminuiscono l’aria e la rendono nociva, e che concordano in nulla se non nell’emissione di flogisto]. Secondo questa prospettiva, i polmoni svolgerebbero la funzione di eliminare l’eccesso di flogisto dal sistema vivente: “Since air which has passed through the lungs is the same thing with air tainted with animal putrefaction, it is probable that one use of the lungs is to carry off a putrid effluvium, without which, perhaps, a living body might putrefy as soon as a dead one” - (fr:598) [Poiché l’aria che è passata attraverso i polmoni è la stessa cosa dell’aria contaminata dalla putrefazione animale, è probabile che uno degli usi dei polmoni sia quello di eliminare un effluvio putrido, senza il quale, forse, un corpo vivente potrebbe putrefarsi tanto presto quanto uno morto]. Il flogisto, una volta assolto il suo ruolo nell’economia animale, verrebbe scaricato nell’atmosfera come materia effeta: “If this be the case, it should seem that the phlogiston which we take in with our aliment, after having discharged its proper function in the animal system (by which it probably undergoes some unknown alteration) is discharged as effete by the lungs into the great common menstruum, the atmosphere” - (fr:1756) [Se questo è il caso, sembrerebbe che il flogisto che assumiamo con il nostro alimento, dopo aver svolto la sua propria funzione nel sistema animale (per cui probabilmente subisce qualche alterazione sconosciuta), sia scaricato come effete dai polmoni nel grande menstruum comune, l’atmosfera].

Una distinzione fondamentale emerge tra l’aria fissa (fixed air), identificata come anidride carbonica, e l’effluvio putrido propriamente detto. L’aria fissa, scoperta dal Dr. Macbride di Dublino, possiede notevoli proprietà antisettiche: “Fixed air had been discovered by Dr. Macbride of Dublin, after an observation of Sir John Pringle’s, which led to it, to be in a considerable degree antiseptic” - (fr:150) [L’aria fissa era stata scoperta dal Dr. Macbride di Dublino, in seguito a un’osservazione di Sir John Pringle, che vi condusse, come in grado considerevole antisettica]. Questa sostanza, abbondantemente prodotta dalle fermentazioni vegetali e osservabile nelle birrerie pubbliche (“It was in consequence of living for some time in the neighbourhood of a public brewery, that I was induced to make experiments on fixed air” - (fr:286) [Fu in conseguenza di aver vissuto per qualche tempo nelle vicinanze di una birreria pubblica che fui indotto a fare esperimenti sull’aria fissa]), si rivela capace di correggere l’aria resa nociva dalla putrefazione. L’autore documenta come miscele di aria fissa con aria putrida perdano la loro nocività: “Having found, by several experiments above-mentioned that the proper putrid effluvium is something quite distinct from fixed air, and finding, by the experiments of Dr. Macbride, that fixed air corrects putrefaction; it occured to me, that fixed air, and air tainted with putrefaction, though equally, noxious when separate, might make a wholesome mixture, the one, correcting the other” - (fr:700) [Avendo trovato, con diversi esperimenti sopra menzionati, che l’effluvio putrido propriamente detto è qualcosa di completamente distinto dall’aria fissa, e trovando, dagli esperimenti del Dr. Macbride, che l’aria fissa corregge la putrefazione; mi venne in mente che l’aria fissa e l’aria contaminata dalla putrefazione, sebbene ugualmente nocive quando separate, potrebbero formare una miscela salubre, l’una correggendo l’altra].

L’effluvio putrido rappresenta invece una sostanza distinta, caratterizzata da un odore fetido estremamente offensivo che pervade l’acqua: “After a short time, the water contracts an extremely fetid and offensive smell, which seems to indicate that the putrid effluvium pervades the water, and affects the neighbouring air” - (fr:627) [Dopo poco tempo, l’acqua contrae un odore estremamente fetido e offensivo, che sembra indicare che l’effluvio putrido pervade l’acqua e influenza l’aria vicina]. Questa sostanza differisce dall’aria fissa per il fatto di non essere assorbita dall’acqua in modo permanente e di possedere qualità mefitiche specifiche. Interessante è la constatazione che la materia putrida, pur essendo satura di effluvio putrido, può preservare altre sostanze dalla putrefazione, sebbene l’aria così caricata risulti estremamente nociva per i polmoni: “I think it probable enough, that putrid matter, as Dr. Alexander has endeavoured to prove, will preserve other substances from putrefaction; because, being already saturated with the putrid effluvium, it cannot readily take any more; but Dr. Alexander was not aware, that air thus loaded with putrid effluvium is exceedingly noxious when taken into the lungs” - (fr:1289) [Penso che sia abbastanza probabile che la materia putrida, come il Dr. Alexander ha cercato di dimostrare, preservi altre sostanze dalla putrefazione; perché, essendo già satura dell’effluvio putrido, non può facilmente assorbirne altro; ma il Dr. Alexander non era consapevole che l’aria così caricata di effluvio putrido è estremamente nociva quando introdotta nei polmoni].

Il trattato dedica ampia attenzione alle applicazioni mediche dei gas. L’aria fissa viene somministrata per via di clistere (clyster) nel trattamento delle febbri putride e dello scorbuto marino: “A Letter from Mr. Hey to Dr. Priestley, concerning the Effects of fixed Air applied by way of Clyster” - (fr:1831) [Lettera di Mr. Hey al Dr. Priestley, riguardo gli effetti dell’aria fissa applicata per via di clistere]. L’efficacia terapeutica si fonderebbe sulla capacità dell’aria fissa di correggere il fermento settico nell’intestino: “Reflecting upon the disagreeable necessity we seemed to lie under of confining this putrid matter in the intestines, lest the evacuation should destroy the vis vitæ before there was time to correct its bad quality… I considered, that, if this putrid ferment could be more immediately corrected, a stop would probably be put to the flux” - (fr:1844) [Riflettendo sulla sgradevole necessità in cui sembravamo trovarci di confinare questa materia putrida nell’intestino, temendo che l’evacuazione potesse distruggere la vis vitæ prima che ci fosse tempo di correggerne la cattiva qualità… considerai che, se questo fermento putrido potesse essere corretto più immediatamente, probabilmente si arresterebbe il flusso]. L’introduzione di aria fissa nel canale alimentare rappresenta quindi un correttore potente della putrefazione: “I thought nothing was so likely to effect this, as the introduction of fixed air into the alimentary canal, which… appears to be the most powerful corrector of putrefaction hitherto known” - (fr:1845) [Pensai che nulla fosse così adatto a realizzare questo come l’introduzione di aria fissa nel canale alimentare, che… appare essere il più potente correttore di putrefazione conosciuto finora].

Parallelamente, l’aria nitrosa (ossidi di azoto) si rivela possedere straordinarie proprietà antisettiche, superiori persino all’aria fissa: “This species of factitious air is obtained from all the metals except zinc, by means of the nitrous acid; and Dr. Priestley informs me, that as a sweetener and antiseptic it far surpasses fixed air” - (fr:1911) [Questa specie di aria fattizia si ottiene da tutti i metalli tranne lo zinco, per mezzo dell’acido nitroso; e il Dr. Priestley mi informa che come dolcificante e antisettico supera di gran lunga l’aria fissa]. Sperimentata anch’essa per via di clistere su animali, l’aria nitrosa mostra un potere antiseptico così marcato da uccidere gli insetti e preservare la sostanza dalla putrefazione: “Considering how fatal nitrous air is to insects, and likewise its great antiseptic power, I conceived that considerable use might be made of it in medicine, especially in the form of clysters” - (fr:1452) [Considerando quanto sia fatale l’aria nitrosa agli insetti, e inoltre il suo grande potere antisettico, concepii che se ne potesse fare un uso considerevole in medicina, specialmente nella forma di clisteri].

L’aria infiammabile (idrogeno), estratta da sostanze vegetali, animali o minerali mediante forte calore, risulta letale per gli animali provocando convulsioni immediate: “Inflammable air kills animals as suddenly as fixed air, and, as far can be perceived, in the same manner, throwing them into convulsions, and thereby occasioning present death” - (fr:516) [L’aria infiammabile uccide gli animali tanto improvvisamente quanto l’aria fissa, e, per quanto si possa percepire, nello stesso modo, gettandoli in convulsioni e causando così morte immediata]. La morte istantanea in aria vitiata viene attribuita all’esaurimento della vis vitæ attraverso convulsioni violente e universali: “The instantaneous death of animals put into air so vitiated, I still think is owing to some stimulus, which, by causing immediate, universal and violent convulsions, exhausts the whole of the vis vitæ at once” - (fr:1276) [La morte istantanea degli animali messi in aria così vitiata, penso ancora che sia dovuta a qualche stimolo, che, causando convulsioni immediate, universali e violente, esaurisce tutta la vis vitæ in una volta].

Significativa è la riflessione sul ruolo delle piante nel mantenere l’equilibrio atmosferico. Le piante estraggono l’effluvio putrido dall’aria attraverso le foglie, rendendola nuovamente adatta alla respirazione: “Since the plants that I made use of manifestly grow and thrive in putrid air… it seems to be exceedingly probable, that the putrid effluvium is in some measure extracted from the air, by means of the leaves of plants, and therefore that they render the remainder more fit for respiration” - (fr:648) [Poiché le piante che ho usato crescono e prosperano manifestamente in aria putrida… sembra estremamente probabile che l’effluvio putrido sia in qualche misura estratto dall’aria per mezzo delle foglie delle piante, e quindi che esse rendano il resto più adatto alla respirazione]. Questo processo naturale compenserebbe l’injuria continua inferta all’atmosfera dalla respirazione degli animali e dalla putrefazione della materia organica: “These proofs of a partial restoration of air by plants in a state of vegetation… cannot but render it highly probable, that the injury which is continually done to the atmosphere by the respiration of such a number of animals, and the putrefaction of such masses of both vegetable and animal matter, is, in part at least, repaired by the vegetable creation” - (fr:674) [Queste prove di un parziale ripristino dell’aria da parte delle piante in stato di vegetazione… non possono che rendere altamente probabile che l’injuria che viene continuamente fatta all’atmosfera dalla respirazione di così tanti animali, e dalla putrefazione di tali masse di materia sia vegetale che animale, sia, almeno in parte, riparata dalla creazione vegetale].

Il testo rappresenta una testimonianza fondamentale della chimica pneumatica pre-lavoisiana, caratterizzata dalla teoria del flogisto e dall’indagine sperimentale sulle proprietà terapeutiche dei gas, anticipando l’ossigenoterapia e la medicina iperbarica sebbene entro un paradigma chimico destinato ad essere superato.

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[6.1-60-842|1242]

6 La chimica pneumatica e la teoria del flogisto: esperimenti sulla diminuzione e trasformazione dell’aria

Trattazione degli esperimenti condotti su diverse qualità d’aria—comune, nitrosa, fissa e infiammabile—attraverso processi di calcinazione dei metalli, combustione di carbone e miscele di limatura di ferro e zolfo, nel contesto della teoria del flogisto e della sua capacità di rendere l’aria “nociva” e incapace di sostenere la combustione o la respirazione.

6.1 Il concetto di aria flogisticata e i processi di diminuzione

Il testo articola una teoria chimica fondata sulla presenza e trasferimento del flogisto. L’autore osserva che diversi processi—respirazione, putrefazione, combustione di candele, calcinazione di metalli, effluvi di carbone bruciato e miscele di limatura di ferro e zolfo—producono un effetto uniforme: la diminuzione dell’aria, che diviene incapace di sostenere ulteriormente la vita o la fiamma. A questo stato finale l’autore propone di attribuire una denominazione specifica: “On this account, if it was thought convenient to introduce a new term (or rather make a new application of a term already in use among chemists) it might not be amiss to call air that has been diminished, and made noxious by any of the processes above mentioned, or others similar to them, by the common appellation of phlogisticated air” - (fr:1320) [Per questo motivo, se si ritenesse opportuno introdurre un nuovo termine (o piuttosto fare una nuova applicazione di un termine già in uso tra i chimici), non sarebbe inopportuno chiamare aria che è stata diminuita e resa nociva da uno qualsiasi dei processi sopra menzionati, o altri simili, con l’appellativo comune di aria flogisticata].

La definizione operativa di questo stato risulta chiara nella descrizione degli effetti combinati: “In a great variety of cases I have observed that there is a remarkable diminution of common, or respirable air, in proportion to which it is always rendered unfit for respiration, indisposed to effervesce with nitrous air, and incapable of farther diminution from any other cause” - (fr:1180) [In una gran varietà di casi ho osservato che vi è una notevole diminuzione dell’aria comune o respirabile, in proporzione alla quale essa è sempre resa inadatta alla respirazione, indisposta a effervescere con l’aria nitrosa, e incapace di ulteriore diminuzione da qualsiasi altra causa].

6.2 L’aria nitrosa: generazione, proprietà e misurazioni quantitative

L’aria nitrosa (ossido di azoto) viene prodotta dalla soluzione di vari metalli in acido nitrico, con rese quantitative differenziate. L’autore registra dati precisi sulle proporzioni: “Having dissolved silver, copper, and iron in equal quantities of spirit of nitre diluted with water, the quantities of nitrous air produced from them were in the following proportion; from iron 8, from copper 6-1/4, from silver 6” - (fr:1441) [Avendo disciolto argento, rame e ferro in uguali quantità di spirito di nitro diluito con acqua, le quantità di aria nitrosa prodotta da essi erano nelle seguenti proporzioni: dal ferro 8, dal rame 6-1/4, dall’argento 6]. Si osserva inoltre che l’aggiunta di acqua causa la scomparsa di frazioni specifiche del gas generato: “The solutions of iron, tin, and zinc, in the marine acid, were all attended with the same phænomena as the solutions of copper and lead, but in a less degree; for in iron one eighth, in tin one sixth, and in zinc one tenth of the generated air disappeared on the admission of water” - (fr:964) [Le soluzioni di ferro, stagno e zinco nell’acido marino presentavano tutti gli stessi fenomeni delle soluzioni di rame e piombo, ma in minor grado; infatti nel ferro un ottavo, nello stagno un sesto e nello zinco un decimo dell’aria generata scompariva all’ammissione di acqua].

Particolarmente rilevante è l’effetto della scintilla elettrica: “It is proper to observe in this place, that the electric spark taken in nitrous air diminishes it to one fourth of its original quantity” - (fr:1422) [È opportuno osservare in questo luogo che la scintilla elettrica presa in aria nitrosa la diminuisce fino a un quarto della sua quantità originaria].

6.3 La calcinazione dei metalli come experimentum crucis

L’autore considera la calcinazione—il processo di ossidazione dei metalli mediante calore—come prova decisiva (experimentum crucis) per verificare la teoria del flogisto: “Having been led to suspect, from the experiments which I had made with charcoal, that the diminution of air in that case, and perhaps in other cases also, was, in some way or other the consequence of its having more than its usual quantity of phlogiston, it occurred to me, that the calcination of metals, which are generally supposed to consist of nothing but a metallic earth united to phlogiston, would tend to ascertain the fact, and be a kind of experimentum crucis in the case” - (fr:898) [Essendo stato indotto a sospettare, dagli esperimenti fatti con il carbone, che la diminuzione dell’aria in quel caso, e forse anche in altri, fosse in qualche modo conseguenza del fatto che essa aveva più della sua consueta quantità di flogisto, mi venne in mente che la calcinazione dei metalli, che generalmente si suppone consistano in nient’altro che una terra metallica unita al flogisto, avrebbe tendato ad accertare il fatto, e sarebbe stata una sorta di experimentum crucis nel caso].

I risultati quantitativi appaiono significativi: “In the first trial that I made, I reduced four ounce measures of air to three, which is the greatest diminution of common air that I had ever observed before” - (fr:901) [Nel primo tentativo che feci, ridussi quattro once misurate d’aria a tre, che è la più grande diminuzione d’aria comune che avessi mai osservato prima]. Tuttavia, emergono contraddizioni fondamentali con le osservazioni di Lavoisier, che utilizzando una lente ardente di qualità superiave non riuscì a ottenere calcinazione reale in aria infiammabile o nitrosa: “I conclude from the experiments of M. Lavoisier, which were made with a much better burning lens than I had an opportunity of making use of, that there was no real calcination of the metals, though they were made to fume in inflammable or nitrous air” - (fr:945) [Concludo dagli esperimenti del Sig. Lavoisier, fatti con una lente ardente molto migliore di quella che ho avuto opportunità di usare, che non vi era stata una vera calcinazione dei metalli, sebbene fossero stati fatti fumare in aria infiammabile o nitrosa].

6.4 Ambiguità osservative e comportamento anomalo dei materiali

Il testo registra incertezze metodologiche e risultati contraddittori. La calcinazione in aria nitrosa appare problematica: “But though I made the metals fume copiously in nitrous air, there might be no real calcination, the phlogiston not being separated, and the proper calcination prevented by there being no fixed air, which is necessary to the formation of the calx, to unite with it” - (fr:843) [Ma sebbene facessi fumare abbondantemente i metalli in aria nitrosa, potrebbe non esserci stata una vera calcinazione, il flogisto non essendo separato, e la calcinazione propria impedita dall’assenza di aria fissa, che è necessaria alla formazione della calce per unirsi ad essa].

Particolarmente enigmatico è il comportamento del carbone: “I have sometimes found, that charcoal which was made with the most intense heat of a smith’s fire… did not diminish the air in which the focus of a burning mirror was thrown upon it… whereas, at other times, I have not perceived that there was any generation of inflammable air, but a simple diminution of common air, when the charcoal had been made with a much less degree of heat” - (fr:886) [Ho talvolta riscontrato che il carbone prodotto con il calore più intenso di un fuoco di fabbro… non diminuiva l’aria in cui veniva gettato il fuoco di uno specchio ardente… mentre altre volte non ho percepito che vi fosse generazione di aria infiammabile, ma una semplice diminuzione dell’aria comune, quando il carbone era stato prodotto con un grado di calore molto minore].

Sorgono inoltre dubbi sulla precipitazione dell’aria fissa: “But though the precipitation of the lime was not sensible in this method of making the experiment, it is sufficiently so when the whole process is made in lime-water” - (fr:777) [Ma sebbene la precipitazione della calce non fosse sensibile in questo metodo di fare l’esperimento, lo è sufficientemente quando l’intero processo è fatto in acqua di calce], e sulla capacità di assorbimento dei calci metallici: “That it did not proceed quite so far, I attribute chiefly to the small quantity of calx formed by the slight solution of mercury with the acid fumes not being able to absorb all the fixed air that is precipitated from the common air by the phlogiston” - (fr:1360) [Il fatto che non procedesse così lontano, lo attribuisco principalmente alla piccola quantità di calce formata dalla leggera soluzione di mercurio con i vapori acidi, non essendo in grado di assorbire tutta l’aria fissa che è precipitata dall’aria comune dal flogisto].

6.5 Significato storico e testimonianza epistemologica

Il testo costituisce una testimonianza fondamentale della chimica pneumatica del XVIII secolo, documentando il tentativo di conciliare osservazioni quantitative con la teoria del flogisto. La registrazione sistematica di misure—proporzioni di gas prodotti, frazioni di diminuzione, quantità di aria assorbite—contrasta con l’interpretazione teorica ancora ancorata al paradigma flogistico. La menzione degli esperimenti di Lavoisier segnala l’emergere di un nuovo paradigma che contesta l’esistenza stessa del flogisto, rendendo questo documento una testimonianza del periodo di transizione tra la chimica pneumatica e la chimica dell’ossigenio. La confusione tra “aria fissa” (anidride carbonica), “aria infiammabile” (idrogeno) e “aria nitrosa” (ossido di azoto), gestita attraverso il concetto unificante di flogisto, evidenzia la complessità del passaggio concettuale in corso.

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7 Esperimenti sulle diverse specie di aria: proprietà chimiche e reazioni tra gas

Studio analitico delle proprietà delle “arie” fissa, alcalina, nitrosa e marina, con particolare attenzione ai metodi di produzione, ai test di riconoscimento e alle interazioni chimiche osservate nel corso delle ricerche sperimentali.

Il trattato presenta una serie di osservazioni sperimentali relative alla produzione e alle proprietà chimiche di diverse “arie” o gas, sviluppate attraverso un metodo rigoroso di verifica che impiega reagenti specifici e apparecchiature di laboratorio. L’indagine si concentra in particolare sull’aria fissa (fixed air), generata tipicamente dalla reazione tra gesso e olio di vetriolo, e sull’aria alcalina (alkaline air), ottenuta da materiali contenenti alcali volatili.

La produzione dell’aria fissa avviene attraverso processi di effervescenza controllata, utilizzando apparecchiature che permettono di raccogliere il gas generato senza contaminazioni. Si descrive un metodo particolare in cui “I took the flexible tube of that instrument which is used for throwing up the fume of tobacco, and tied a small bladder to the end of it… I then put some bits of chalk into a six ounce phial… upon these I poured such a quantity of oil of vitriol… and immediately tied the bladder… round the neck of the phial” - (fr:1854) [Presi il tubo flessibile di quello strumento che si usa per gettare il fumo del tabacco, e legai una piccola vescica all’estremità di esso… poi misi dei pezzi di gesso in una fiasca da sei once… su questi versai una quantità di olio di vetriolo… e immediatamente legai la vescica… attorno al collo della fiasca], dove il tubo viene introdotto in un recipiente per raccogliere l’aria generata. Per garantire la purezza del prodotto, si verifica che l’olio di vetriolo non venga reso volatile durante il processo: “Whereas some persons had suspected that a quantity of the oil of vitriol was rendered volatile by this process, I examined it, by all the chemical methods that are in use; but could not find that water thus impregnated contained the least perceivable quantity of that acid” - (fr:320) [Mentre alcuni avevano sospettato che una quantità di olio di vetriolo fosse resa volatile da questo processo, l’esaminai con tutti i metodi chimici in uso; ma non potei trovare che l’acqua così impregnata contenesse la minima quantità percepibile di quel acido].

Le proprietà dell’aria fissa vengono determinate attraverso test specifici. Quando impregnata in acqua distillata, produce un liquido che “formed curds when agitated with soap, lathered with difficulty, and very imperfectly” - (fr:1816) [formava cagliate quando agitata con sapone, produceva schiuma con difficoltà e molto imperfettamente], a differenza dell’acqua semplice. Questa reazione con il sapone serve a distinguere l’effetto dell’aria fissa da quello di acidi minerali: “One drop of oil of vitriol being mixed with a pint of the same distilled water… When agitated with soap, this water produced curds, and lathered with some difficulty; but not so much as the distilled water mixed with vitriolic acid” - (fr:1812,1821) [Una goccia di olio di vetriolo essendo mescolata con una pinta della stessa acqua distillata… Quando agitata con sapone, quest’acqua produceva cagliate, e faceva schiumare con qualche difficoltà; ma non tanto quanto l’acqua distillata mescolata con acido vetriolico]. L’assenza di effervescenza con alcali fissi o volatili conferma la natura non acida dell’aria fissa: “The distilled water saturated with fixed air neither effervesced, nor shewed any clouds, when mixed with the fixed or volatile alkali” - (fr:1817) [L’acqua distillata satura di aria fissa non effervesciva, né mostrava nuvole, quando mescolata con l’alcali fisso o volatile].

L’indagine sull’aria alcalina nasce dall’analogia con l’aria acida marina scoperta precedentemente: “After I had made the discovery of the marine acid air… it occurred to me, that, by a process similar to that by which this acid air is expelled from the spirit of salt, an alkaline air might be expelled from substances containing volatile alkali” - (fr:1086) [Dopo aver fatto la scoperta dell’aria acida marina… mi venne in mente che, con un processo simile a quello con cui quest’aria acida è espulsa dallo spirito di sale, un’aria alcalina potrebbe essere espulsa da sostanze contenenti alcali volatile]. Questo gas viene prodotto dalla distillazione di sal ammoniac con calce spenta (“volatile spirit of sal ammoniac which is procured by a distillation with slaked lime”) o direttamente dai materiali originali impiegati nella produzione dello spirito di sal ammoniac, ovvero sali alcalini volatili come lo spirito di corna o il sal volatile.

Una caratteristica fondamentale dell’aria alcalina è la sua elevata solubilità in acqua, che forma uno spirito di sal ammoniac particolarmente concentrato: “From this analogy I concluded… that this alkaline air would be readily imbibed by water, and, by its union with it, would form a volatile spirit of sal ammoniac” - (fr:1102) [Da questa analogia conclusi… che quest’aria alcalina sarebbe stata prontamente assorbita dall’acqua, e, con la sua unione ad essa, avrebbe formato uno spirito volatile di sal ammoniac]. L’acqua così impregnata diviene “prodigiously stronger than any volatile spirit of sal ammoniac that I have ever seen” - (fr:1103) [sproporzionatamente più forte di qualsiasi spirito volatile di sal ammoniac che abbia mai visto].

Le interazioni tra diverse specie gassose producono fenomeni precipitanti visivamente distintivi. Quando l’aria alcalina entra in contatto con aria acida marina, si forma immediatamente una nube bianca: “But the moment that these two kinds of air came into contact, a beautiful white cloud was formed, and presently filled the whole vessel” - (fr:1120) [Ma nel momento in cui queste due specie di aria vennero in contatto, si formò una bella nuvola bianca, e presto riempì tutto il recipiente]. Questo precipitato si solidifica in sal ammoniac: “when the cloud was subsided, there appeared to be formed a solid white salt, which was found to be the common sal ammoniac” - (fr:1121) [quando la nuvola si depositò, apparve formato un sale bianco solido, che si trovò essere il comune sal ammoniac]. Analoghe precipitazioni bianche si osservano con l’aria nitrosa: “the white clouds above mentioned began to be formed at the mouth, and presently descended to the bottom, so as to fill the whole, were it ever so large, as with fine snow” - (fr:1349) [le suddette nuvole bianche cominciarono a formarsi alla bocca, e presto scesero sul fondo, così da riempire il tutto, per quanto grande fosse, come di neve fine], fenomeno descritto anche come “the most beautiful white fumes, exactly resembling the precipitation of some white substance in a transparent menstruum, or the falling of very fine snow” - (fr:1333) [i più belli fumi bianchi, esattamente rassomiglianti alla precipitazione di qualche sostanza bianca in un menstruo trasparente, o alla caduta di neve finissima].

L’aria acida marina (cloruro di idrogeno) viene prodotta non solo dallo spirito di sale, ma anche direttamente da sale comune e olio di vetriolo: “I fill a small phial with common salt, pour upon it a small quantity of concentrated oil of vitriol, and receive the fumes emitted by it in a vessel previously filled with quicksilver” - (fr:1464) [Riempio una piccola fiasca di sale comune, verso su di esso una piccola quantità di olio di vetriolo concentrato, e raccolgo i fumi emessi in un recipiente precedentemente riempito di mercurio]. Quest’aria presenta un’elevata densità: “2-1/2 grains of rain-water absorbed three ounce measures of this air, after which it was increased one third in its bulk, and weighed twice as much as before” - (fr:980) [2,5 grani di acqua piovana assorbirono tre once misurate di quest’aria, dopo di che aumentò di un terzo nel suo volume, e pesava il doppio di prima]. La sua natura acida si manifesta nel trasformare il vetriolo blu in verde scuro (“Blue vitriol… turned to a dark green the moment that it was put to the acid air”) e nel generare fumi bianchi con il salnitro (“When I put a piece of saltpetre to this air it was presently surrounded with a white fume” - fr:1014).

Il trattato inserisce queste osservazioni nel contesto teorico del flogisto. L’aria infiammabile (idrogeno) si produce quando l’aria acida marina si unisce al flogisto contenuto in diverse sostanze: “This observation put it beyond a doubt, that this air was properly imbibed by the water… I observed before that this acid vapour, or air, has a strong affinity with phlogiston, so that it decomposes many substances which contain it, and with them forms a permanently inflammable air” - (fr:968,1475) [Questa osservazione mise fuori dubbio che quest’aria fosse propriamente assorbita dall’acqua… Osservai prima che questo vapore acido, o aria, ha una forte affinità con il flogisto, così che decompone molte sostanze che lo contengono, e con esse forma un’aria permanentemente infiammabile]. L’aria nitrosa, invece, sembra formare un’unione più stretta con il flogisto rispetto agli altri acidi: “the nitrous acid forms a closer union with phlogiston than the other two; because the air which is formed by the nitrous acid is not inflammable, like that which is produced by the oil of vitriol, or the spirit of salt” - (fr:1729) [l’acido nitroso forma un’unione più stretta con il flogisto degli altri due; perché l’aria che è formata dall’acido nitroso non è infiammabile, come quella prodotta dall’olio di vetriolo, o dallo spirito di sale].

Si rilevano infine particolari reattività tra sostanze oleose e le diverse specie di aria. Gli oli essenziali e l’olio di trementina assorbono piccole quantità di aria alcalina (“Oil of turpentine, and essential oil of mint, absorbed a very small quantity of alkaline air”) ma producono aria infiammabile quando sottoposti a scintilla elettrica in presenza di aria acida marina: “Inflammable air was produced, when to this acid air I put spirit of wine, oil of olives, oil of turpentine, charcoal, phosphorus, bees-wax, and even sulphur” - (fr:985,1142,1566) [Si produceva aria infiammabile, quando a quest’aria acida mettevo spirito di vino, olio d’oliva, olio di trementina, carbone, fosforo, cera d’api, e persino zolfo]. Queste reazioni evidenziano la complessa gerarchia di affinità chimiche tra acidi, alcali e principi infiammabili che caratterizzano il sistema teorico dell’autore.

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8 Ricerche sperimentali sulle proprietà e trasformazioni dei fluidi elastici

Resoconto delle osservazioni pneumatiche relative alla diminuzione, assorbimento e generazione di diverse specie d’aria, con particolare attenzione al test dell’aria nitrosa come misura della qualità atmosferica.

Il testo documenta una sistematica indagine sul comportamento di varie “arie” (gas), operando entro il paradigma della teoria del flogisto. L’autore—evidentemente Joseph Priestley—descrive procedure sperimentali volte a determinare la qualità dell’aria attraverso reazioni chimiche e processi di assorbimento.

Un elemento centrale è il test dell’aria nitrosa come strumento di misura. L’autore osserva che la miscela di aria nitrosa con aria comune produce una diminuzione volumetrica proporzionale all’idoneità respiratoria del campione: “It is exceedingly remarkable that this effervescence and diminution, occasioned by the mixture of nitrous air, is peculiar to common air, or air fit for respiration; and, as far as I can judge, from a great number of observations, is at least very nearly, if not exactly, in proportion to its fitness for this purpose” - (fr:779) [È estremamente notevole che questa effervescenza e diminuzione, causata dalla miscela di aria nitrosa, sia peculiare dell’aria comune, o aria adatta alla respirazione; e, per quanto posso giudicare da un gran numero di osservazioni, sia almeno molto vicina, se non esattamente, in proporzione alla sua idoneità a questo scopo]. Questo processo permette di distinguere la “bontà” dell’aria con maggiore precisione rispetto ai test biologici con animali.

Le proprietà assorbitive dei liquidi emergono come tema ricorrente. L’aria nitrosa, stando in argento vivo, subisce una diminuzione di circa un quarto, mentre l’acqua assorbe successivamente circa la metà del rimanente: “Nitrous air treated in the manner above mentioned is diminished about one fourth by standing in quicksilver; and water admitted to it will absorb about half the remainder” - (fr:1403) [L’aria nitrosa trattata nel modo sopra menzionato viene diminuita di circa un quarto stando in argento vivo; e l’acqua ammessa in essa assorbirà circa la metà del rimanente]. Analogamente, l’aria fissa mostra una miscibilità sorprendente con l’acqua: “Perceiving, to my great surprize, that so very great a proportion of this kind of air was miscible with water, I immediately began to agitate a considerable quantity of it… and, with about four times as much agitation as fixed air requires, it was so far absorbed by the water, that only about one fifth remained” - (fr:812) [Accorgendomi, con mia grande sorpresa, che una proporzione così grande di questo tipo di aria era miscibile con l’acqua, immediatamente cominciai ad agitare una quantità considerevole di essa… e, con circa quattro volte l’agitazione richiesta dall’aria fissa, fu così assorbita dall’acqua che ne rimase solo circa un quinto].

La generazione di gas avviene attraverso diverse metodologie. Dall’etere, mediante scintilla elettrica, si produce un’aria infiammabile che non viene assorbita dall’acqua, a differenza dell’etere stesso: “The very first spark, I observed, increased the quantity of this air very considerably… and whereas water imbibes all the ether that is put to any kind of air… this air, on the contrary, was not imbibed by water” - (fr:1561) [La primissima scintilla, osservai, aumentò considerevolmente la quantità di quest’aria… e mentre l’acqua assorbe tutto l’etere che viene aggiunto a qualsiasi tipo di aria… quest’aria, al contrario, non veniva assorbita dall’acqua]. Si noti il riferimento a fig. per l’apparato sperimentale con tubi piccoli. Dalla limatura di ferro e zolfo si ottiene invece una miscela di aria fissa e infiammabile: “In this manner I found that air is produced in great plenty; but, upon examining it, I found, to my very great surprise, that little more than one half of it was fixed air, capable of being absorbed by water; and that the rest was inflammable” - (fr:364) [In questo modo trovai che l’aria viene prodotta in grande abbondanza; ma, esaminandola, trovai, con mia grandissima sorpresa, che poco più della metà di essa era aria fissa, capace di essere assorbita dall’acqua; e che il resto era infiammabile].

Particolare rilevanza ha il fenomeno della restaurazione dell’aria. L’agitazione in acqua può trasformare aria nociva in aria salubre: “Upon this, I began to agitate a quantity of strong inflammable air in a glass jar… and finding that the remainder made an effervescence with nitrous air, I concluded that it must have become fit for respiration” - (fr:541) [Su questo, cominciai ad agitare una quantità di aria fortemente infiammabile in un vaso di vetro… e trovando che il rimanente produceva un’effervescenza con l’aria nitrosa, conclusi che doveva essere diventata adatta alla respirazione]. Tuttavia, l’autore esprime cautela sulle cause di questo fenomeno, non escludendo che possa dipendere dall’aria fissa ma senza affermarlo categoricamente: “The reason why I do not absolutely conclude that the restoration of air in these cases was the effect of fixed air, is that, when I made a trial of the mixture, I sometimes agitated the two kinds of air pretty strongly together” - (fr:702) [Il motivo per cui non concludo assolutamente che il ripristino dell’aria in questi casi fosse l’effetto dell’aria fissa, è che, quando feci una prova della miscela, a volte agitai le due specie d’aria abbastanza energicamente insieme].

Il testo presenta dati quantitativi precisi sulle proporzioni di diminuzione. L’aria nitrosa riduce l’aria comune di un quinto o un quarto: “This mixture, as I have already observed, diminishes common air between one fifth and one fourth” - (fr:802) [Questa miscela, come ho già osservato, diminuisce l’aria comune tra un quinto e un quarto]. Quando si mescola aria nitrosa con aria comune in proporzione 1:2, si ottiene una riduzione di circa un nono inizialmente, che può arrivare a un quinto in uno o due giorni: “For if one measure of nitrous air be put to two measures of common air… there will want about one ninth of the original two measures… till in a day or two, the whole will be reduced to one fifth less than the original quantity of common air” - (fr:761) [Se infatti si mette una misura di aria nitrosa con due misure di aria comune… mancherà circa un nono delle due misure originali… finché in un giorno o due, il tutto sarà ridotto a un quinto meno della quantità originale di aria comune].

Si riscontrano anche anomalie peculiari. L’etere, pur non potendo assumere direttamente forma di aria, raddoppia istantaneamente la quantità apparente di qualsiasi aria a cui viene aggiunto: “It is something extraordinary that, though ether, as I found, cannot be made to assume the form of air… yet that a very small quantity of ether put to any kind of air… almost instantly doubles the apparent quantity of it” - (fr:1612) [È qualcosa di straordinario che, sebbene l’etere, come ho trovato, non possa essere fatto assumere la forma di aria… tuttavia una quantità molto piccola di etere aggiunta a qualsiasi tipo di aria… raddoppia quasi istantaneamente la quantità apparente di essa]. Questo effetto è tuttavia reversibile passando l’aria attraverso l’acqua.

Il contesto strumentale è definito da pompe pneumatiche di precisione: “Few of them will rarefy more than 100 times… whereas this instrument must be in a poor state indeed, if it does not rarefy 200 or 300 times; and when it is in good order, it will go as far as 1000 times” - (fr:1316) [Pochi di essi rarefanno più di 100 volte… mentre questo strumento deve essere in uno stato davvero scarso, se non rarefà 200 o 300 volte; e quando è in buone condizioni, arriva fino a 1000 volte], costruite da Mr. Smeaton, con riferimento a fig. per l’apparato descritto a pagina

Il documento testimonia il passaggio dalla chimica pneumatica pre-lavoisiana, con la sua terminologia flogistica—dove l’aria “saturation” di flogisto ne determina la nocività—verso una comprensione più quantitativa dei fenomeni gasosi, pur mantenendo interpretazioni teoriche che saranno poi superate dalla teoria ossigenistica.

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[9.1-60-943|1753]

9 La teoria del flogisto e la chimica dei gas nelle ricerche sperimentali di Priestley

Il testo presenta una serie di osservazioni sperimentali e speculazioni teoriche relative alla natura dei diversi tipi di “aria” (gas), al ruolo del flogisto come principio universale, e alle interazioni tra processi chimici, elettrici e biologici. L’autore, operando nell’ambito della teoria del flogisto, tenta di spiegare fenomeni come la combustione, la conducibilità elettrica, la respirazione e il movimento muscolare attraverso la mobilità di questo principio infiammabile.

9.1 Il flogisto come principio costitutivo e le sue modificazioni

Il flogisto emerge come sostanza fondamentale che, pur non essendo mai isolata da sola, sembra costituire insieme ad altri principi tutti i tipi di aria conosciuti: “fixed air, acid and alkaline; for these, and another principle, called phlogiston, which I have not been able to exhibit in the form of air, and which has never yet been exhibited by itself in any form” - (fr:1660) [aria fissa, acida e alcalina; poiché queste, e un altro principio chiamato flogisto, che non sono riuscito a esibire in forma d’aria, e che non è mai stato ancora esibito da solo in alcuna forma]. L’aria infiammabile viene definita come l’unione universale di un vapore acido con il flogisto: “inflammable air universally consists of the union of some acid vapour with phlogiston” - (fr:984) [l’aria infiammabile consiste universalmente nell’unione di un vapore acido con il flogisto], mentre l’aria nitrosa risulta dall’unione del vapore acido nitroso con il flogisto, insieme a piccole porzioni di calce metallica (1726).

Una distinzione cruciale emerge tra sostanze conduttrici e non conduttrici di elettricità: le prime contengono flogisto intimamente unito a una base, mentre le seconde, se lo contengono, lo trattengono più lontanamente. Questa caratteristica si manifesta nei metalli, che condurrebbero elettricità solo mentre possiedono flogisto, cessando di farlo quando ne vengono privati: “while metals have phlogiston they conduct electricity, but when they are deprived of it they conduct no longer” - (fr:1789) [mentre i metalli hanno flogisto conducono l’elettricità, ma quando ne sono privati non conducono più].

9.2 La natura del calore, della luce e dell’elettricità

L’autore esprime una visione del calore come moto vibratorio dei corpi, piuttosto che come sostanza propriamente connessa al flogisto: “heat has no more proper connexion with phlogiston than it has with water, or any other constituent part of bodies; but that it is a state into which the parts of bodies are thrown by their action and reaction with respect to one another; and probably the heated state of bodies may consist of a subtle vibratory motion of their parts” - (fr:1772) [il calore non ha più connessione propria con il flogisto di quanto ne abbia con l’acqua, o qualsiasi altra parte costitutiva dei corpi; ma è uno stato in cui le parti dei corpi vengono gettate dalla loro azione e reazione reciproca; e probabilmente lo stato riscaldato dei corpi può consistere in un sottile moto vibratorio delle loro parti]. Tuttavia, riconosce che la vibrazione termica può convertire il flogisto da stato solido a stato fluido, e che la stessa vibrazione costituente il calore può essere responsabile della liberazione del flogisto dalle sostanze infiammabili, fino a ridurle in cenere (1774).

La luce viene identificata con il flogisto in forma modificata: “all light is a modification of phlogiston” - (fr:1771) [tutta la luce è una modificazione del flogisto], e similmente la materia elettrica rappresenta una specifica modificazione dello stesso principio (1770). Il cervello viene ipotizzato come grande laboratorio e deposito dove il flogisto assunto con il nutrimento viene convertito in fluido elettrico: “animals have a power of converting phlogiston, from the state in which they receive it in their nutriment, into that state in which it is called the electrical fluid; that the brain, besides its other proper uses, is the great laboratory and repository for this purpose” - (fr:1757) [gli animali hanno il potere di convertire il flogisto, dallo stato in cui lo ricevono nel nutrimento, in quello stato in cui è chiamato fluido elettrico; che il cervello, oltre agli altri suoi usi propri, è il grande laboratorio e deposito per questo scopo]. Attraverso i nervi, questo principio esaltato viene diretto nei muscoli per forzarli all’azione, analogamente a quanto avviene quando il fluido elettrico viene loro applicato dall’esterno. Questa teoria si estende alla spiegazione del movimento muscolare, dove il flogisto agisce come fonte di energia meccanica, specialmente quando rapidamente estratto da liquori alcolici che ne sono ricchi (1753).

9.3 I processi di combustione e respirazione

La combustione viene interpretata come separazione del flogisto dalle sostanze che lo contengono, dove l’aria circostante riceve il flogisto liberato. L’aria infiammabile spegne il legno rovente perché, essendo già satura di flogisto, non può accoglierne altro: “This substance, however, whether it be air or any thing else, being now fully saturated with phlogiston, and not being able to take any more, in the same circumstances, must necessarily extinguish fire” - (fr:941) [Questa sostanza, tuttavia, sia essa aria o qualsiasi altra cosa, essendo ora completamente satura di flogisto, e non potendone accogliere altro nelle stesse circostanze, deve necessariamente spegnere il fuoco]. Analogamente, la calcinazione dei metalli serve come experimentum crucis per dimostrare che la diminuzione di volume dell’aria è conseguenza del suo sovraccarico di flogisto: “the calcination of metals, which are generally supposed to consist of nothing but a metallic earth united to phlogiston, would tend to ascertain the fact, and be a kind of experimentum crucis in the case” - (fr:898) [la calcinazione dei metalli, che generalmente si suppone consistano di nient’altro che una terra metallica unita al flogisto, tenderebbe a accertare il fatto, e essere una sorta di experimentum crucis nel caso].

L’aria vitiata (resa nociva dalla combustione) può essere ristabilita all’idoneità respiratoria attraverso l’assorbimento del flogisto in eccesso da parte di piante e acqua: “water, and growing vegetables, tend to restore this air to a state fit for respiration, by imbibing the superfluous phlogiston” - (fr:1182) [l’acqua e le piante in crescita tendono a ristabilire quest’aria a uno stato idoneo alla respirazione, assorbendo il flogisto superfluo]. L’acqua, in particolare, possiede affinità con il flogisto e lo comunica all’aria acida (presunta base dell’aria comune) attraverso lunga agitazione, lasciandola sovrasatura e capace di spegnere le candele (1666).

9.4 Osservazioni sperimentali sulle proprietà dei gas

L’autore distingue tra diverse specie gassose, difendendo l’uso del termine “aria” per tutte le sostanze elastiche, trasparenti e affette allo stesso modo dal calore o dal freddo, pur riconoscendo che alcuni obiettano a questo uso estensivo (74). L’aria nitrosa presenta peculiarità specifiche: non acidifica l’acqua a contatto se non in presenza di aria comune, essendo composta da vapore acido nitroso che richiede l’ammissione di aria esterna per condensarsi in acido nitroso liquido: “nitrous air does not give water a sensibly acid impregnation, unless it comes into contact, or is mixed with a portion of common or atmospherical air” - (fr:2138) [l’aria nitrosa non dà all’acqua un’impregnazione sensibilmente acida, a meno che non venga a contatto, o sia mescolata, con una porzione di aria comune o atmosferica]. Il processo di ripristino richiede multiple effervescenze con aria comune prima che tutto il vapore nitroso si condensi, rendendo l’acqua evidentemente più acida dopo ogni ammissione (2145).

Riguardo all’aria fissa, esperimenti di divisione di una quantità di circa un gallone in tre parti (superiore, media e inferiore) dimostrano la sua composizione uniforme: “I divided a quantity of about a gallon into three parts, the first consisting of that which was uppermost, and the last of that which was the lowest, contiguous to the water; but all these parts were reduced in about an equal proportion, by passing through the water, so that the whole mass had been of an uniform composition” - (fr:378) [divisi una quantità di circa un gallone in tre parti, la prima consistente in quella che era la più alta, e l’ultima in quella che era la più bassa, adiacente all’acqua; ma tutte queste parti furono ridotte in proporzione circa uguale, facendole passare attraverso l’acqua, cosicché l’intera massa era stata di composizione uniforme]. Quest’aria fissa, di natura acida, può essere precipitata quando il flogisto, avendo maggiore affinità con i costituenti dell’aria comune, si unisce preferenzialmente a questi (1689).

9.5 Tensioni teoriche e criticità

Il testo presenta alcune ambiguità concettuali, particolarmente riguardo alla natura del fuoco. L’autore esprime disagio nell’uso del termine “fuoco” come principio costitutivo, poiché implica una distinzione problematica tra fuoco in stato d’azione e fuoco inattivo: “I dislike the use of the term fire, as a constituent principle of natural bodies, because, in consequence of the use that has generally been made of that term, it includes another thing or circumstance” - (fr:1781) [Non mi piace l’uso del termine fuoco, come principio costitutivo dei corpi naturali, perché, in conseguenza dell’uso che è stato generalmente fatto di quel termine, esso include un’altra cosa o circostanza]. Inoltre, sorge una contraddizione potenziale riguardo alla presenza di flogisto nell’acqua: se da un lato si afferma che l’acqua probabilmente contiene sempre porzioni considerevoli di flogisto (1666), dall’altro si suggerisce che se l’acqua contenesse flogisto, non esisterebbe potere conduttivo in natura se non attraverso l’unione di questo principio con una base (1789).

La teoria vibrazionale del calore coesiste con descrizioni dove il calore sembra essere prodotto dalla separazione dei principi costituenti, generando moto vibratorio: “the action and reaction, which necessarily attends the separation of the constituent principles, exciting probably a vibratory motion in them” - (fr:1663) [l’azione e reazione, che necessariamente accompagna la separazione dei principi costitutivi, eccitando probabilmente in essi un moto vibratorio], suggerendo una relazione causale tra flogisto e calore che l’autore altrove nega esplicitamente.

Infine, l’origine dell’atmosfera viene ipotizzata nelle eruzioni vulcaniche che avrebbero emesso flogisto assorbito dalle acque marine o unito a vapori acidi esalati dal mare per formare l’aria comune, con le piante che avrebbero successivamente assorbito l’eccesso di flogisto residuo: “the superfluous phlogiston of the air, in the state in which it issues from volcanos, may have been imbibed by the waters of the sea… and the remainder of this over-charge of phlogiston may have been imbibed by plants as soon as the earth was furnished with them” - (fr:1678) [il flogisto superfluo dell’aria, nello stato in cui esce dai vulcani, può essere stato assorbito dalle acque del mare… e il rimanente di questo sovraccarico di flogisto può essere stato assorbito dalle piante non appena la terra ne fu fornita], collegando così processi geologici profondi con la chimica atmosferica e biologica.

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10 L’impiego dell’aria fissa nella cura delle febbri putride: osservazioni cliniche e sperimentazioni pneumatiche

Il trattato presenta una serie di osservazioni mediche e sperimentazioni chimiche relative all’applicazione terapeutica dell’aria fissa (fixed air) e dell’aria mefitica (mephitic air) nel trattamento delle febbri putride e degli stati di putrefazione umorale, documentando casi clinici risalenti al 1772 e allestendo le basi chimiche per tali applicazioni.

La descrizione della febbre putrida si caratterizza per una sintomatologia grave e specifica. Nel caso di Mr. Lightbowne, colto da febbre il “January 8, 1772”, si osserva l’insorgere di “those symptoms that indicate a putrescent state of the fluids” - (fr:1834) [quei sintomi che indicano uno stato putrescente dei fluidi]. Le manifestazioni cliniche includono una lingua ricoperta da una spessa pellicola nera (“His tongue was now covered with a thick black pellicle”) - (fr:1837) [La sua lingua era ora coperta da una spessa pellicola nera], denti e palato anch’essi ricoperti di “sordid matter” - (fr:1837) [materia sordida], e un polso accelerato che batte “110 strokes in a minute” - (fr:1835) [110 battiti al minuto]. Si registra inoltre delirio, stupore (“great stupor”) - (fr:1960) [grande stupore], e diarrea fetida con evacuazioni involontarie descritte come “black, grumous, and fœtid” - (fr:1959) [nere, grumose e fetide], talvolta così calde da non poter essere toccate senza dolore (“so hot, that the nurse assured me she could not apply her hand to the bed-pan… without feeling pain”) - (fr:1843) [così calde che l’infermiera mi assicurò di non poter applicare la mano al bacile… senza provare dolore]. L’evoluzione della malattia porta a un’alterazione dell’urina, che “when cold assumed the appearance of cow’s whey” - (fr:2034) [quando fredda assumeva l’aspetto del siero di latte], e a sanguinamenti “from the arm” - (fr:1936) [dal braccio] di otto once di sangue di consistenza lassa.

Il trattamento innovativo si basa sull’amministrazione di aria fissa (anidride carbonica) attraverso clisteri aerei e ingestione di liquori impregnati. La metodologia viene proposta a Leeds a Mr. Hey, “an ingenious surgeon”, e approvata dai dottori Hird e Crowther, prevedendo l’applicazione “by way of clyster in putrid disorders” e facendo bere al paziente “plentifully of liquors strongly impregnated with it” - (fr:722) [abbondantemente liquori fortemente impregnati di essa]. La preparazione dell’aria fissa avviene mediante fermentazione di gesso e olio di vitriolo (“fermenting mixture of chalk and oil of vitriol”) - (fr:1850) [miscela fermentante di gesso e olio di vitriolo], oppure gesso e aceto. L’iniezione avviene utilizzando sacche di vesciche (“two bladders full of air were thrown up”) - (fr:1850) [due vesciche piene d’aria venivano iniettate] o tubi flessibili derivati da strumenti per clisteri di tabacco (“the flexible tube used for conveying the fume of tobacco into the intestines”) - (fr:1872) [il tubo flessibile usato per convogliare il fumo di tabacco nell’intestino], con l’aggiunta di acqua al gesso prima dell’olio di vitriolo per generare gradualmente il gas (“the air passed gradually into the intestines as it was generated”) - (fr:1855) [l’aria passava gradualmente nell’intestino man mano che veniva generata].

Parallelamente alle terapie pneumatiche, vengono impiegati antispasmodici e astringenti tradizionali, come la corteccia peruviana (“Peruvian bark”) in dosi di “twenty-five grains” - (fr:1835) [venticinque grani], la tormentilla, l’ippocastano (“ipecacuanha”) in dosi di “five grains” - (fr:1848) [cinque grani], e preparati come la tintura di Huxham (“Huxham’s tincture”) - (fr:1840). Si utilizzano anche vino rosso e arancio freddo, pediluvi e vescicanti (“a blister to be applied to her back”) - (fr:2060) [una vescica da applicare sulla schiena].

Le sperimentazioni chimiche documentate nel testo stabiliscono le proprietà dei gas impiegati. L’aria acida (“acid air”) trattata con calce viva produce “air that was not absorbed by water, and it was very strongly inflammable” - (fr:1528) [aria che non veniva assorbita dall’acqua ed era molto fortemente infiammabile]. L’aria infiammabile (“inflammable air”) ottenuta da ferro e zinco mostra tendenza a diminuire di volume nel tempo (“that from the iron was reduced near one half in quantity… I found the bottle half full of water”) - (fr:501) [quella dal ferro si era ridotta di quasi la metà… trovai la bottiglia mezza piena d’acqua]. Lo zinco disciolto in spirito di nitre produce aria con proprietà nitrose (“properties of nitrous air”) - (fr:848). Si definiscono inoltre le unità di misura: “what is called an ounce measure of air, is the space occupied by an ounce weight of water, which is equal to 480 grains” - (fr:85) [ciò che si chiama un’oncia misura d’aria è lo spazio occupato da un’oncia peso d’acqua, pari a 480 grani].

I risultati terapeutici mostrano un’efficacia significativa del trattamento pneumatico. Dopo l’iniezione di aria fissa, si osserva che “her stools were less frequent, had lost their fœtor, and were no longer discharged involuntarily” - (fr:2061) [le sue evacuazioni erano meno frequenti, avevano perso il fetore e non erano più emesse involontariamente], con il polso ridotto a “110 strokes in the minute” e il delirio attenuato. Nel caso di Mr. Lightbowne, al “25th” giorno “All the symptoms of putrescency had left him; his tongue and teeth were clean; there remained no unnatural blackness or fœtor in his stool” - (fr:1858) [Tutti i sintomi di putrescenza lo avevano lasciato; la sua lingua e i denti erano puliti; non rimaneva più nerezza innaturale o fetore nelle feci]. Tuttavia, si notano anche limiti e contraddizioni: gli “aërial clysters” non rimuovevano sempre la diarrea (“did not remove the looseness”) - (fr:1867) [non rimuovevano la scioltezza], e il paziente poteva contrarre raffreddori per l’esposizione al freddo durante il trattamento (“caught cold from being incautiously uncovered, when the window was open”) - (fr:1860) [prese freddo per essere stato incautamente scoperto, quando la finestra era aperta].

Il testo testimonia l’emergere della pneumatic medicine nel XVIII secolo, applicata anche alla tubercolosi polmonare (“Phthisis Pulmonalis”) attraverso l’inspirazione di vapori effervescenti - (fr:1884), e documenta osservazioni naturalistiche come la presenza di gas infiammabili nei fiumi del New Jersey (“by applying a lighted candle near the surface of some of their rivers, a sudden flame Would catch and spread on the water”) - (fr:2160) [applicando una candela accesa vicino alla superficie di alcuni dei loro fiumi, una fiamma improvvisa si accendeva e si diffondeva sull’acqua], confermando l’attenzione dell’autore per i fenomeni gassosi in ambito sia terapeutico che fisico-chimico.

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