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

06 Apr, 2026

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1 La Prefazione alle Experiments and Observations on Different Kinds of Air (1775): Epistemologia Sperimentale e Progresso Infinito

Il testo costituisce la prefazione alla seconda edizione del trattato di Joseph Priestley sullo studio dei diversi tipi di aria, pubblicato a Londra nel 1775 da J. Johnson e dedicato all’Earl of Shelburne. L’autore espone le ragioni della pubblicazione indipendente rispetto alle Philosophical Transactions, delineando una filosofia della scienza fondata sull’umiltà intellettuale, la comunicazione immediata delle scoperte e la natura infinita ed inesauribile del sapere naturale.

La decisione di pubblicare separatamente nasce dalla favorevole accoglienza dei precedenti saggi apparsi sulle Philosophical Transactions nel 1772 e dall’eccessiva ampiezza dei nuovi materiali, che rendevano impraticabile l’inserimento sul periodico della Royal Society. Priestley sottolinea l’urgenza di comunicare i risultati senza indugi superflui, criticando aspramente coloro che ritardano la pubblicazione per costruire sistemi completi e stupire il mondo con la propria sagacia: “When, for the sake of a little more reputation, men can keep brooding over a new fact… till they think they can astonish the world with a system as complete as it is new” - (fr:22) [Quando, per ottenere un po’ più di reputazione, gli uomini possono covare un nuovo fatto… finché non pensano di poter stupire il mondo con un sistema tanto completo quanto nuovo]. Contrappone a questo atteggiamento l’ardore naturale della mente che comunica con ingenua semplicità le scoperte, rischiando errori di minor momento ma servendo effettivamente la causa della scienza.

Centralmente, il testo articola una concezione del progresso scientifico come processo infinito ed inesauribile, paragonabile al viaggio tra le Alpi descritto da Alexander Pope: “So pleas’d at first the tow’ring Alps we try… Hills peep o’er hills, and Alps on Alps arise” - (fr:28-30) [Così compiaciuti all’inizio tentiamo le imponenti Alpi… Colline spuntano oltre colline, e Alpi su Alpi sorgono]. Ogni scoperta, pur risolvendo dubbi, ne genera inevitabilmente di nuovi, in una successione che non conosce fine: “In completing one discovery we never fail to get an imperfect knowledge of others… so that we cannot solve one doubt without creating several new ones” - (fr:26) [Nel completare una scoperta non manchiamo mai di acquisire una conoscenza imperfetta di altre… così che non possiamo risolvere un dubbio senza crearne diversi nuovi]. Questa natura illimitata della scienza riflette l’infinità delle opere divine: “so long as the works of God are, like himself, infinite and inexhaustible” - (fr:25) [finché le opere di Dio saranno, come lui stesso, infinite ed inesauribili].

Sul piano metodologico, Priestley difende la trasparenza assoluta nelle ricerche, dichiarando di non nascondere mai le vere intenzioni sperimentali: “I have made it a rule not to conceal the real views with which I have made experiments” - (fr:38) [mi sono fatto una regola di non nascondere le reali intenzioni con cui ho condotto gli esperimenti]. Questo approccio, che ammette il rischio di errori in cose di minor momento, serve a rendere il racconto sperimentale più interessante e a incoraggiare altri investigatori, dimostrando come “by pursuing even false lights, real and important truths may be discovered” - (fr:39) [inseguendo persino false luci, si possano scoprire verità reali e importanti]. L’attività sperimentale è paragonata alla caccia, dove chi batte il terreno più a fondo non sempre coglie la preda, mentre può capitare al semplice passante, eliminando ogni spazio per la superbia personale.

Il testo assume rilevanza storica e testimoniale per le sue implicazioni religiose e politiche. Richiamando esplicitamente Bacone nell’Instauratio Magna, esorta all’umiltà verso il Creatore nello studio del libro della natura: “missis philosophiis istis volaticis et preposteris… summisse, et cum veneratione quadam, ad volumen creaturarum evolvendum accedant” - (fr:5) [lasciate quelle filosofie volatili e preposterose… accedano con umiltà e con una certa venerazione allo studio del volume delle creature]. La scienza appare strumento di liberazione intellettuale capace di estirpare errori e pregiudizi: “This rapid progress of knowledge… will, I doubt not, be the means, under God, of 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) [Questo rapido progresso della conoscenza… sarà, ne dubito, il mezzo, con l’aiuto di Dio, di estirpare ogni errore e pregiudizio, e di porre fine a ogni autorità indebita e usurpata negli affari della religione, così come della scienza]. In tal senso, osserva che la gerarchia ecclesiastica inglese ha motivo di tremare di fronte agli strumenti scientifici: “the English hierarchy… has equal reason to tremble even at an air-pump, or an electrical machine” - (fr:50) [la gerarchia inglese… ha uguali ragioni di tremare persino di fronte a una pompa ad aria o a una macchina elettrica].

Sul piano sociale, il testo evidenzia il ruolo emergente della borghesia colta rispetto alla nobiltà, ritenendo che il progresso scientifico inglese sia sostenuto più efficacemente dai “men of leisure, spirit, and ingenuity, in the middle ranks of life” che dal patronato aristocratico o reale. Cita con approvazione il padre Beccaria, che rammarica come il mondo politico rubi Franklin al mondo della natura: “Mi spiace che il mondo politico ch’è pur tanto passeggero, rubbi il grande Franklin al mondo della natura, che non sa ne cambiare, ne mancare” - (fr:62) [Mi spiace che il mondo politico, che è pur così passeggero, rubi il grande Franklin al mondo della natura, che non sa né cambiare, né mancare], sottolineando la superiorità della fama scientifica su quella politica per durata e utilità universale.

Infine, Priestley difende la nomenclatura adottata, giustificando l’uso del termine “aria” per sostanze acide, alcaline e nitrose nonostante le obiezioni di quanti preferirebbero “vapour”: “it is certainly very convenient to have a common term by which to denote things which have so many common properties… all of them agreeing with the air in which we breathe… in elasticity, and transparency” - (fr:74) [è certamente molto conveniente avere un termine comune con cui denotare cose che hanno tante proprietà comuni… tutte concordanti con l’aria che respiriamo… nell’elasticità e nella trasparenza]. L’opera è strutturata in due parti: la prima raccoglie i materiali già pubblicati sulle Philosophical Transactions con correzioni e aggiunte, la seconda contiene gli esperimenti condotti nell’estate precedente, dopo una lunga interruzione degli studi filosofici.

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2 Metodi sperimentali per l’isolamento e l’analisi dei gas nel trattato di Priestley

Descrizione delle tecniche e degli strumenti utilizzati da Joseph Priestley per l’isolamento, la manipolazione e l’analisi delle diverse “arie” nei primi esperimenti di chimica pneumatica, datati agli anni precedenti il

Il testo presenta un sistema completo di indagine pneumatica fondato sull’utilizzo di organismi viventi come indicatori biologici della qualità atmosferica. Per verificare la salubrità di un gas, l’autore impiega topi confinati in recipienti di vetro di dimensioni standardizzate: “1, which contains between two and three ounce measures of air” - (fr:175) [1, che contiene tra due e tre once di misura di aria], nei quali “a mouse will live twenty minutes, or half an hour” - (fr:176) [un topo vivrà venti minuti, o mezz’ora]. La procedura richiede particolare cautela nel caso di gas nocivi, poiché “if the air be thoroughly noxious, and the mouse happens to get a full inspiration, it will be impossible to do this before it be absolutely irrecoverable” - (fr:180) [se l’aria è completamente nociva, e il topo capita a fare un’inspirazione piena, sarà impossibile farlo prima che sia assolutamente irrecuperabile]. Sorprendentemente, l’autore rileva che “mice will live intirely without water” - (fr:189) [i topi vivranno completamente senza acqua], anche per periodi di tre o quattro mesi, mantenendo salute e vigore.

L’apparato sperimentale include diverse soluzioni tecniche per la manipolazione dei gas in ambiente liquido. Per introdere sostanze solide o liquide che non devono entrare in contatto con l’acqua, si utilizza un tappo conico forato attraversato da un filo metallico (“a cork cut tapering, and a strong, wire thrust through it, as in fig. 4” - (fr:193) [un tappo tagliato a cono, e un filo robusto attraversato, come in fig. 4]), permettendo di immergere le mani nel bacino d’acqua per posizionare il recipiente. Per il trasferimento di aria da vasi a bocca larga ad altri a bocca stretta, si ricorre a imbuti di vetro (“funnel, fig. 6” - (fr:200) [imbuto, fig. 6]) che permettono di osservare visivamente il passaggio del gas.

Per la generazione di gas mediante calore, il testo descrive due metodologie distinte. Il primo impiega una canna da fucile riempita di sabbia essiccata (“gun-barrel, fig. 7” - (fr:204) [canna da fucile, fig. 7]), con l’estremità chiusa posta al fuoco e l’aria generata raccolta in vasi di mercurio vivo (“quicksilver”). Il secondo metodo, definito “the most accurate” - (fr:207) [il più accurato], utilizza fiale di vetro con fondo sottile e rotondo (“bottoms round, and very thin” - (fr:208) [fondi rotondi, e molto sottili]) immerse in mercurio, sottoposte al fuoco di uno specchio ardente (“burning mirror”). Per i liquidi, si ricorre a fiale munite di tubi di vetro curvati (“glass tube, bended” - (fr:209) [tubo di vetro, curvato]) immersi in bollitori d’acqua.

La gestione dei gas solubili richiede l’uso esclusivo del mercurio come fluido confinante, come illustrato in “fig. 8” - (fr:215), dove un bacino di mercurio (a) contiene un recipiente di vetro (b) con l’imboccatura immersa, collegato a una fiala (c) contenente i reagenti, con un piccolo recipiente intermedio (d) per intercettare eventuali liquidi. Per trasferire aria da un vaso nell’acqua a uno nel mercurio, si utilizza una vescica di gomma dotata di tubo di vetro curvato e tappo forato (“bladder, furnished at one end with a small glass tube bended, and at the other with a cork, perforated” - (fr:223) [vescica, fornita da un lato di un piccolo tubo di vetro curvato, e dall’altro di un tappo forato]), che permette di trasportare il gas senza contaminazione da umidità.

Per l’impregnazione di liquidi con specifici gas, come l’aria fissa nell’acqua (“water with fixed air” - (fr:227) [acqua con aria fissa]), si inverte una fiala piena di liquido in un bacino contenente lo stesso fluido, immettendo il gas mediante la vescica descritta sopra. Per accelerare il processo, si agita il recipiente (“shake it” - (fr:230) [agitarla]) mentre si preme sulla parte superiore con la mano.

La verifica della combustibilità avviene mediante un cilindro di vetro (“cylindrical glass vessel, fig. 11” - (fr:235) [vaso di vetro cilindrico, fig. 11]) nel quale si introduce una candela di cera fissata all’estremità di un filo metallico (“bit of wax candle fastened to the end of a wire” - (fr:236) [un pezzo di candela di cera fissato all’estremità di un filo]), con la fiamma rivolta verso l’alto. Particolarmente rilevante è il metodo per misurare la qualità dell’aria mediante l’aria nitrosa (ossido di azoto), descritto come “nitrous air” - (fr:254): si mescolano due misure del gas da esaminare con una misura di aria nitrosa in un vaso immerso in acqua, misurando la diminuzione di volume dopo un tempo adeguato. Per quantità estremamente piccole, si utilizza un tubo di vetro con colonna d’aria misurata con il compasso (“measure with a pair of compasses the length of the column of air” - (fr:256) [misurare con un paio di compassi la lunghezza della colonna d’aria]), introducendo quindi un filo metallico per mettere in contatto i gas.

Per gli esperimenti elettrici su piccole quantità di gas, si impiega un tubo sottile contenente un filo metallico fissato con cemento caldo (“fasten it with hot cement, as in fig. 16” - (fr:261) [fissarlo con cemento caldo, come in fig. 16]), immerso in un bacino di mercurio. Tramite la pompa pneumatica si riduce il volume dell’aria (“drive out as much of the air as I think convenient” - (fr:264) [spingere fuori tanta aria quanta credo conveniente]), ammettendo il mercurio, e si applicano scintille elettriche alla sfera di ottone posta sull’estremità del filo.

Il resoconto si colloca cronologicamente agli esperimenti condotti “in, and before the year 1772” - (fr:276) [nel, e prima dell’anno 1772], documentando le tecniche fondamentali della chimica pneumatica pre-lavoisiana, caratterizzate dall’ingegnoso utilizzo di materiali domestici e strumenti artigianali per l’isolamento e la caratterizzazione dei gas atmosferici.

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3 Sintesi delle proprietà dell’aria fissa e dei metodi per la produzione di acque minerali artificiali

Il testo costituisce un resoconto sperimentale relativo alle proprietà chimico-fisiche dell’aria fissa (anidride carbonica) e alle tecniche per impregnare liquidi di tale gas, finalizzate alla riproduzione artificiale delle acque minerali medicinali come quelle di Pyrmont e Seltzer. L’opera rientra nel contesto storico della pneumatica chimica del XVIII secolo, rappresentando una testimonianza fondamentale sulle prime applicazioni terapeutiche della carbonatazione artificiale.

3.1 Proprietà fisiche e comportamento dell’aria fissa

L’aria fissa si distingue per una densità superiore all’aria comune che le impedisce di mescolarsi istantaneamente con quest’ultima. “Fixed air does not instantly mix with common air” - (fr:294) [L’aria fissa non si mescola istantaneamente con l’aria comune], e questa caratteristica consente di raccoglierla sulla superficie dei liquidi in fermentazione. La stratificazione del gas permette esperimenti di combustione particolari: “A candle put under a large receiver, and immediately plunged very deep below the surface of the fixed air, will burn some time” - (fr:296) [Una candela posta sotto un grande recipiente e immediatamente immersa molto in profondità al di sotto della superficie dell’aria fissa, brucerà per qualche tempo], mentre vicino alla superficie la fiamma si spegne immediatamente, anche a distanze considerevoli come due piedi dal boccaio.

Il gas presenta affinità con vapori e fumi ma proprietà elettriche insolite. Nonostante “Fixed air unites with the smoke of rosin, sulphur, and other electrical substances, as well as with the vapour of water” - (fr:300) [L’aria fissa si unisce al fumo di resina, zolfo e altre sostanze elettriche, così come al vapore d’acqua], essa non conduce l’elettricità, fatto che l’autore trova sorprendente. Reagisce inoltre con l’olio di vetriolo (acido solforico) riscaldato, producendo “a copious and thick fume” - (fr:301) [un fumo copioso e denso] che galleggia sulla superficie del gas.

3.2 Impregnazione artificiale delle acque minerali

Il nucleo dell’indagine riguarda la produzione di acque medicinali artificiali. Sfruttando l’affinità tra acqua e aria fissa, l’autore dimostra che esponendo acqua ai gas di fermentazione, questa “always acquired the pleasant acidulous taste that Pyrmont water has” - (fr:304) [acquisisce sempre il piacevole sapore acidulo che ha l’acqua di Pyrmont]. Il metodo più rapido consiste nel travasare ripetutamente l’acqua tra due recipienti vicini al lievito in fermentazione, esponendo così “a great quantity of surface” - (fr:305) [una grande quantità di superficie] al gas; in due o tre minuti si ottiene “a glass of exceedingly pleasant sparkling water, which could hardly be distinguished from very good Pyrmont, or rather Seltzer water” - (fr:306) [un bicchiere di acqua estremamente piacevole e frizzante, che poteva difficilmente distinguersi da un’ottima acqua di Pyrmont, o piuttosto di Seltzer].

Tuttavia, il metodo più efficace impiega la reazione chimica tra gesso (chalk) e olio di vetriolo diluito in un barattolo di vetro immerso in argento vivo (mercurio): “the most effectual way of impregnating water with fixed air is to put the vessels which contain the water into glass jars, filled with the purest fixed air made by the solution of chalk in diluted oil of vitriol, standing in quicksilver” - (fr:307) [il modo più efficace per impregnare l’acqua di aria fissa è mettere i recipienti che contengono l’acqua in barattoli di vetro, pieni dell’aria fissa più pura prodotta dalla soluzione di gesso in olio di vetriolo diluito, posti in argento vivo]. In circa due giorni l’acqua assorbe “more than an equal bulk of fixed air” - (fr:308) [più di un volume uguale di aria fissa], risultando più concentrata dell’acqua di Pyrmont naturale, che secondo gli esperimenti del Dr. Brownrigg non contiene mai nemmeno metà del proprio volume in aria fissa. Qualora non si disponga di mercurio, si può usare olio, che assorbe il gas molto lentamente, mantenendo una barriera di mezzo pollice di spessore.

Per l’uso immediato, l’agitazione vigorosa espone una superficie maggiore al gas, permettendo di comunicare “more than an equal bulk of air” - (fr:313) [più di un volume uguale d’aria] in pochi minuti, sebbene questo metodo non raggiunga la concentrazione dei procedimenti più lunghi poiché “agitation promotes the dissipation of fixed air from water” - (fr:314) [l’agitazione favorisce la dissipazione dell’aria fissa dall’acqua].

3.3 Significato storico e applicazioni mediche

Il testo riveste importanza storica come documento pionieristico sulla carbonatazione artificiale per scopi terapeutici. L’autore pubblicò istruzioni dettagliate “designed originally for the use of seamen in long voyages, on the presumption that it might be of use for preventing or curing the sea scurvy” - (fr:315) [progettate originariamente per l’uso dei marinai in lunghi viaggi, sulla presunzione che potessero essere utili per prevenire o curare lo scorbuto marino], paragonando l’efficacia all’estratto di malto (wort) raccomandato dal Dr. Macbride per la sua capacità di generare aria fissa nella fermentazione gastrica.

L’acqua impregnata dissolve prontamente il ferro, diventando “a strong chalybeate, and of the mildest and most agreeable kind” - (fr:316) [un forte chalybeate (ferruginoso), del tipo più delicato e gradevole]. Il Dr. Percival, particolarmente attento ai miglioramenti nell’arte medica, ha prescritto tali acque in diversi casi, notando che “it seems to be much stronger, and sparkles more, like the true Pyrmont water, after it has been kept some time” - (fr:326) [sembra molto più forte e frizzante, come la vera acqua di Pyrmont, dopo essere stata conservata per qualche tempo], sebbene ciò indichi anche una maggiore facilità di disgregazione del gas, riducendo l’efficacia terapeutica rispetto a quando l’aria è più saldamente trattenuta dall’acqua.

3.4 Natura acida e stabilità chimica

L’aria fissa è riconosciuta come un acido debole e peculiare, definita dal professor Bergman di Uppsala “the aërial acid” - (fr:323) [l’acido aereo], capace di virare il succo di tornasole dal blu al rosso. Tuttavia, esposta all’aria aperta, l’acqua così tinta “recovers its blue colour again” - (fr:324) [riacquista il suo colore blu], dimostrando la volatilità del gas. Il calore dell’acqua bollente espelle completamente l’aria fissa, richiedendo spesso “above half an hour to do it completely” - (fr:325) [più di mezz’ora per farlo completamente].

L’indagine esclude la contaminazione da acido solforico: nonostante i sospetti di alcuni che l’olio di vetriolo diventasse volatile nel processo, esami chimici accurati non hanno rilevato “the least perceivable quantity of that acid” - (fr:320) [la minima quantità percepibile di quel acido] nell’acqua trattata.

3.5 Effetti della temperatura e pressione

Esperimenti con il ghiaccio hanno fornito risultati inattesi. Contrariamente all’aspettativa che il freddo favorisca l’assorbimento, “I put several pieces of ice into a quantity of fixed air, confined by quicksilver, but no part of the air was absorbed in two days and two nights” - (fr:332) [Ho messo diversi pezzi di ghiaccio in una quantità di aria fissa, confinata da argento vivo, ma nessuna parte dell’aria fu assorbita in due giorni e due notti]; solo allo scioglimento l’assorbimento riprende normalmente. Congelando acqua di Pyrmont artificiale con neve e sale, l’aria viene scaricata abbondantemente, producendo un ghiaccio “almost as much like snow as ice, such a quantity of air-bubbles were contained in it, by which it was prodigiously increased in bulk” - (fr:337) [quasi simile alla neve quanto al ghiaccio, contenente tale quantità di bolle d’aria da essere prodigiosamente aumentato di volume].

La pressione atmosferica risulta cruciale per mantenere il gas disciolto: “in an exhausted receiver, Pyrmont water will absolutely boil, by the copious discharge of its air” - (fr:338) [in un recipiente sottovuoto, l’acqua di Pyrmont bolle assolutamente, per il copioso scarico della sua aria], fenomeno che spiega anche la spumosità di birre e birre chiare nel vuoto. L’autore ipotizza che con un motore condensatore si potrebbe ottenere un’impregnazione ancora più elevata.

3.6 Interazioni con altre sostanze ed effetti biologici

L’aria fissa può contaminare liquidi esposti a lungo, conferendo talvolta “a very disagreeable taste” - (fr:346) [un sapore molto sgradevole], simile all’acqua di catrame (tar-water), benché ciò non derivi esclusivamente dal gas puro. Esperimenti con etere non hanno dato risultati conclusivi a causa della sua volatilità, ma hanno contaminato la birra sottostante con un sapore peculiare.

Sugli organismi viventi, l’aria fissa provoca asfissia senza morte immediata: insetti e animali che respirano poco “are stifled in fixed air, but are not soon quite killed in it” - (fr:350) [soffocano nell’aria fissa, ma non ne vengono uccisi del tutto in breve tempo]. Farfalle e mosche diventano torpide e apparentemente morte dopo pochi minuti, ma “they revive again after being brought into the fresh air” - (fr:351) [riescono a rivivere dopo essere state riportate nell’aria fresca], con variazioni significative nei tempi di reazione tra diverse specie.

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4 La restaurazione dell’aria viziata mediante la vegetazione: esperimenti sulla combustione e la fotosintesi

Il testo documenta una serie di esperimenti pionieristici condotti negli anni 1771-1772 riguardanti la natura dell’aria alterata dalla combustione e i metodi per il suo ripristino. L’autore, attraverso una rigorosa metodologia sperimentale, confuta teorie precedenti per giungere alla scoperta fondamentale del ruolo della vegetazione nel rinnovare l’aria.

4.1 Confutazione dei metodi fisici di restaurazione

L’autore inizia esaminando e respingendo le teorie secondo cui l’aria viziata dalla combustione possa essere restaurata mediante processi fisici come la compressione, il raffreddamento o il riscaldamento. Riguardo alle ipotesi del Conte de Saluce sulla compressione, l’autore riporta che, pur avendo replicato l’esperimento con le vesciche (bladders) ottenendo risultati simili, ha trovato che “when I compressed the air in a glass vessel standing in water; and then I found, that this process is altogether ineffectual for the purpose” - (fr:430) [quando compressi l’aria in un vaso di vetro posto nell’acqua; e allora trovai che questo processo è del tutto inefficace allo scopo]. Analogamente, l’esposizione a intense temperature freddate non produce alcun effetto: “I also find, that a greater degree of cold than that which he applied, and of longer continuance, did by no means restore this kind of air” - (fr:432) [trovo anche che un grado di freddo maggiore di quello che egli applicò, e di più lunga durata, non restaurò affatto questo tipo d’aria]. Viene inoltre confutata l’ipotesi che il calore renda l’aria inadatta alla combustione, poiché “rarefaction by the air-pump does not injure air in the least degree” - (fr:436) [la rarefazione mediante la pompa pneumatica non nuoce all’aria per nulla].

4.2 La scoperta casuale della vegetazione

Dopo aver escluso i metodi fisici, l’autore descrive la scoperta fortuita del vero meccanismo di restaurazione: “Though this experiment failed, I have been so happy, as by accident to have hit upon a method of restoring air, which has been injured by the burning of candles” - (fr:437) [Sebbene questo esperimento fallisse, ebbi la fortuna, per accidente, di imbattermi in un metodo per restaurare l’aria che era stata danneggiata dalla combustione di candele]. La soluzione si rivela essere la vegetazione stessa: “It is vegetation” - (fr:438) [È la vegetazione]. L’autore avanza l’ipotesi teorica che “this restoration of vitiated air, I conjecture, is effected by plants imbibing the phlogistic matter with which it is overloaded by the burning of inflammable bodies” - (fr:439) [questo ripristino dell’aria viziata, congetturo, è effettuato dalle piante che assorbono la materia flogistica di cui è sovraccarica a causa della combustione dei corpi infiammabili], sebbene sottolinei che il fatto sperimentale resta indipendente dalla validità della congettura: “But whether there be any foundation for this conjecture or not, the fact is, I think, indisputable” - (fr:440) [Ma sia che vi sia fondamento per questa congettura o no, il fatto è, credo, indiscutibile].

4.3 Osservazioni sulle piante in aria confinata

Precedentemente alla scoperta specifica, l’autore aveva osservato il comportamento delle piante in spazi chiusi. Contrariamente alle aspettative che vegetali e animali alterassero l’aria nello stesso modo, riscontrò che “when it had continued growing there for some months, I found that the air would neither extinguish a candle, nor was it at all inconvenient to a mouse, which I put into it” - (fr:442) [quando ebbe continuato a crescervi per alcuni mesi, trovai che l’aria non avrebbe spento una candela, né era affatto scomoda per un topo, che vi misi dentro]. Descrive inoltre i fenomeni morfologici osservati: “Every succession of leaves was more diminished in size than the preceding, till, at length, they came to be no bigger than the heads of pretty small pins” - (fr:444) [Ogni successione di foglie era più ridotta di dimensioni rispetto alla precedente, finché, infine, divennero non più grandi delle teste di spilli piuttosto piccoli], e la formazione di “long and white hairy filaments grew from the insertion of each leaf” - (fr:446) [lunghi filamenti bianchi e pelosi che crescevano dall’inserzione di ogni foglia]. Importante nota metodologica riguarda la necessità di rimuovere le foglie morte, poiché “a fresh cabbage leaf, put under a glass vessel filled with common air, for the space of one night only, has so affected the air, that a candle would not burn in it the next morning” - (fr:449) [una foglia fresca di cavolo, posta sotto un vaso di vetro pieno d’aria comune, per lo spazio di una sola notte, ha così alterato l’aria, che una candela non vi bruciò la mattina seguente].

4.4 Esperimenti di restaurazione dell’aria bruciata

Gli esperimenti specifici sulla restaurazione dell’aria viziata dalla combustione iniziarono il 17 agosto 1771, quando “I put a sprig of mint into a quantity of air, in which a wax candle had burned out, and found that, on the 27th of the same month, another candle burned perfectly well in it” - (fr:451) [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 bruciò perfettamente]. L’esperimento fu ripetuto “not less than eight or ten times in the remainder of the summer” - (fr:452) [non meno di otto o dieci volte nel resto dell’estate], con controlli rigorosi: “Several times I divided the quantity of air in which the candle had burned out, into two parts, and putting the plant into one of them, left the other in the same exposure… and never failed to find, that a candle would burn in the former, but not in the latter” - (fr:453) [Diverse volte divisi la quantità d’aria in cui la candela si era spenta in due parti, e mettendo la pianta in una di esse, lasciai l’altra nella stessa esposizione… e non mancai mai di trovare che una candela bruciava nella prima, ma non nella seconda].

I tempi di restaurazione risultarono relativamente brevi: “I generally found that five or six days were sufficient to restore this air, when the plant was in its vigour” - (fr:454) [generalmente trovai che cinque o sei giorni erano sufficienti a restaurare quest’aria, quando la pianta era nel vigore], mentre senza vegetazione l’aria rimaneva inalterata per mesi. Nel 1772 gli esperimenti proseguirono con altre sostanze combustibili, ottenendo successo con “air in which spirit of wine had burned out” - (fr:460) [aria in cui si era spento lo spirito di vino] e “air in which brimstone matches had burned out” - (fr:460) [aria in cui si erano spenti i fiammiferi di zolfo].

4.5 Varietà vegetali e stato fisiologico

L’efficacia del processo dipende dallo stato vegetativo della pianta piuttosto che dalla semplice presenza di materiale vegetale: “This restoration of air, I found, depended upon the vegetating state of the plant; for though I kept a great number of the fresh leaves of mint in a small quantity of air… I could perceive no melioration in the state of the air” - (fr:461) [Questo ripristino dell’aria, trovai, dipendeva dallo stato vegetativo della pianta; poiché sebbene tenessi un gran numero di foglie fresche di menta in una piccola quantità d’aria… non potei percepire alcun miglioramento nello stato dell’aria]. Il fenomeno non è specifico della menta utilizzata inizialmente, ma si estende ad altre specie: il 16 luglio 1772 risultò che “a quantity of this kind of air to be perfectly restored by sprigs of balm” - (fr:462) [una quantità di questo tipo d’aria era perfettamente restaurata da rametti di melissa], e analogamente dal “groundsel, which is usually ranked among the weeds, and has an offensive smell” - (fr:463) [senecio, che è solitamente classificato tra le erbacce e ha un odore sgradevole]. Particolarmente efficace risultò gli spinaci: “One jar of burned air was perfectly restored by this plant in four days, and another in two days” - (fr:466) [Un vaso d’aria bruciata fu perfettamente restaurato da questa pianta in quattro giorni, e un altro in due giorni], osservazione datata 22 luglio

L’autore conclude sottolineando che i tempi effettivi potrebbero essere ancora più brevi, poiché preferiva verificare l’aria solo quando era ragionevolmente certo del successo, per evitare contaminazioni durante i prelievi che avrebbero potuto compromettere la rigorosità sperimentale.

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5 Degradazione dell’aria infiammabile e tossicità della respirazione animale

Il testo presenta una serie di esperimenti ottocenteschi concernenti le trasformazioni chimiche dell’aria infiammabile (idrogeno) per agitazione in acqua e gli effetti fisiologici dell’aria inquinata dalla respirazione animale, contestualizzati all’interno della teoria del flogisto e della ricerca sulle modalità di ripristino della purezza atmosferica.

L’analisi dell’aria infiammabile rivela un processo graduale di degradazione mediante agitazione in acqua. L’esperimento dimostra che l’aria, diminuendo di volume, perde progressivamente la sua infiammabilità fino a comportarsi come aria comune e, successivamente, come aria estinguente la fiamma. “From this experiment I concluded that, by continuing the same process, I should deprive inflammable air of all its inflammability” - (fr:547) [Da questo esperimento conclusi che, continuando lo stesso processo, avrei dovuto privare l’aria infiammabile di tutta la sua infiammabilità]. La transizione tra questi stati appare tuttavia rapida e difficile da cogliere nel momento esatto in cui l’aria infiammabile assume le proprietà dell’aria comune, suggerendo che il flogisto passi immediatamente da uno stato di unione con la base all’altro senza mediazioni intermedie: “the phlogiston passing at once from that mode of union with its base which constitutes inflammable air, to that which constitutes an air that extinguishes flame” - (fr:550) [il flogisto passando immediatamente da quel modo di unione con la sua base che costituisce l’aria infiammabile, a quello che costituisce un’aria che estingue la fiamma].

Le misurazioni quantitative indicano che l’aria infiammabile fresca e altamente infiammabile cessa di essere tale quando viene diminuita di poco più della metà del suo volume: “I concluded that it was so when it was diminished a little more than one half” - (fr:553) [conclusi che era così quando era diminuita di poco più della metà]. Tuttavia, si riconosce che possono esistere differenze significative nei risultati a seconda della provenienza del gas. Parallelamente, l’acqua distillata mostra la capacità di assorbire circa un quattordicesimo del proprio volume di aria infiammabile senza alterazioni sensoriali apprezzabili: “distilled water would imbibe about one fourteenth of its bulk of inflammable air” - (fr:555) [l’acqua distillata avrebbe assorbito circa un quattordicesimo del proprio volume di aria infiammabile].

La seconda parte del trattato affronta l’aria inquinata dalla respirazione animale o dalla putrefazione, evidenziando la mortalità conseguente all’esposizione prolungata. La morte degli animali non deriverebbe dalla mancanza di un ipotetico pabulum vitæ contenuto nell’aria, bensì dalla presenza di sostanze stimolanti i polmoni: “the cause of their death is not the want of any pabulum vitæ, which has been supposed to be contained in the air, but on account of the air being impregnated with something stimulating to their lungs” - (fr:563) [la causa della loro morte non è la mancanza di alcun pabulum vitæ, che si è supposto fosse contenuto nell’aria, ma a causa del fatto che l’aria è impregnata di qualcosa che stimola i loro polmoni]. Gli animali esposti muoiono in convulsioni, talvolta irrecuperabili dopo una sola inspirazione, e lo stesso effetto si osserva con diverse qualità di aria nociva, inclusa l’aria fissa, l’aria infiammabile, i vapori di zolfo, l’aria infetta da materia putrida e l’aria nitrosa: “fixed air, inflammable air, air filled with the fumes of brimstone, infected with putrid matter… or in nitrous air” - (fr:565) [aria fissa, aria infiammabile, aria piena di vapori di zolfo, infetta da materia putrida… o in aria nitrosa].

Le osservazioni sui topi utilizzati come soggetti sperimentali rivelano notevoli variabilità individuali e legate all’età. I topi giovani sopravvivono molto più a lungo dei vecchi nelle stesse condizioni di aria limitata: “young mice will always live much longer than old ones… I have sometimes known a young mouse to live six hours in the same circumstances in which an old mouse has not lived one” - (fr:570-571) [i topi giovani vivranno sempre molto più a lungo di quelli vecchi… Ho talvolta visto un topo giovane vivere sei ore nelle stesse circostanze in cui un topo vecchio non ne ha vissuta neanche una]. Inoltre, la sopravvivenza dipende dalla capacità di sopportare lo shock iniziale o dall’abitudine graduale allo stimolo nocivo, implicando che nei soggetti umani l’esposizione iniziale offrirebbe maggiori probabilità di sopravvivenza rispetto all’esposizione tardiva: “a man would stand the better chance of surviving it, who should enter at the first, than at the last hour” - (fr:569) [un uomo avrebbe maggiori probabilità di sopravvivervi se entrasse alla prima ora, piuttosto che all’ultima], riferimento evidente all’incidente storico del Buco Nero di Calcutta.

Il testo sottolinea l’importanza fondamentale del problema del ripristino dell’aria inquinata nella filosofia naturale, riconoscendo che la natura deve possedere meccanismi per mantenere l’atmosfera respirabile: “there must be some provision in nature for this purpose… without it the whole mass of the atmosphere would, in time, become unfit for the purpose of animal life” - (fr:560) [ci deve essere qualche provvidenza nella natura per questo scopo… senza di essa l’intera massa dell’atmosfera diverrebbe, col tempo, inadatta allo scopo della vita animale]. A questo scopo, l’autore menziona la scoperta dell’aria nitrosa come strumento analitico più accurato rispetto ai esperimenti con animali: “the discovery of nitrous air… which supersedes many experiments with the respiration of animals, being a much more accurate test of the purity of air” - (fr:573) [la scoperta dell’aria nitrosa… che rende superflui molti esperimenti con la respirazione degli animali, essendo una prova molto più accurata della purezza dell’aria].

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[6.1-29-612|640]

6 L’effluvio putrido e le sue proprietà chimiche: analisi sperimentale

Il testo presenta una serie di esperimenti pneumatici volti a determinare la natura chimica dell’effluvio putrido generato dalla putrefazione di sostanze animali e vegetali, confrontandolo sistematicamente con l’aria fissa (anidride carbonica) e l’aria infiammabile (idrogeno). L’analisi si fonda su una metodologia sperimentale rigorosa che impiega vasi di vetro e argento vivo (mercurio) come medium di raccolta per isolare i gas generati.

6.1 Confronto tra effluvio putrido e aria fissa

L’esperimento decisivo riguarda la somiglianza tra effluvio putrido e aria fissa. L’autore osserva che “la somiglianza tra il vero effluvio putrido e l’aria fissa nel seguente esperimento, che è il più decisivo che io possa concepire, apparve molto grande; anzi molto maggiore di quanto avessi previsto” - (fr:612) [The resemblance between the true putrid effluvium and fixed air in the following experiment, which is as decisive as I can possibly contrive it, appeared to be very great; indeed much greater than I had expected]. Entrambi i gas, esposti ad acqua di calce, producono identici effetti di torbidità e assorbimento: “In entrambi i casi l’acqua divenne torbida allo stesso modo, salì ugualmente veloce in entrambi i vasi, e altrettanto alta; cosicché circa la stessa quantità rimase non assorbita dall’acqua” - (fr:615) [In both cases the water grew turbid alike, it rose equally fast in both the vessels, and likewise equally high; so that about the same quantity remained unabsorbed by the water].

Tuttavia, emergono differenze cruciali nelle proprietà qualitative: “Uno di questi tipi di aria, tuttavia, era estremamente dolce e gradevole, e l’altro insopportabilmente offensivo; uno di essi inoltre avrebbe fatto un’aggiunta a qualsiasi quantità di aria comune, con cui fosse stato mescolato, e l’altro l’avrebbe diminuita” - (fr:616) [One of these kinds of air, however, was exceedingly sweet and pleasant, and the other insufferably offensive; one of them also would have made an addition to any quantity of common air, with which it had been mixed, and the other would have diminished it]. L’aria fissa possiede infatti “un sapore molto gradevole” e “una pungenza che è particolarmente piacevole fino a un certo grado” - (fr:628) [a very agreeable flavour… with a pungency which is peculiarly pleasing to a certain degree], mentre l’effluvio putrido è caratterizzato da un odore fetido estremamente offensivo.

6.2 Metodologia sperimentale e generazione dei gas

La procedura standard prevede l’uso di vasi di vetro colmati di mercurio per impedire l’accesso di aria comune o acqua. Per generare l’effluvio putrido, “misii un topo morto in un alto vaso di vetro, e avendo riempito il resto con argento vivo, e collocatolo, capovolto, in un vaso di argento vivo, lo lasciai stare circa due mesi” - (fr:613) [I put a dead mouse into a tall glass vessel, and having filled the remainder with quicksilver, and set it, inverted, in a pot of quicksilver, I let it stand about two months]. Durante questo periodo, “l’effluvio putrido emanato dal topo aveva riempito l’intero vaso” e il sangue dissolto si depositava sulla superficie del mercurio.

Una variante metodologica impiega l’acqua come medium: “Se un topo è messo in un vaso pieno d’acqua, collocato con la bocca capovolta in un altro vaso d’acqua, una considerevole quantità di materia elastica (e che quindi può essere chiamata aria) sarà presto generata” - (fr:626) [If a mouse be put into a jar full of water, standing with its mouth inverted in another vessel of water, a considerable quantity of elastic matter (and which may, therefore, be called air) will soon be generated]. In queste condizioni, l’acqua “contragge un odore estremamente fetido e offensivo” e l’effluvio “pervade l’acqua” - (fr:627) [the water contracts an extremely fetid and offensive smell… the putrid effluvium pervades the water]. I dati quantitativi riportano la generazione di “sei once di misura di aria non prontamente assorbita dall’acqua” da un solo topo in putrefazione per undici giorni - (fr:631) [Six ounce measures of air not readily absorbed by water… from one mouse].

6.3 Putrefazione animale versus vegetale sotto calore

Sotto l’azione del calore, le sostanze animali e vegetali producono gas diversi. Sebbene a temperatura ordinaria “il cavolo putrido, verde o bollito, infetti l’aria esattamente nello stesso modo delle sostanze animali putride” - (fr:619) [Putrid cabbage, green or boiled, infects the air in the very same manner as putrid animal substances], l’applicazione di calore pari o superiore a quello del sangue genera risultati opposti.

Per carne bovina o ovina: “circa 1/7 della quale ho generalmente trovato essere assorbita dall’acqua, mentre tutto il resto era infiammabile” - (fr:621) [about 1/7th of which I have generally found to be absorbed by water, while all the rest was inflammable]. Al contrario, “l’aria generata da vegetali, nelle stesse circostanze, sarà quasi tutta aria fissa, e nessuna parte di essa infiammabile” - (fr:621) [air generated from vegetables, in the same circumstances, will be almost all fixed air, and no part of it inflammable].

Si osserva inoltre una differenza temporale significativa: le sostanze vegetali “produrranno quasi tutta l’aria che può essere estratta da esse, in quel grado di calore, in un giorno o due; mentre una sostanza animale continuerà a dare più aria, o effluvio, di qualche tipo, con pochissima alterazione, per molte settimane” - (fr:623) [A vegetable substance… will yield nearly all the air… in a day or two; whereas an animal substance will continue to give more air… for many weeks].

Una peculiarità emerge nel confronto tra topo e carne: “È notevole, tuttavia, che sebbene un pezzo di manzo o montone, immerso nell’argento vivo, e mantenuto a questo grado di calore, produca aria, la maggior parte della quale è infiammabile, e non contragga odore putrido (almeno, in un giorno o due) un topo trattato allo stesso modo, produca il proprio effluvio putrido, come del resto l’odore indica sufficientemente” - (fr:624) [It is remarkable… a mouse treated in the same manner, yields the proper putrid effluvium, as indeed the smell sufficiently indicates].

6.4 Proprietà fisiche e interpretazione flogistica

L’effluvio putrido presenta proprietà estintive e nocive simili all’aria comune contaminata: “estinguere la fiamma, ed essere nociva agli animali” - (fr:632) [extinguishes flame, and is noxious to animals]. Tuttavia, la sua raccolta è ostacolata dall’alta solubilità: “È estremamente difficile e tedioso raccogliere una quantità di quest’aria putrida, non miscibile in acqua, essendo assorbita dall’acqua in cui è conservata una proporzione così grande” - (fr:633) [It is exceedingly difficult and tedious to collect a quantity of this putrid air, not miscible in water, so very great a proportion… being absorbed by the water].

Dal punto di vista teorico, l’autore propone un’identificazione chimica ambigua: “e quindi quest’aria, che io inizialmente distinsi col nome di effluvio putrido, è probabilmente la stessa aria fissa, mescolata con la materia flogistica, che, in questo e in altri processi, diminuisce l’aria comune” - (fr:634) [this air, which I at first distinguished by the name of the putrid effluvium, is probably the same with fixed air, mixed with the phlogistic matter, which… diminishes common air]. Questa interpretazione spiegherebbe perché, pur passando attraverso l’acqua, l’effluvio perde la capacità di diminuire l’aria comune: la materia flogistica verrebbe assorbita dall’acqua durante il passaggio - (fr:635).

6.5 Effetti biologici: resistenza degli insetti e reazione delle piante

Un dato biologico notevole riguarda la resistenza degli insetti: “Insetti di varie specie vivono perfettamente bene in aria contaminata da putrefazione animale o vegetale, quando una singola inspirazione di essa avrebbe ucciso istantaneamente qualsiasi altro animale” - (fr:636) [Insects of various kinds live perfectly well in air tainted with animal or vegetable putrefaction, when a single inspiration of it would have instantly killed any other animal]. Mosche, farfalle e afidi prosperano e si moltiplicano rapidamente in queste condizioni, tanto che l’autore “è stato frequentemente costretto a togliere le piante dall’aria putrida in cui crescevano, apposta per spazzare via gli sciame di questi insetti che le infestavano” - (fr:639) [I have even been frequently obliged to take plants out of the putrid air… on purpose to brush away the swarms of these insects].

Per quanto riguarda le piante, si osserva un effetto bifasico della menta: “Quando l’aria è stata fresca e fortemente contaminata di putrefazione, tanto da emanare odore attraverso l’acqua, rametti di menta sono immediatamente morti, una volta immersi in essa, con le foglie che diventavano nere; ma se non muoiono immediatamente, prosperano in modo sorprendente” - (fr:640) [When air has been freshly and strongly tainted with putrefaction… sprigs of mint have presently died… their leaves turning black; but if they do not die presently, they thrive in a most surprizing manner].

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[7.1-41-642|682]

7 La restituzione dell’aria nociva mediante la vegetazione: esperimenti di Joseph Priestley

Sintesi degli esperimenti condotti dal chimico inglese tra il 1771 e il 1772 che dimostrano la capacità delle piante, in particolare della menta, di restaurare l’aria resa mefitica dalla respirazione animale e dalla putrefazione, gettando le basi per la comprensione della fotosintesi.

L’analisi del testo rivela una serie di esperimenti pionieristici volti a comprendere l’interazione tra regno vegetale e atmosfera. L’autore, osservando che “every leaf has been full of life; fresh shoots have branched out in various directions, and have grown much faster than other similar plants, growing in the same exposure in common air” - (fr:642) [ogni foglia era piena di vita; nuovi germogli si erano ramificati in varie direzioni e cresciuti molto più velocemente di altre piante simili, coltivate nella stessa esposizione all’aria comune], giunge alla conclusione fondamentale che “plants, instead of affecting the air in the same manner with animal respiration, reverse the effects of breathing” - (fr:643) [le piante, invece di influenzare l’aria allo stesso modo della respirazione animale, invertono gli effetti della respirazione], mantenendo l’atmosfera “sweet and wholesome” - (fr:643) [dolce e salubre].

La metodologia sperimentale si basa su un rigoroso confronto tra campioni di aria controllati. L’autore prende “a quantity of air, made thoroughly noxious, by mice breathing and dying in it” - (fr:644) [una quantità d’aria resa completamente nociva da topi che vi respiravano e morivano], dividendola in due parti: una conservata in una fiala immersa in acqua e l’altra posta in un vaso di vetro contenente “a sprig of mint” - (fr:644) [un rametto di menta]. Dopo otto o nove giorni, i risultati sono evidenti: “a mouse lived perfectly well in that part of the air, in which the sprig of mint had grown, but died the moment it was put into the other part” - (fr:645) [un topo viveva perfettamente in quella parte d’aria in cui era cresciuto il rametto di menta, ma moriva nel momento in cui veniva posto nell’altra parte], dimostrando l’efficacia della vegetazione nel restaurare l’aria mefitica.

I dati quantitativi raccolti nell’estate del 1772 confermano e precisano questi risultati. Utilizzando aria resa “exceedingly noxious by mice dying in it on the 20th of June” - (fr:652) [estremamente nociva da topi morti il 20 giugno], l’autore osserva che dopo sette giorni di crescita della menta, un topo di grandi dimensioni sopravvive per cinque minuti nell’aria restaurata, mentre in quella conservata senza piante “a younger mouse continued not longer than two or three seconds, and was taken out quite dead” - (fr:655) [un topo più giovane non resisteva più di due o tre secondi e veniva estratto completamente morto]. La comparazione con l’aria comune permette di stabilire che “the restored air wanted about one fourth of being as wholesome as common air” - (fr:659) [l’aria restaurata mancava circa un quarto di essere salubre quanto l’aria comune], misurazione confermata anche mediante “the test of nitrous air” - (fr:660) [il test dell’aria nitrosa].

Tuttavia, l’indagine rivela fenomeni più complessi e contraddittori. Verso la fine dell’anno precedente, alcuni esperimenti non avevano dato esiti positivi, con “instances of the relapsing of this restored air to its former noxious state” - (fr:649) [casi di ricaduta di quest’aria restaurata al suo precedente stato nocivo]. Nel 1772, l’autore constata con sorpresa che, pur lasciando crescere le piante fino a metà agosto, l’aria in un vaso non era migliorata e in un altro era addirittura peggiorata: “though the air in one of the jars had not grown worse, it was no better; and that the air in the other jar was so much worse than it had been, that a mouse would have died in it in a few seconds” - (fr:666) [sebbene l’aria in uno dei vasi non fosse peggiorata, non era migliorata; e che l’aria nell’altro vaso era molto peggiorata di quanto non fosse stata, tanto che un topo vi sarebbe morto in pochi secondi]. Questo fenomeno, attribuito alla mancata rimozione delle foglie vecchie e marce, suggerisce che “the same plant might be capable of restoring putrid air to a certain degree only” - (fr:668) [la stessa pianta potesse essere capace di restaurare l’aria putrida solo fino a un certo grado] o che le piante possano avere “a contrary tendency in some stages of their growth” - (fr:668) [una tendenza contraria in alcune fasi della loro crescita]. La sostituzione con una pianta fresca ripristina tuttavia la capacità di purificazione.

L’importanza storica di questi esperimenti risiede nella dimostrazione che “plants are capable of perfectly restoring air injured by respiration” - (fr:671) [le piante sono capaci di restaurare perfettamente l’aria danneggiata dalla respirazione], inclusa quella “which had passed through my lungs” - (fr:671) [che era passata attraverso i miei polmoni], fino a permettere la combustione di una candela. L’autore inferisce che “the putrid effluvium is in some measure extracted from the air, by means of the leaves of plants” - (fr:648) [l’effluvio putrido è in qualche misura estratto dall’aria per mezzo delle foglie delle piante], ipotesi che spiega il meccanismo di restituzione.

Sul piano ecologico, queste osservazioni portano a una visione sistemica dell’equilibrio atmosferico: “the injury which is continually done to the atmosphere by the respiration of such a number of animals… is, in part at least, repaired by the vegetable creation” - (fr:674) [il danno continuamente arrecato all’atmosfera dalla respirazione di un così gran numero di animali… è in parte almeno riparato dalla creazione vegetale]. Nonostante la massa d’aria corrotta quotidianamente, “the immense profusion of vegetables upon the face of the earth… may be a sufficient counterbalance to it” - (fr:675) [l’immensa profusione di vegetali sulla faccia della terra… può essere un sufficiente contrappeso].

Il testo riporta infine la testimonianza di Benjamin Franklin, che esprime soddisfazione per i risultati, notando come “the vegetable creation should restore the air which is spoiled by the animal part of it, looks like a rational system” - (fr:677) [il fatto che la creazione vegetale restauri l’aria guastata dalla parte animale sembri un sistema razionale]. Franklin osserva che “the strong thriving state of your mint in putrid air seems to shew that the air is mended by taking something from it, and not by adding to it” - (fr:681) [il rigoglioso stato di prosperità della vostra menta in aria putrida sembri mostrare che l’aria sia migliorata togliendole qualcosa, e non aggiungendole], intuizione chimica corretta sulla natura sottrattiva piuttosto che additiva del processo. La lettera si conclude con una riflessione pratica sulla conservazione degli alberi, sperando che queste scoperte “give some check to the rage of destroying trees that grow near houses” - (fr:682) [frenino la furia di distruggere gli alberi che crescono vicino alle case].

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8 Esperimenti sulla diminuzione dell’aria e la teoria del flogisto: calcinazione di carbone e metalli

Il testo presenta una serie di esperimenti condotti per indagare le modificazioni chimico-fisiche dell’aria in seguito alla combustione di carbone e alla calcinazione di metalli, operando entro il paradigma teorico del flogisto. L’autore descrive metodologie quantitative e osservazioni comparative volte a determinare l’origine delle alterazioni dell’aria comune.

8.1 Metodologia sperimentale e misurazioni quantitative

Le indagini iniziano con la riproduzione e il perfezionamento di esperimenti precedenti. Viene citata una prova condotta da Mr. Cavendish in cui “a quantity of common air was reduced from 180 to 162 ounce measures, by passing through a red-hot iron tube filled with the dust of charcoal” - (fr:875) [una quantità di aria comune fu ridotta da 180 a 162 once di misura, facendola passare attraverso un tubo di ferro rovente riempito di polvere di carbone], interpretata come distruzione dell’aria secondo la teoria del Dottor Hales. L’autore sviluppa tuttavia una tecnica alternativa che consiste nel “suspending bits of charcoal within glass vessels, filled to a certain height with water, and standing inverted in another vessel of water, while I threw the focus of a burning mirror, or lens, upon them” - (fr:880) [sospendere pezzi di carbone all’interno di vasi di vetro, riempiti fino a una certa altezza con acqua, e posti rovesciati in un altro vaso d’acqua, mentre gettavo il fuoco di uno specchio ardente, o lente, su di essi].

Questa procedura permette di ottenere risultati quantitativi riproducibili: “In this manner I diminished a given quantity of air one fifth” - (fr:881) [In questo modo diminuii una data quantità di aria di un quinto]. La precisione metrologica si estende all’uso di bilance per verificare la conservazione della massa, come nel caso in cui un pezzo di carbone di due grani “could not find that it was sensibly diminished in weight by the operation” - (fr:890) [non poté rilevarne una diminuzione sensibile di peso a seguito dell’operazione].

8.2 L’origine dell’aria fissa e la critica alle teorie precedenti

Un aspetto centrale riguarda la fonte dell’aria fissa (fixed air) rilevata durante i processi di combustione. Inizialmente si ipotizzava che provenisse dal carbone stesso, ma l’autore avanza una tesi alternativa basata su considerazioni termodinamiche: “considering that it is not probable that fixed air, confined in any substance, can bear so great a degree of heat as is necessary to make charcoal, without being wholly expelled” - (fr:883) [considerando che non è probabile che l’aria fissa, confinata in qualsiasi sostanza, possa sopportare un così grande grado di calore quale è necessario per fare il carbone, senza essere completamente espulsa]. Di conseguenza, si conclude che “in this case also, it is supplied from the same source” - (fr:883) [anche in questo caso, essa è fornita dalla stessa fonte], ovvero dall’aria comune stessa.

Questa interpretazione trova conferma nell’osservazione che “there being the same precipitation of lime, in this process, with whatever degree of heat the charcoal had been made” - (fr:884) [vi è la stessa precipitazione di calce, in questo processo, con qualsiasi grado di calore con cui il carbone sia stato prodotto]. Ulteriore evidenza emerge dagli esperimenti con diverse qualità d’aria: “None of these kinds of air suffered any change by this operation; nor was there any precipitation of lime, when charcoal was heated in any of these kinds of air standing in lime-water” - (fr:909) [Nessuna di queste qualità d’aria subì cambiamenti da questa operazione; né vi fu alcuna precipitazione di calce, quando il carbone fu riscaldato in queste qualità d’aria poste in acqua di calce], da cui si deduce che “the fixed air does not come from the charcoal, but from the common air” - (fr:910) [l’aria fissa non proviene dal carbone, ma dall’aria comune].

8.3 La calcinazione dei metalli come experimentum crucis

Per verificare la teoria che la diminuzione d’aria sia conseguenza di un eccesso di flogisto, l’autore progetta un “experimentum crucis” utilizzando la calcinazione dei metalli, supposti composti da terra metallica unita a flogisto. La procedura segue il medesimo protocollo sperimentale adottato per il carbone: “I suspended pieces of lead and tin in given quantities of air, in the same manner as I had before treated the charcoal; and throwing the focus of a burning mirror or lens upon them, so as to make them fume copiously” - (fr:899) [sospesi pezzi di piombo e stagno in date quantità d’aria, nello stesso modo in cui avevo prima trattato il carbone; e gettando il fuoco di uno specchio ardente o lente su di essi, in modo da farli fumare copiosamente].

I risultati mostrano una diminuzione ancora più marcata rispetto ai precedenti esperimenti: “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) [ridussi quattro once di misura di aria a tre, il che è la più grande diminuzione di aria comune che avessi mai osservato prima]. Questo risultato eccezionale viene spiegato ipotizzando che, mentre in altri casi coesistevano cause di diminuzione e di aggiunta di aria, nella calcinazione metallica si verifica unicamente “the escape of phlogiston, the cause of diminution was alone and uncontrouled” - (fr:901) [l’uscita del flogisto, la causa della diminuzione era sola e incontrollata].

8.4 Proprietà dell’aria diminuita e saturazione del flogisto

Una costante emergente dalle diverse prove riguarda le proprietà dell’aria così alterata. L’aria diminuita risulta “in the highest degree noxious” - (fr:903) [nel più alto grado nociva], estingue la fiamma e non può essere ulteriormente ridotta: “air, which has once been fully diminished by any cause whatever, is not only incapable of any farther diminution, either from the same or from any other cause, but that it has likewise acquired new properties, most remarkably different from those which it had before” - (fr:893) [l’aria, una volta che è stata completamente diminuita da qualsiasi causa, non solo è incapace di qualsiasi ulteriore diminuzione, sia dalla stessa che da qualsiasi altra causa, ma ha inoltre acquisito nuove proprietà, notevolmente diverse da quelle che aveva prima]. Queste osservazioni confutano la teoria di Dr. Hales, che supponeva che il residuo fosse della stessa natura dell’aria assorbita.

Particolarmente rilevante è la differenza comportamentale tra sostanze riguardo al rilascio di flogisto: “phlogiston is retained more obstinately by charcoal than it is by lead or tin; for when any given quantity of air is fully saturated with phlogiston from charcoal, no heat that I have yet applied has been able to produce any more effect upon it; whereas, in the same circumstances, lead and tin may still be calcined” - (fr:915) [semberebbe che il flogisto sia trattenuto più ostinatemente dal carbone che non dal piombo o dallo stagno; infatti quando una data quantità di aria è completamente satura di flogisto dal carbone, nessun calore che io abbia finora applicato è stato in grado di produrre alcun effetto ulteriore su di essa; mentre, nelle stesse circostanze, il piombo e lo stagno possono ancora essere calcinati]. L’acqua utilizzata nei processi di calcinazione acquista proprietà particolari, sviluppando “a yellowish tinge, and an exceedingly pungent smell and taste, pretty much like that over which brimstone has been frequently burned” - (fr:905) [una tinta giallastra, e un odore e sapore estremamente pungenti, abbastanza simili a quelli sopra cui lo zolfo è stato frequentemente bruciato], sebbene il principio attivo risulti volatile e fugace.

8.5 Significato storico ed epistemologico

Il testo costituisce una testimonianza fondamentale della chimica pneumatica del XVIII secolo, operando nel periodo di transizione tra la teoria del flogisto e la successiva rivoluzione chimica lavoisieriana. La ricerca esemplifica il metodo sperimentale quantitativo emergente, caratterizzato dalla misurazione precisa dei volumi gassosi e dal controllo delle variabili operative. La costruzione di un experimentum crucis attraverso la calcinazione dei metalli dimostra lo sforzo di falsificazione delle ipotesi concorrenti, mentre l’attenzione alle proprietà biologiche dell’aria (nocività per gli animali) riflette l’interesse per le implicazioni fisiologiche dei gas, tipico degli studi pneumatici dell’epoca. La conclusione che le diverse cause di diminuzione producano effetti simili suggerisce l’esistenza di un meccanismo unitario, anticipando concetti che troveranno sistemazione teorica solo con l’abbandono del paradigma flogistico.

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9 Esperimenti sull’aria alcalina e le sue interazioni chimiche

Serie di osservazioni sperimentali sulle proprietà dell’ammoniaca gassosa e sui suoi effetti di combinazione con diverse sostanze aeriformi e materiali.

Il testo documenta una sistematica indagine chimica condotta sull’“alkaline air” (aria alcalina), esaminando il suo comportamento in miscela con vari tipi di aria e la sua assimilazione da parte di liquidi e solidi. L’autore inizia osservando la possibilità di produrre economicamente liquori di natura simile allo spirito volatile di sal ammoniaco su scala amplificata (“This process may easily be performed in a still larger way; and by this means a liquor… might be made much stronger, and much cheaper” - (fr:1118) [Questo processo può essere facilmente eseguito in modo ancora più ampio; e mediante questo mezzo un liquore… potrebbe essere reso molto più forte e molto più economico]).

L’indagine centrale riguarda l’interazione tra aria alcalina e aria acida. L’esperimento nasce dall’ipotesi che due arie di natura opposta possano comporre un’aria neutra, forse identica all’aria comune (“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 l’idea che queste due arie, essendo di natura opposta, potessero comporre un’aria neutra, e forse proprio la stessa cosa dell’aria comune]). Tuttavia, al contatto i due gas producono immediatamente “a beautiful white cloud” ((fr:1120) [una bella nuvola bianca]) che riempie il recipiente, per depositarsi infine in un sale solido bianco identificato come il comune sal ammoniac, ovvero l’unione dell’acido marino con l’alcali volatile (“the common sal ammoniac, or the marine acid united to the volatile alkali” - (fr:1121) [il comune sal ammoniac, ovvero l’acido marino unito all’alcali volatile]). Particolarmente rilevante è la scoperta che la volatilità del composto dipende strettamente dalle proporzioni: il sale è stabile solo quando le proporzioni sono bilanciate, mentre diventa volatile in presenza di eccesso di uno dei costituenti (“This difference, I find, is owing to the proportion of the two kinds of air in the compound” - (fr:1124) [Questa differenza, trovo, è dovuta alla proporzione dei due tipi di aria nel composto]; “It is only volatile when there is more than a due proportion of either of the constituent parts” - (fr:1125) [È volatile solo quando c’è più della dovuta proporzione di una delle parti costituenti]).

Le reazioni con altri tipi di aria generano fenomeni distinti. L’aria fissa (anidride carbonica) forma con l’aria alcalina “oblong and slender crystals, which crossed one another, and covered the sides of the vessel in the form of net-work” ((fr:1131) [cristalli oblunghi e sottili, che si incrociavano l’un l’altro, e ricoprivano i lati del recipiente in forma di rete]), corrispondenti agli alcalini volatili che i chimici ottengono per distillazione. L’aria nitrosa produce una nuvola biancastra temporanea, mentre l’aria infiammabile (idrogeno) non mostra particolari interazioni dirette, sebbene l’acqua interposta assuma un aspetto biancastro e depositi una polvere bianca.

L’assorbimento dell’aria alcalina da parte di sostanze solide e liquide rivela affinità selettive. Mentre l’olio d’oliva non contrae alcun’unione e zolfo, nitro, sale comune e selci non assorbono nulla, sostanze porose come carbone, spugna e tela di lino condensano l’aria sulle superfici con straordinaria efficienza: una spugna grande come una nocciola assorbe immediatamente un’oncia di aria alcalina. Particolarmente significativa è la trasformazione dell’allume: mantenendo forma e dimensioni esterne, la sua struttura interna diventa “opaque, beautifully white, and… like alum which had been roasted” ((fr:1150) [opaca, bellamente bianca, e… simile all’allume che era stato arrostito]), acquisendo resistenza al calore che normalmente la ridurrebbe in quello stato.

La scoperta più rilevante concerne l’infiammabilità dell’aria alcalina. Contrariamente alle attese, l’autore constata che “alkaline air… is slightly inflammable” ((fr:1161) [l’aria alcalina… è leggermente infiammabile]), interpretando il fenomeno come conferma della teoria del flogisto (“which… seems to confirm the opinion of chemists, that the volatile alkali contains phlogiston” - (fr:1161) [il che… sembra confermare l’opinione dei chimici, che l’alcali volatile contenga il flogisto]). Quando una candela accesa viene immersa nel recipiente, la fiamma si amplia aggiungendo una fiamma giallo pallido che alla fine discende verso il fondo (“the flame was considerably enlarged, by the addition of another flame, of a pale yellow colour… this light flame descended from the top of the vessel to the bottom” - (fr:1162) [la fiamma fu considerevolmente ingrandita, dall’aggiunta di un’altra fiamma, di un colore giallo pallido… questa leggera fiamma discese dalla cima del recipiente fino al fondo]). Nonostante questa proprietà, l’aria alcalina risulta più pesante dell’aria infiammabile comune e incapace di unirsi ad essa (“to be heavier than the common inflammable air, as well as to contract no union with it” - (fr:1165) [essere più pesante dell’aria infiammabile comune, oltre a non contrarre alcuna unione con essa]).

Il testo costituisce una testimonianza fondamentale della chimica pneumatica del XVIII secolo, documentando le prime osservazioni sistematiche sulle reazioni dell’ammoniaca e stabilendo basi sperimentali per la comprensione delle affinità chimiche, all’interno del paradigma teorico del flogismo.

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[10.1-21-1355|1375]

10 Esperimenti sull’aria nitrosa e l’alcali volatile: teoria del flogisto e valutazione della qualità dell’aria

Il testo descrive esperimenti settecenteschi sull’interazione tra aria nitrosa e aria comune, interpretati mediante la teoria del flogisto, evidenziando il ruolo dell’alcali volatile nella formazione di nubi bianche e proponendo un metodo per testare l’idoneità dell’aria alla respirazione.

Il brano analizza la reazione tra aria nitrosa e aria comune attraverso il paradigma della teoria del flogisto, secondo cui la diminuzione di volume dipende dalla capacità dell’aria di assorbire questo principio. L’autore sostiene che “This, I have no doubt, is the true theory of the diminution of common air by nitrous air, the redness of the appearance being nothing more than the usual colour of the fumes, of spirit of nitre” - (fr:1356) [Questo, ne sono certo, è la vera teoria della diminuzione dell’aria comune da parte dell’aria nitrosa, il rossore dell’aspetto non essendo altro che il consueto colore dei fumi dello spirito di nitro], spiegando che tale colore deriva dall’acido liberato dal flogisto superabbondante precedentemente combinato nell’aria nitrosa.

La presenza di alcali volatile (ammoniaca) influenza significativamente il processo chimico. Quando l’aria è satura di flogisto diviene nociva, mentre è salubre in proporzione alla quantità di flogisto che può ancora ricevere: “If the air be so loaded with this principle that it can take no more… it is noxious; and it is wholesome in proportion to the quantity of phlogiston that it is able to take” - (fr:1355) [Se l’aria è così carica di questo principio che non ne può ricevere altro… è nociva; ed è salubre in proporzione alla quantità di flogisto che è in grado di ricevere]. L’alcali volatile reagisce con l’acido nitrico formando nitro ammoniaco, mentre l’acqua assorbe questi vapori e il mercurio viene corroso più lentamente: “With the volatile alkali it forms nitrous ammoniac, water imbibes it like any other acid, even quicksilver is corroded by it; but this action being slow, the redness in this mixture… continues much longer when the process is made in quicksilver, than when it is made in water” - (fr:1357) [Con l’alcali volatile forma nitro ammoniaco, l’acqua lo assorbe come qualsiasi altro acido, anche il mercurio viene corroso da esso; ma questa azione essendo lenta, il rossore in questa miscela… dura molto più a lungo quando il processo è fatto nel mercurio, che quando è fatto nell’acqua].

Le condizioni sperimentali determinano l’efficacia della reazione. Quando il processo avviene nel mercurio senza alcali, la diminuzione è inferiore perché la piccola quantità di calce formata dalla soluzione del mercurio non riesce ad assorbire tutta l’aria fissa precipitata: “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) [Che non procedesse del tutto così lontano, lo attribuisco principalmente alla piccola quantità di calce formata dalla leggera soluzione del mercurio con i fumi acidi non essendo in grado di assorbire tutta l’aria fissa che è precipitata dall’aria comune dal flogisto]. Tuttavia, introducendo sale alcalino volatile nel recipiente di mercurio, i fumi alcalini si combinano immediatamente con l’acido liberato: “the acid immediately joined them, formed the white clouds above mentioned, and the diminution proceeded almost as far as when the process was made in water” - (fr:1359) [l’acido si unì immediatamente a essi, formò le nuvole bianche sopra menzionate, e la diminuzione procedette quasi quanto quando il processo era fatto nell’acqua].

Un esperimento particolarmente efficace consiste nel sospendere il sale alcalino in garza all’interno dell’aria comune prima dell’introduzione dell’aria nitrosa: “I found that it appeared to very great advantage when I suspended a piece of volatile salt in the common air, previous to the admission of nitrous air to it, inclosing it in a bit of gauze” - (fr:1363) [Ho trovato che appariva con grande vantaggio quando sospendevo un pezzo di sale volatile nell’aria comune, prima dell’ammissione dell’aria nitrosa ad essa, racchiudendolo in un pezzo di garza]. Subito dopo che il rossore inizia a svanire, si forma una nube bianca simile alla neve che riempie il recipiente per circa cinque minuti: “the white cloud, like snow, begins to descend from the salt… This white cloud presently fills the whole vessel, and the appearance will last about five minutes” - (fr:1364-1365) [la nuvola bianca, come neve, comincia a scendere dal sale… Questa nuvola bianca riempie immediatamente tutto il recipiente, e l’aspetto durerà circa cinque minuti].

Il fenomeno dipende dalle affinità chimiche specifiche: l’acido dell’aria nitrosa ha maggiore affinità con il flogisto che con l’alcali volatile, ma quando il flogisto si lega con componenti dell’aria comune, l’acido liberato può unirsi al vapore alcalino: “the acid of the nitrous air has a nearer affinity with its phlogiston than with the volatile alkali; though the phlogiston having a nearer affinity with something in the common air, the acid being thereby set loose, will unite with the alkaline vapour, if it be at hand to unite with it” - (fr:1367) [l’acido dell’aria nitrosa ha un’affinità più stretta con il suo flogisto che con l’alcali volatile; benché il flogisto abbia un’affinità più stretta con qualcosa nell’aria comune, l’acido essendo così liberato, si unirà con il vapore alcalino, se è a portata di mano per unirsi con esso]. Se il sale viene aggiunto dopo che la miscela ha recuperato la trasparenza, non si forma alcuna nube, poiché l’effervescenza è terminata; analogamente, non si formano nubi significative tenendo il sale nella bocca di una fiala contenente spirito di nitro fumante, né quando si focalizza uno specchio ardente su sal ammoniaca in aria nitrosa, poiché in questi casi l’aria non viene né diminuita né alterata.

L’autore conferma infine che la nube osservata casualmente nei primi esperimenti era causata dall’alcali volatile emesso da acqua in putrefazione, favorito dal riscaldamento e dall’agitazione: “I was now fully convinced, that the white cloud which I casually observed… was occasioned by the volatile alkali emitted from the water, which was in a slight degree putrid” - (fr:1370) [Ora ero pienamente convinto che la nuvola bianca che avevo casualmente osservato… era causata dall’alcali volatile emesso dall’acqua, che era in leggero stato di putrefazione]. Questa reazione si rivela utile come test di qualità: quando l’aria infiammabile, dopo agitazione in acqua, viene diminuita dall’aria nitrosa, l’aspetto nuvoloso appare in proporzione alla sua idoneità, costituendo “equally a test of the fitness of air for respiration, with the redness which attends the mixture of it with nitrous air only” - (fr:1375) [ugualmente una prova dell’idoneità dell’aria per la respirazione, con il rossore che accompagna la miscela di essa con sola aria nitrosa].

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[11.1-35-1396|1430]

11 Trasformazioni dell’aria nitrosa e reazioni con metalli e zolfo

Il testo documenta una serie di esperimenti pneumatici condotti sull’aria nitrosa (ossido nitrico), descrivendone le modificazioni di stato attraverso esposizione a ferro, composti solforosi e scariche elettriche. L’indagine si colloca nel contesto della chimica del flogisto del XVIII secolo, testimoniando l’accumulo sistematico di dati sulle proprietà dei diversi tipi di aria e sulle loro interazioni con sostanze metalliche.

L’esposizione dell’aria nitrosa al ferro in presenza di acqua produce una trasformazione graduale attraverso stadi distinti. Inizialmente l’aria perde la sua infiammabilità peculiare attraverso agitazione in acqua, pur mantenendo la qualità nociva: “For when it has been brought to the state last mentioned, the agitation of it in fresh water almost instantly takes off that peculiar kind of inflammability” - (fr:1396) [Quando viene portata allo stato ultimamente menzionato, l’agitazione in acqua fresca ne rimuove quasi istantaneamente quella particolare infiammabilità]. Proseguendo l’agitazione per circa cinque minuti, l’aria perde anche la qualità nociva subendo una diminuzione di volume considerevole, fino a diventare idonea alla respirazione degli animali, sebbene in condizioni simili all’aria in cui le candele si sono spente: “and animals live in it very well, about as well as in air in which candles have burned out” - (fr:1399) [e gli animali vivono molto bene in essa, circa tanto bene quanto in aria in cui le candele si sono spente].

Il confronto tra diversi agenti riducenti rivela differenze significative nei tempi e nei risultati. Il fegato di zolfo agisce molto più rapidamente del ferro: “what I had before done by means of iron in six weeks, or two months, I could do by liver of sulphur… in less than twenty-four hours” - (fr:1406) [ciò che avevo precedentemente fatto mediante ferro in sei settimane, o due mesi, potevo farlo con il fegato di zolfo… in meno di ventiquattro ore]. Tuttavia, il processo con il fegato di zolfo, specialmente se riscaldato, può procedere oltre la semplice trasformazione, riducendo l’aria fino a un ventesimo della quantità originale: “At one time not more than one twentieth of the original quantity remained” - (fr:1408) [In un’occasione non rimase più di un ventesimo della quantità originale], stato in cui la candela non brucia affatto.

Una distinzione cruciale emerge tra l’azione del ferro combinato con zolfo e quella del ferro o del fegato di zolfo da soli. Mentre questi ultimi permettono eventualmente alla candela di bruciare con fiamma ingrandita, la miscela di limatura di ferro e zolfo non produce mai uno stato in cui la candela possa bruciare: “the iron filings and brimstone never bring it to such a state as that a candle will burn in it” - (fr:1410) [le limature di ferro e lo zolfo non la portano mai a uno stato tale che una candela possa bruciare in essa]. Inoltre, dopo questo processo l’aria non è più capace di diminuire l’aria comune, diversamente dagli altri trattamenti.

L’intervento della scintilla elettrica produce effetti quantitativamente simili alla miscela ferro-zolfo, riducendo l’aria a un quarto della quantità originale: “the electric spark taken in nitrous air diminishes it to one fourth of its original quantity” - (fr:1422) [la scintilla elettrica presa nell’aria nitrosa la diminuisce a un quarto della sua quantità originale]. Questo trattamento elettrico porta l’aria allo stesso stato di quella trattata con ferro e zolfo, impedendole di diminuire l’aria comune. Un effetto cromatico particolare si osserva quando il processo avviene in acqua tinta di orchil: “If the electric spark be taken in it when it is confined by water tinged with archil, it is presently changed from blue to red” - (fr:1424) [Se la scintilla elettrica viene presa in essa quando è confinata da acqua tinta di orchil, essa cambia immediatamente da blu a rosso].

Il testo registra anche fenomeni residui e variabili. I chiodi o fili di ferro utilizzati nell’esperimento, una volta arrugginiti e lasciati esposti all’aria aperta, acquisiscono la capacità di diminuire l’aria comune confinata: “having… put some of them into a vessel containing common air… I was surprized to observe that the air in which they were confined was diminished” - (fr:1425) [avendo… messo alcuni di essi in un vaso contenente aria comune… fui sorpreso nell’osservare che l’aria in cui erano confinati era diminuita]. Questo potere diminuisce progressivamente nel tempo. L’autore ipotizza che ciò derivi dal flogisto dell’aria nitrosa o del ferro rimasto intrappolato nella ruggine e successivamente liberato: “This diminution of air I conclude must arise from the phlogiston, either of the nitrous air or the iron, being some way entangled in the rust” - (fr:1429) [Concludo che questa diminuzione d’aria deve derivare dal flogisto, sia dell’aria nitrosa che del ferro, in qualche modo impigliato nella ruggine].

Diverse anomalie rimangono senza spiegazione definitiva. Un primo esperimento mostrò risultati diversi senza agitazione in acqua, permettendo alla candela di bruciare naturalmente: “without any agitation in water, it was diminished by fresh nitrous air, and that a candle burned in it quite naturally” - (fr:1414) [senza alcuna agitazione in acqua, era diminuita da aria nitrosa fresca, e una candela bruciava in essa abbastanza naturalmente], ma la causa resta ignota. Analogamente, la differenza tra esposizione in mercurio e in acqua non è del tutto chiarita, sebbene il mercurio richieda tempi molto più lunghi: “I once found that nitrous air was not sensibly changed by having been exposed to iron in quicksilver nine days; whereas in water a very considerable alteration was always made in much less than half that time” - (fr:1419) [una volta trovai che l’aria nitrosa non era sensibilmente cambiata dopo essere stata esposta al ferro in mercurio per nove giorni; mentre in acqua una alterazione molto considerevole era sempre avvenuta in molto meno della metà di quel tempo].

L’interpretazione teorica ricorre al flogisto e all’acido come componenti fondamentali. L’autore inferisce che tutte le differenze tra aria nitrosa fresca, parzialmente infiammabile, completamente infiammabile, estinguente per le candele e infine respirabile, dipendono dalla modalità di combinazione dell’acido con il flogisto o dalla proporzione tra questi ingredienti: “all the difference between fresh nitrous air… and that in which it finally becomes fit for respiration, depends upon some difference in the mode of the combination of its acid with phlogiston, or on the proportion between these two ingredients” - (fr:1413) [tutta la differenza tra aria nitrosa fresca… e quella in cui finalmente diventa idonea alla respirazione, dipende da qualche differenza nella modalità di combinazione del suo acido con il flogisto, o dalla proporzione tra questi due ingredienti]. La dissoluzione del ferro con formazione di terra ocre di ferro e la colorazione verde dell’acqua e del vaso confermano l’azione dell’acido nitroso sul metallo: “the acid of the nitrous air dissolves the iron; while the phlogiston, being set loose, diminishes nitrous air” - (fr:1405) [l’acido dell’aria nitrosa dissolve il ferro; mentre il flogisto, essendo liberato, diminuisce l’aria nitrosa].

Il testo costituisce una testimonianza preziosa della metodologia sperimentale del XVIII secolo, caratterizzata da osservazioni qualitative accurate su colorazioni, comportamento delle fiamme e variazioni di volume, e dal tentativo di sistematizzazione attraverso la teoria del flogisto, pur con la consapevolezza delle limitazioni e delle variabili non controllate come la temperatura e la qualità del ferro utilizzato.

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[12.1-23-1618|1640]

12 Esperimenti sulla combustione e sulle proprietà fisico-chimiche dei diversi tipi di aria

Il testo documenta una serie di esperimenti pneumatici condotti con rigore metodologico, focalizzandosi sul comportamento di diverse “specie d’aria” — termine con cui l’autore indica i gas — in condizioni di calore, miscelazione e combustione. L’indagine si colloca nel contesto della chimica pneumatica del XVIII secolo, caratterizzata dall’uso sistematico del mercurio come sigillo e dalla classificazione delle sostanze gassose in base alle loro proprietà reattive.

12.1 Comportamento fisico delle diverse specie d’aria

L’autore osserva fenomeni di dilatazione e contrazione che si manifestano in modo analogo tra l’aria comune e altre specie gassose. “Tutti i fenomeni di dilatazione e contrazione erano quasi gli stessi quando, invece dell’aria comune, usavo aria nitrosa, aria fissa, aria infiammabile o qualsiasi specie di aria comune flogistizzata” — (fr:1619) [All the phenomena of dilatation and contraction were nearly the same, when, instead of common air, I used nitrous air, fixed air, inflammable air, or any species of phlogisticated common air]. Tuttavia, emerge una peculiarità quantitativa quando queste sostanze vengono conservate in argento vivo: “La quantità di ciascuna di queste specie d’aria era quasi raddoppiata mentre erano conservate in argento vivo, ma l’aria fissa non era aumentata tanto quanto le altre, e l’aria flogistizzata meno” — (fr:1620) [The quantity of each of these kinds of air was nearly doubled while they were kept in quicksilver, but fixed air was not so much increased as the rest, and phlogisticated air less]. Questo incremento volumetrico, tuttavia, risulta reversibile attraverso il passaggio in acqua, che sembra ripristinare lo stato originario senza alterazioni sensibili.

12.2 Reazioni chimiche e produzione di vapori

Un fenomeno notevole si verifica con lo spirito di vino (alcol etilico), che “non produce aria per mezzo del calore, i vapori essendo presto condensati dal freddo, come il vapore d’acqua” — (fr:1622) [Spirit of wine yields no air by means of heat, the vapours being soon condensed by cold, like the vapour of water]. Tuttavia, quando i vapori espulsi dal calore vengono raccolti su mercurio e sottoposti a contatto con aria acida, si produce una reazione visibile: “il vaso si riempì di vapori bianchi, come se ci fosse stata una miscela di aria alcalina insieme ad essa” — (fr:1622) [the vessel was filled with white fumes, as if there had been a mixture of alkaline air along with it]. L’autore ammette l’incapacità di spiegare questo fenomeno, segnalando i limiti conoscitivi dell’indagine.

12.3 La carta nitro-rameica come strumento sperimentale

Particolare rilevanza assume la preparazione di carta immersa in soluzione di rame in spirito di nitro (acido nitrico), tecnica suggerita dal Dr. Small e dal Sig. Bolton di Birmingham e riportata nelle Philosophical Transactions. Questa sostanza presenta proprietà pirotecniche distintive: “prendeva fuoco facilmente, sia con una lente bruciante, sia con l’avvicinamento di ferro rovente all’esterno della fiala in cui era contenuta, e che qualsiasi parte di essa una volta accesa, l’intera era subito ridotta in cenere” — (fr:1625) [it was easily fired, either by a burning lens, or the approach of red-hot iron on the outside of the phial in which it was contained, and that any part of it being once fired, the whole was presently reduced to ashes], a condizione di un’essiccazione completa preliminare.

La combustione di questa carta rivela comportamenti differenziati a seconda dell’atmosfera gassosa. “Con questa preparazione, trovai che questa carta bruciava liberamente in tutte le specie d’aria, ma non nel vuoto, che è anche il caso della polvere da sparo” — (fr:1626) [With this preparation, I found that this paper burned freely in all kinds of air, but not in vacuo, which is also the case with gunpowder]. Durante la combustione, l’aria riceve un incremento di volume derivante “in parte di aria nitrosa, dal precipitato nitroso, e in parte di aria infiammabile, dalla carta” — (fr:1626) [partly of nitrous air, from the nitrous precipitate, and partly of inflammable air, from the paper].

Sono documentate reazioni specifiche con l’aria infiammabile e l’aria acida. Nell’aria infiammabile si osserva un andamento volumetrico bimodale: “la quantità aumentava regolarmente, finché la fiala in cui si svolgeva il processo era quasi piena; ma poi cominciava a diminuire, finché un terzo dell’intera quantità scompariva” — (fr:1628) [the quantity increased regularly, till the phial in which the process was made was nearly full; but then it began to decrease, till one third of the whole quantity disappeared]. Con l’aria acida, la carta “divenne subito gialla, e l’aria fu ridotta a un terzo della quantità originaria, diventando allo stesso tempo rossastra, esattamente come l’aria comune in una fiala contenente spirito di nitro fumante” — (fr:1629) [presently turned yellow, and the air was reduced to one third of the original quantity, at the same time becoming reddish, exactly like common air in a phial containing smoking spirit of nitre]. Successivamente, l’accensione della carta produce “una produzione d’aria che riempì più che a sufficienza la fiala” — (fr:1630) [a production of air which more than filled the phial], identificata come aria nitrosa quasi pura.

12.4 Esperimenti con la polvere da sparo

La polvere da sparo conferma la sua versatilità comburente: “La polvere da sparo si accende anche in tutte le specie d’aria” — (fr:1635) [Gunpowder is also fired in all kinds of air], senza alterarle sensibilmente se non per rendere l’aria comune incapace di sostenere la fiamma di una candela. Notevole è l’esito dell’accensione in aria infiammabile: “esplose abbastanza liberamente in quest’aria, lasciandola, in ogni aspetto, esattamente come era prima” — (fr:1638) [it exploded quite freely in this air, leaving it, in all respects, just as it was before], contrariamente alle apprensioni dell sperimentatore riguardo a possibili rischi esplosivi.

12.5 Metodologia sperimentale

L’autore impiega un apparato specifico per la conduzione degli esperimenti, facendo riferimento a “l’apparato descritto, p. 19, fig. 14” — (fr:1639) [the apparatus described, p. 19, fig. 14] per il riempimento del ricevitore con le diverse specie d’aria, utilizzando una pompa costruita dal Sig. Smeaton. La metodologia include precauzioni come il semiesaurimento del ricevitore prima dell’accensione della polvere da sparo mediante lente bruciante, al fine di poter “accendere una maggiore quantità di polvere da sparo in una piccola quantità d’aria, ed evitare il rischio di esplosione e rottura del ricevitore” — (fr:1637) [fire a greater quantity of gunpowder in a small quantity of air, and avoid the hazard of blowing up, and breaking my receiver].

Il testo rappresenta una testimonianza significativa dell’approccio empirico alla classificazione dei gas precedente la definizione moderna degli elementi chimici, operante all’interno del paradigma della teoria del flogisto ma con attenzione rigorosa alle misurazioni quantitative e alle osservazioni fenomenologiche.

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[13.1-35-1664|1698]

13 La teoria del flogisto e la composizione dell’atmosfera: analisi delle trasformazioni dell’aria

Il testo presenta un’indagine sperimentale sulla natura chimica dell’aria, sviluppata nell’ambito della teoria del flogisto, esplorando le trasformazioni dell’aria infiammabile e l’origine dell’atmosfera terrestre.

Trasformazioni dell’aria infiammabile e il ruolo dell’acqua

L’autore descrive un fenomeno osservato per cui l’aria infiammabile, sottoposta ad agitazione in acqua, attraversa stati intermedi fino a perdere completamente la sua infiammabilità: “Since inflammable, air, by agitation in water, first comes to lose its inflammability, so as to be fit for respiration, and even to admit a candle to burn in it, and then comes to extinguish a candle” - (fr:1664) [Poiché l’aria infiammabile, per agitazione nell’acqua, perde dapprima la sua infiammabilità, tanto da diventare adatta alla respirazione, e persino da permettere a una candela di bruciarvi, e poi giunge a spegnere una candela]. Questo processo viene attribuito alla capacità dell’acqua di assorbire il flogisto: “And that water can be impregnated with phlogiston, is evident from many of my experiments, especially those in which metals were calcined over it” - (fr:1665) [Che l’acqua possa essere impregnata di flogisto, è evidente da molti dei miei esperimenti, specialmente quelli in cui i metalli furono calcinati sopra di essa].

La spiegazione proposta suggerisce che l’acqua, possedendo affinità con il flogisto, lo ceda all’aria acida (considerata la base dell’aria comune) durante l’agitazione, portando quest’ultima a uno stato di sovrasaturazione: “Water having this affinity with phlogiston, it is probable that it always contains a considerable portion of it; which phlogiston having a stronger affinity with the acid air, which is perhaps the basis of common air, may by long agitation be communicated to it, so as to leave it over saturated, in consequence of which it will extinguish a candle” - (fr:1666) [L’acqua avendo questa affinità con il flogisto, è probabile che contenga sempre una porzione considerevole di esso; il quale flogisto avendo una maggiore affinità con l’aria acida, che è forse la base dell’aria comune, può per lunga agitazione essere comunicato ad essa, così da lasciarla sovrasatura, in conseguenza della quale cosa essa spegnerà una candela].

Composizione dell’aria e teoria chimica

L’autore avanza l’ipotesi che l’aria comune sia composta essenzialmente da due principi: aria acida e flogisto. Questa deduzione deriva dalla convertibilità dell’aria infiammabile in aria respirabile: “Since acid air and phlogiston make inflammable air, and since inflammable air is convertible into air fit for respiration, it seems not to be improbable, that these two ingredients are the only essential principles of common air” - (fr:1675) [Poiché l’aria acida e il flogisto costituiscono l’aria infiammabile, e poiché l’aria infiammabile è convertibile in aria adatta alla respirazione, non sembra improbabile che questi due ingredienti siano gli unici principi essenziali dell’aria comune]. Il cambiamento avviene per semplice agitazione in acqua, senza aggiunta di aria fissa: “For this change is produced by agitation in water only, without the addition of any fixed air” - (fr:1676) [Poiché questo cambiamento è prodotto solo da agitazione in acqua, senza l’aggiunta di alcuna aria fissa].

Viene proposta un’analogia con lo zolfo comune, sostanza mite ma composta da principi corrosivi: “That mild air should consist of parts of so very different a nature as an acid vapour and phlogiston, one of which is so exceedingly corrosive, will not appear surprising to a chemist” - (fr:1683) [Che l’aria mite debba consistere di parti di natura così diversa come un vapore acido e il flogisto, di cui uno è così estremamente corrosivo, non apparirà sorprendente a un chimico]. L’aria comune viene così definita “a real sulphur” - (fr:1686) [un vero zolfo], nonostante la sua mitezza.

Origine vulcanica dell’atmosfera

Un’ipotesi significativa riguarda l’origine dell’atmosfera terrestre, attribuita all’attività vulcanica antica: “Considering also what prodigious quantities of inflammable air are produced by the burning of small pieces of wood or pit-coal, it may not be improbable but that the volcanos, with which there are evident traces of almost the whole surface of the earth having been overspread, may have been the origin of our atmosphere” - (fr:1677) [Considerando anche quali quantità prodigiose di aria infiammabile siano prodotte dalla combustione di piccoli pezzi di legno o carbone, non può essere improbabile che i vulcani, dei quali vi sono evidenti tracce che quasi l’intera superficie terrestre ne fu ricoperta, possano essere stati l’origine della nostra atmosfera]. Il flogisto in eccesso sarebbe stato assorbito dalle acque marine, mentre parte avrebbe potuto unirsi al vapore acido esalato dal mare, arricchendo la massa atmosferica.

Comportamento dell’aria fissa e dinamica atmosferica

L’autore discute la presenza di aria fissa (anidride carbonica) nell’atmosfera, suggerendo che essa non venga immediatamente assorbita dalle acque marine a causa della sua capacità di unirsi al flogisto: “For fixed air is evidently of the nature of an acid; and it appears, in fact, to be capable of being combined with phlogiston, and thereby of constituting a species of air not liable to be imbibed by water” - (fr:1688) [Poiché l’aria fissa è evidentemente di natura acida; e appare, di fatto, di poter essere combinata con il flogisto, e quindi di costituire una specie di aria non suscettibile di essere assorbita dall’acqua]. Tuttavia, quando l’aria comune diviene nociva per sovraccarico di flogisto, quest’ultimo preferisce unirsi all’aria acida, precipitando l’aria fissa.

Le fonti di aria fissa includono i vulcani (dalle masse calcaree terrestri) e la fermentazione vegetale: “The fixed air with which our atmosphere abounds may also be supplied by volcanos, from the vast masses of calcareous matter lodged in the earth, together with inflammable air” - (fr:1690) [L’aria fissa di cui abbonda la nostra atmosfera può anche essere fornita dai vulcani, dalle vaste masse di materia calcarea depositate nella terra, insieme all’aria infiammabile]. L’autore ipotizza che la massa atmosferica generale possa piuttosto aumentare che diminuire, grazie ai processi di putrefazione che emettono flogisto e aria elastica permanente.

Critica alla teoria newtoniana e natura del flogisto

Il testo confuta l’ipotesi di Isaac Newton secondo cui particelle si staccherebbero continuamente dai corpi solidi costituendo la parte più permanente dell’atmosfera: “That particles are continually detaching themselves from the surfaces of all solid bodies, even the metallic ones, and that these particles constitute the most permanent part of the atmosphere, as Sir Isaac Newton supposed, does not appear to me to be at all probable” - (fr:1695) [Che particelle si stacchino continuamente dalle superfici di tutti i corpi solidi, anche quelli metallici, e che queste particole costituiscano la parte più permanente dell’atmosfera, come supponeva Sir Isaac Newton, non mi appare affatto probabile].

L’evidenza sperimentale suggerisce che la diminuzione dell’aria non sia dovuta alla precipitazione di aria fissa, ma a una reale contrazione dimensionale: “From this it may be inferred, that the whole of the diminution of common air by phlogiston is not owing to the precipitation of fixed air, but from a real contraction of its dimensions, in consequence of its union with phlogiston” - (fr:1697) [Da ciò si può inferire, che l’intera diminuzione dell’aria comune da parte del flogisto non è dovuta alla precipitazione dell’aria fissa, ma da una reale contrazione delle sue dimensioni, in conseguenza della sua unione con il flogisto]. L’autore conclude auspicando ulteriori indagini sulla gravità specifica delle diverse qualità di aria per chiarire la natura del flogisto.

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[14.1-89-1718|1806]

14 La natura del flogisto e la sua identità con la materia elettrica: analisi di un trattato di chimica pneumatica del XVIII secolo

Il testo presenta una trattazione scientifica che si colloca nel periodo della chimica flogistica pre-lavoisiana, articolandosi attorno alla natura della combustione, della materia elettrica e alla controversa identificazione del flogisto con il fluido elettrico. L’autore critica le definizioni newtoniane della fiamma e sviluppa un’ipotesi meccanicistica circa i processi vitali e la conduzione elettrica.

14.1 La composizione della fiamma e le reazioni dell’aria nitrosa

L’analisi inizia con una critica alla definizione newtoniana della fiamma. “Sir Isaac Newton defines flame to be fumus candens” - (fr:1718) [Sir Isaac Newton definisce la fiamma come fumus candens (fumo ardente)], considerando tutto il fumo come sostanza omogenea e capace di accensione. Tuttavia, l’autore distingue due componenti essenzialmente diverse nel fumo dei combustibili comuni: “That which rises first is mere water, loaded with some of the grosser parts of the fuel, and is hardly more capable of becoming red hot than water itself; but the other kind of smoke, which alone is capable of ignition, is properly inflammable air” - (fr:1720) [Ciò che si alza per primo è semplice acqua, caricata con alcune parti più grossolane del combustibile, ed è scarsamente capace di diventare rovente quanto l’acqua stessa; ma l’altra specie di fumo, che sola è capace di accensione, è propriamente aria infiammabile]. La differenza si manifesta sperimentalmente poiché una candela accesa dimostra che “one of them instantly takes fire, whereas the other extinguishes a candle” - (fr:1722) [una di esse prende immediatamente fuoco, mentre l’altra spegne una candela].

Particolare attenzione merita il comportamento della polvere da sparo, che “will take fire, and explode in all kinds of air, without distinction” - (fr:1723) [prenderà fuoco ed esploderà in ogni genere d’aria, senza distinzione]. Questo fenomeno si spiega attraverso la teoria del flogisto: “nothing can burn, unless there be something at hand to receive the phlogiston, which is set loose in the act of ignition” - (fr:1724) [nulla può bruciare a meno che non vi sia qualcosa pronto a ricevere il flogisto, che viene liberato nell’atto dell’accensione]. L’acido di nitro (acido nitrico) possiede una particolare affinità per il flogisto, ricevendolo immediatamente e formando zolfo che, decomponendosi istantaneamente, genera l’esplosione. L’aria nitrosa risulta composta da “the nitrous acid vapour united to phlogiston” - (fr:1726) [il vapore di acido nitroso unito al flogisto], analogamente all’aria infiammabile che unisce acido vitriolico o marino al medesimo principio flogistico.

L’autore riporta un’interessante contraddizione rispetto alle teorie chimiche contemporanee: mentre la maggior parte dei chimisti riteneva l’acido nitroso più forte dell’acido marino (cloridrico), capace di spiazzarlo dalle basi, gli esperimenti dell’autore dimostrano che “this weaker acid, as it is called, is capable of separating both the vitriolic and the nitrous acids from the phlogiston with which they are combined” - (fr:1728) [questo acido più debole, come viene chiamato, è capace di separare sia l’acido vitriolico che quello nitroso dal flogisto con cui sono combinati]. La soluzione dei metalli suggerisce invece che l’acido nitroso forma un’unione più stretta col flogisto, poiché l’aria prodotta dall’acido nitroso non è infiammabile a differenza di quella generata dall’olio di vitriolo o spirito di sale.

14.2 L’identità tra flogisto e materia elettrica

Il nucleo speculativo del trattato emerge nella seconda sezione, dedicata alla somiglianza tra materia elettrica e flogisto. “Speculations arising from the consideration of the similarity of the electric matter and phlogiston” - (fr:1737) [Speculazioni derivanti dalla considerazione della somiglianza tra la materia elettrica e il flogisto]. L’autore traccia un percorso storico della scoperta elettrica, dalle prime attrazioni di paglia fino alla scoperta della somiglianza con i fulmini e l’aurora boreale, fino a giungere a “what I have lately observed concerning the identity of electricity and phlogiston” - (fr:1742) [ciò che ho recentemente osservato riguardo all’identità tra elettricità e flogisto].

Un fenomeno particolarmente intrigante riguarda l’elettricità animale del torpedine e dell’anguilla tremante del Suriname, studiata da Walsh, che dimostrò come il pesce produca “a proper electrical shock; the electrical matter which proceeds from it performing a real circuit from one part of the animal to the other” - (fr:1742) [una propria scossa elettrica; la materia elettrica che procede da esso compiendo un vero circuito da una parte all’altra dell’animale] anche in acqua, sostanza conduttrice.

Da queste osservazioni l’autore avanza un’ipotesi audace circa la fisiologia animale: “the proper nourishment of an animal body, from which the source and materials of all muscular motion must be derived, is probably some modification of phlogiston” - (fr:1751) [il nutrimento proprio di un corpo animale, da cui devono derivare la fonte e i materiali di ogni moto muscolare, è probabilmente qualche modificazione del flogisto]. Nulla nutre che non contenga flogisto, e le bevande alcoliche, ricche di questo principio, rinvigoriscono immediatamente il sistema nervoso e muscolare. La respirazione e la putrefazione alterano l’aria comune nello stesso modo, concordando “in nothing but the emission of phlogiston” - (fr:1755) [in nulla se non nell’emissione di flogisto].

La congettura centrale identifica il cervello come laboratorio bioelettrico: “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 forzandoli all’azione, analogamente a quanto avviene con la scarica elettrica esterna. Il torpedine possiederebbe un apparato speciale per proiettare questa elettricità generata oltre i limiti del proprio sistema, mentre la maggior parte degli animali può utilizzarla solo internamente.

14.3 Luce, calore e proprietà conduttive

Il trattato estende l’identificazione flogisto-elettricità alla natura della luce. Poiché la materia elettrica passando attraverso sostanze non conduttrici emette sempre luce, e poiché dopo che la scintilla elettrica ha diminuito l’aria quanto possibile la luce elettrica non diminuisce, si deduce che “electric light comes from the electric matter itself; and this being a modification of phlogiston, it is probable that all light is a modification of phlogiston also” - (fr:1770) [la luce elettrica proviene dalla materia elettrica stessa; e questa essendo una modificazione del flogisto, è probabile che anche tutta la luce sia una modificazione del flogisto].

Tuttavia, l’autore distingue nettamente il calore dal flogisto: “heat has no more proper connexion with phogiston than it has with water, or any other constituent part of bodies” - (fr:1772) [il calore non ha più propria connessione con il flogisto di quanto ne abbia con l’acqua, o qualsiasi altra parte costituente dei corpi]. Il calore rappresenta uno stato di vibrazione sottile delle parti dei corpi, mentre la luce consiste in particelle proiettate dai corpi luminosi con velocità straordinaria. La differenza tra sostanze infiammabili e altre che contengono flogisto risiederebbe nella capacità del calore generato dall’emissione di flogisto di provocare ulteriore emissione fino all’esaurimento completo.

Significative sono le riflessioni sulla conducibilità elettrica. L’autore stabilisce che “the former contain phlogiston intimately united with some base, and that the latter, if they contain phlogiston at all, retain it more loosely” - (fr:1791) [le prime (sostanze conduttrici) contengono flogisto intimamente unito con qualche base, e le seconde, se contengono affatto flogisto, lo trattengono più lassamente]. I metalli e il carbone, contenenti flogisto unito a base terrosa, conducono elettricità, mentre privati di flogisto (come i calci metallici) non conducono più. L’acqua naturale contiene flogisto intimamente unito, spiegandone la conducibilità nonostante non sia infiammabile.

Fondamentale risulta la scoperta di Walsh citata nel testo: “a most curious discovery made very lately by Mr. Walsh” - (fr:1794) [una scoperta molto curiosa fatta recentemente dal sig. Walsh], relativa al barometro doppio o arcuato in cui, dopo ebollizione del mercurio per ottenere vuoto perfetto, la scintilla elettrica non passa più di quanto non faccia attraverso un bastone di vetro solido. Da ciò si inferisce che “some substance is necessary to conduct electricity; and that it is not capable, by its own expansive power, of extending itself into spaces void of all matter” - (fr:1796) [qualche sostanza è necessaria per condurre l’elettricità; e che essa non è capace, con la propria potenza espansiva, di estendersi in spazi vuoti di ogni materia], contraddicendo l’ipotesi dell’etere newtoniano.

14.4 Significato storico e terminologia

Il testo si colloca in un momento di transizione epistemologica, difendendo il termine “flogisto” contro possibili obiezioni terminologiche. L’autore argomenta che non vi è inconveniente nel dare un nome a “a real something, the presence or absence of which makes so remarkable difference in bodies” - (fr:1776) [un qualcosa di reale, la cui presenza o assenza produce differenze così notevoli nei corpi], preferendo “flogisto” a “fuoco” perché quest’ultimo termine include ambiguamente anche il calore. Se il flogisto e la materia elettrica sono la stessa cosa, pur non potendo essere esibito da solo in stato quiescente, può tuttavia manifestarsi quando è in moto o come luce.

La speculazione finale collega le vibrazioni cerebrali di Hartley alla conversione del flogisto: “that peculiar kind of vibration by which Dr. Hartley supposes the brain to be affected… be the means by which the phlogiston… is converted into that form or modification of it of which the electric fluid consists” - (fr:1799) [quella particolare specie di vibrazione con cui il dott. Hartley suppone che il cervello sia affetto… sia il mezzo con cui il flogisto… è convertito in quella forma o modificazione di esso di cui consiste il fluido elettrico], anticipando concezioni elettro-fisiologiche che diverranno centrali nel secolo successivo.

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[15.1-35-1832|1866]

15 Trattamento della febbre putrida con aria fissa: un caso clinico del 1772

Lettera datata Leeds, 15 febbraio 1772, in cui il medico William Hey comunica a un corrispondente (verosimilmente Joseph Priestley, citato per gli esperimenti sull’aria artificiale) l’esito di un trattamento innovativo contro la febbre putrida mediante somministrazione di aria fissa (anidride carbonica), applicata per via enterica attraverso clisteri e per via orale attraverso liquidi saturi del gas.

15.1 Il quadro clinico e la gravità della putrescenza

Il caso riguarda il giovane Mr. Lightbowne, colto da febbre l’8 gennaio 1772, che dopo dieci giorni evolve verso uno stato putrido caratterizzato da sintomi severi. La descrizione clinica documenta la progressione della patologia: “His tongue was black in the morning… His belly was loose… his pulse beat 110 strokes in a minute” - (fr:1835) [La sua lingua era nera al mattino… Il ventre era sciolto… il polso batteva 110 colpi al minuto]. Al 19 gennaio la condizione si aggrava con manifestazioni tipiche della putrefazione: “His tongue was now covered with a thick black pellicle… his teeth were furred with the same kind of sordid matter” - (fr:1837) [La sua lingua era ora coperta da una spessa pellicola nera… i suoi denti erano ricoperti della stessa sorta di materia sordida], accompagnate da delirio continuo e feci acquose, nere e fetide. Il 21 gennaio si aggiunge il subsultus tendinum (tremore muscolare) e le evacuazioni assumono caratteristiche allarmanti: “his stools were more fœtid; and so hot, that the nurse assured me she could not apply her hand to the bed-pan, immediately after they were discharged, without feeling pain on this account” - (fr:1843) [le sue feci erano più fetide; e così calde, che l’infermiera mi assicurò di non poter applicare la mano al bacile, immediatamente dopo che erano state evacuate, senza provare dolore per questo].

15.2 La svolta terapeutica e la teoria pneumatica

Di fronte alla necessità di contenere la materia putrida nell’intestino per evitare il collasso, Hey elabora una nuova strategia basata sulle ricerche pneumatiche del suo corrispondente e di David Macbride: “Reflecting upon the disagreeable necessity we seemed to lie under of confining this putrid matter in the intestines… I considered, that, if this putrid ferment could be more immediately corrected” - (fr:1844) [Riflettendo sulla sgradevole necessità in cui sembravamo trovarci di confinare questa materia putrida nell’intestino… considerai che, se questo fermento putrido potesse essere corretto più immediatamente]. La soluzione individuata è l’impiego dell’aria fissa quale agente antiputrefattivo: “fixed air… appears to be the most powerful corrector of putrefaction hitherto known” - (fr:1845) [l’aria fissa… appare essere il più potente correttore della putrefazione finora conosciuto]. La modalità scelta rappresenta un’innovazione rispetto alle pratiche tradizionali (corteccia di Perù, radice di tormentilla, triaca di Andromaco): “the injection of this kind of air by way of clyster” - (fr:1846) [l’iniezione di questo tipo di aria per mezzo di clistere], approvata dai colleghi Dr. Hird e Dr. Crowther.

15.3 Protocollo terapeutico e apparato sperimentale

Il trattamento, iniziato il 22 gennaio, combina somministrazione orale e enterica. Il paziente riceve “brisk orange-wine, which contained a good deal of fixed air” - (fr:1848) [vino d’arancia vivace, che conteneva molta aria fissa] e acqua impregnata di aria fissa prelevata dall’atmosfera di una vasca di mosto in fermentazione. Parallelamente si procede con clisteri gassosi: “air alone was injected, collected from a fermenting mixture of chalk and oil of vitriol” - (fr:1850) [venne iniettata sola aria, raccolta da una miscela fermentante di gesso e olio di vetriolo]. Per ovviare alla perdita di gas durante l’iniezione, Hey descrive un apparato ingegnoso che rappresenta un’importante innovazione tecnica: “I took the flexible tube of that instrument which is used for throwing up the fume of tobacco… put some bits of chalk into a six ounce phial… poured such a quantity of oil of vitriol… the clyster-pipe… was introduced into the anus before the oil of vitriol was poured upon the chalk” - (fr:1854) [Presi il tubo flessibile di quello strumento che viene usato per gettare il fumo di tabacco… misi alcuni pezzi di gesso in una fiala da sei once… versai tale quantità di olio di vetriolo… il tubo del clistere… fu introdotto nell’ano prima che l’olio di vetriolo fosse versato sul gesso]. Questo sistema permette il passaggio graduale del gas nei intestini man mano che si genera dalla reazione chimica, evitando la dispersione e l’inconveniente di tenere il paziente scoperto durante l’operazione.

15.4 Esiti clinici e significato storico

L’efficacia del trattamento si manifesta rapidamente. Già il 23 gennaio si osserva un miglioramento: “His stools were less frequent; their heat likewise and peculiar fœtor were considerably diminished” - (fr:1852) [Le sue feci erano meno frequenti; anche il loro calore e il peculiare fetore erano considerevolmente diminuiti]. Al 25 gennaio la risoluzione è completa: “All the symptoms of putrescency had left him; his tongue and teeth were clean… the disagreeable odour of his breath and perspiration was no longer perceived” - (fr:1858) [Tutti i sintomi di putrescenza lo avevano lasciato; la sua lingua e i denti erano puliti… il sgradevole odore del suo respiro e della sua perspirazione non era più percepito]. Il paziente recupera l’appetito e la capacità di alzarsi, sebbene una successiva raffreddatura (attribuita all’esposizione al freddo severo con la finestra aperta, pratica tradizionale precedentemente adottata) compliqui temporaneamente il decorso con tosse e raucedine.

Il postscript del 29 ottobre 1772 testimonia la rarità di tali casi nella pratica locale: “Fevers of the putrid kind have been so rare in this town… that I have not had an opportunity of trying again the effects of fixed air” - (fr:1864) [Le febbri di tipo putrido sono state così rare in questa città… che non ho avuto l’opportunità di provare di nuovo gli effetti dell’aria fissa], segnalando tuttavia due ulteriori applicazioni con esiti positivi, confermando il valore storico-documentario di questa corrispondenza quale testimonianza pionieristica dell’applicazione terapeutica della chimica pneumatica nella medicina del XVIII secolo.

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[16.1-31-1951|1981]

16 Evoluzione di un caso clinico di diarrea emorragica e sperimentazione con aria fissa

Il testo presenta la cronaca quotidiana di un caso clinico grave, verosimilmente risalente al XVIII secolo, documentando l’impiego di terapie eterogenee che spaziano dalla farmacopea tradizionale alle innovazioni della medicina pneumatica.

L’osservazione inizia l’11 luglio con segni di moderato miglioramento: “The Diarrhœa was more moderate; his griping pains were abated; and he had less stupor and dejection in his countenance” - (fr:1955) [La diarrea era più moderata; i suoi dolori crampiformi erano diminuiti; e aveva meno stordimento e abbattimento nel contegno], con un polso a 90 battiti, “not so hard or oppressed” - (fr:1956) [non così duro o oppresso]. Persistendo feci fetide, si ripete la dose di rabarbaro e si sostituisce l’acqua di cannella con un’infusione di radice di colombo.

L’12 luglio registra un aggravamento marcato con diarrea continua, feci involontarie e scariche ematiche: “he discharged in this way a quantity of black, grumous, and fœtid blood” - (fr:1959) [eliminava in questo modo una quantità di sangue nero, grumoso e fetido]. Il quadro clinico peggiora con “Pulse hard and quick; skin hot; tongue covered with a dark fur; abdomen swelled; great stupor” - (fr:1960) [Polso duro e veloce; pelle calda; lingua coperta da una pellicola scura; addome gonfio; grande stordimento]. Si intensifica la terapia astringente aggiungendo dieci grani di radice di colombo e quindici grani di Gummi rubrum astringens a ciascun haustus, secondo le notazioni farmaceutiche “M. f. Haust.” - (fr:1952) [Misce, fac haustum] e “4tis horis sumendus” - (fr:1953) [da assumere ogni quattro ore].

Elemento peculiare è l’introduzione sperimentale di aria fissa (anidride carbonica): “Fixed air, under the form of clysters, was injected every second or third hour; and directions were given to supply the patient plentifully with water, artificially impregnated with mephitic air” - (fr:1962) [Aria fissa, sotto forma di clisteri, veniva iniettata ogni seconda o terza ora; e venivano date istruzioni per somministrare al paziente abbondantemente acqua artificialmente impregnata di aria mefitica]. Si applicano contemporaneamente vescicanti (bollosi) tra le scapole come terapia controirritante.

Il 13 luglio la diarrea prosegue con emorragie frequenti, ma le feci hanno “now lost their fœtor” - (fr:1965) [ora perso il loro fetore]. Il polso accelera a 120 battiti con “great flatulence in the bowels, and fulness in the belly” - (fr:1966) [grande flatulenza nell’intestino, e pienezza nella pancia]. I clisteri di aria fissa dimostrano efficacia sintomatica temporanea: “The clysters of fixed air always diminished the tension of the Abdomen, abated flatulence, and made the patient more easy and composed for some time after their injection” - (fr:1967) [I clisteri di aria fissa diminuivano sempre la tensione dell’addome, riducevano la flatulenza, e rendevano il paziente più tranquillo e composto per qualche tempo dopo la loro iniezione]. Si sospende il nitro e si introduce uno scrupolo di Confectio Damocratis ogni quattro ore.

L’14 luglio si registra l’arresto della diarrea, sebbene con un’evidente errata tipografica nel testo: “The Diarrhœa was how checked” - (fr:1972) [La diarrea era ora arrestata], dove “how” sta chiaramente per “now”. Gli altri sintomi persistono e si aggiungono vescicanti sulle braccia e una dose di un dramma e mezzo di Tinctura Serpentariæ (tintura di radice di serpentaria) per haustus.

Il 15 luglio il paziente presenta deterioramento cardiovascolare: “His pulse was feeble, quicker and more irregular” - (fr:1975) [Il suo polso era debole, più veloce e più irregolare], con sonnolenza, “talked incoherently; and laboured under a slight degree of Dyspnæa” - (fr:1976) [parlava in modo incoerente; e soffriva di un leggero grado di dispnea]. Significativo è il cambiamento delle urine: “His urine, which had hitherto assumed no remarkable appearance, now became pale” - (fr:1977) [Le sue urine, che fino ad allora non avevano assunto alcun aspetto notevole, divennero ora pallide]. Nonostante l’eliminazione di gas, l’addome rimane gonfio, tranne che dopo i clisteri di aria. Si prescrive una nuova formulazione con camfora e gomma arabica (“Camphoræ mucilag. G. Arab, solutæ” - (fr:1980-1981)).

Significato storico: Il testo costituisce una preziosa testimonianza della transizione tra medicina tradizionale e sperimentazioni pneumatiche del tardo Settecento. L’uso sistematico di “aria fissa” (CO₂) in clisteri e di acqua impregnata di “aria mefitica” riflette l’influenza delle scoperte di Joseph Priestley e della scuola pneumatica, applicate alla pratica clinica attraverso metodi eterogenei che combinano rimedi astringenti vegetali (radice di colombo, rabarbaro), sostanze esotiche (Gummi rubrum, Tinctura Serpentariæ), e pratiche allopatiche tradizionali come i vescicanti. La documentazione evidenzia l’eclettismo terapeutico dell’epoca, l’attenzione ossessiva ai parametri vitali (polso, urine, feci), e i tentativi di gestire una patologia grave—verosimilmente dissenteria amebica o colite ulcerosa emorragica—attraverso l’adattamento continuo delle prescrizioni farmacologiche e l’osservazione empirica degli effetti dei trattamenti.

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[17.1-55-2028|2082]

17 L’impiego dell’aria fissa come antisettico nelle febbri putride: osservazioni cliniche del 1772

Descrizione di casi clinici di febbre putrida trattati con clisteri di aria mefitica, illustrando l’efficacia dell’aria fissa nel contrastare i sintomi di putrefazione anche in contesti di esito infausto.

Il testo documenta l’applicazione terapeutica dell’aria fissa (anidride carbonica), somministrata sotto forma di aria mefitica per via rettale, in pazienti affetti da febbri putride di elevata gravità. L’autore registra metodicamente i parametri vitali e le alterazioni umorali, rilevando come l’evoluzione della malattia si manifesti in specifici segni di laboratorio: l’urina assume inizialmente un “colore ambrato” - (fr:2028) [La sua urina era ora di colore ambrato], per poi presentare, nelle fasi critiche, la caratteristica trasformazione chimica per cui “quando fredda assumeva l’aspetto del siero di latte” - (fr:2034) [quando fredda assumeva l’aspetto del siero di latte]. Parallelamente, si osserva il progredire dello stato confusionale, con episodi di delirio e, nei casi terminali, sordità estrema accompagnata da risposte razionali: il paziente “era estremamente sordo; ma dava risposte razionali alle poche domande che gli venivano poste” - (fr:2032) [Egli era estremamente sordo; ma dava risposte razionali alle poche domande che gli venivano poste].

La fase terminale è contraddistinta da segni di collasso cardiocircolatorio e respiratorio: il polso diventa “piccolo, irregolare, e batteva 130 colpi al minuto” - (fr:2039) [Il polso era ora piccolo, irregolare, e batteva 130 colpi al minuto], associato a “dispnea notevolmente aumentata” - (fr:2040) [La dispnea era notevolmente aumentata], cute calda e “madida di un umore vischioso” - (fr:2040) [madida di un umore vischioso], indicanti “l’avvicinarsi della morte” - (fr:2040) [l’avvicinarsi della morte]. Particolare rilevanza assume il subsultus tendinum (tremito dei tendini), descritto in concomitanza con il delirio costante come manifestazione di compromissione neurologica avanzata.

Il protocollo terapeutico prevede l’iniezione di clisteri contenenti aria mefitica ogni due ore, associata all’uso libero di vino, pediluvi e vescicanti. L’autore difende esplicitamente la validità del rimedio anche presentando un caso fatalmente concluso, argomentando che “l’aria fissa fu impiegata non con l’aspettativa di curare la febbre, ma per ovviare ai sintomi della putrefazione” - (fr:2052) [l’aria fissa fu impiegata, non con l’aspettativa che curasse la febbre, ma per ovviare ai sintomi della putrefazione], riconoscendo tuttavia che “la malattia era troppo maligna, il sistema nervoso troppo violentemente colpito, e le forze del paziente troppo esaurite” - (fr:2053) [La malattia era troppo maligna, il sistema nervoso troppo violentemente colpito, e le forze del paziente troppo esaurite] per consentire la sopravvivenza.

Il caso di Elizabeth Grundy, diciassettenne, attaccata il 10 dicembre 1772, dimostra l’efficacia antiseptica del trattamento: dopo l’instaurazione della terapia con clisteri di aria mefitica, si registra la cessazione dei fenomeni putridi, con “feci meno frequenti, che avevano perso il fetore, e non erano più emesse involontariamente” - (fr:2061) [le feci erano meno frequenti, avevano perso il fetore, e non erano più emesse involontariamente], e la riduzione del polso a 110 battiti al minuto. Analogamente, nel caso di Master D., dodicenne affetto da febbre ettica con tumori suppuranti, l’uso del clistere determina la trasformazione della materia purulenta da “sanguinolenta, di colore bruno e altamente putrida” - (fr:2071) [la materia divenne sanguinolenta, di colore bruno, e altamente putrida] a secrezioni “di colore e consistenza migliori, e non più così offensive all’olfatto” - (fr:2077) [la materia divenne di colore e consistenza migliori; e non era più così offensiva all’olfatto], con contemporanea remissione della diarrea.

Il testo si conclude con un riferimento all’impiego del mosto per lo scorbuto, suggerendo che “acque o altri liquori già abbondanti di aria fissa in stato separato” - (fr:2082) [Acque o altri liquori, già abbondanti di aria fissa in stato separato] siano particolarmente adatti a correggere la disposizione putrida dei fluidi, rivelando una concezione patogenetica basata sulla chimica pneumatica e sull’azione antiseptica sistemica dei gas.

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