Sir Humphry Davy fu il più grande chimico della sua epoca dotato di entusiasmo e di uno straordinario talento per l’indagine sperimentale. I suoi esperimenti, spesso condotti dinanzi a chimici ma anche a nobildonne, le sue invenzioni e il suo contributo alla chimica sono passati alla storia. Tuttavia, la sua più grande eredità potrebbe essere ciò che ha fatto per la comunicazione scientifica e l’abbattimento delle barriere tra scienze e arti.
Davy si staglia nella storia della chimica come il chimico nel vero senso della parola. Non si risparmiò mai e dedicò la sua vita agli studi che permisero una vita migliore per l’umanità. Morì a 50 anni per un collasso respiratorio, probabilmente dovuto ai danni subiti dal suo apparato respiratorio dopo anni di inalazioni chimiche.
In punto di morte sembra abbia detto: “Benedico Dio per essere stato in grado di portare a compimento le mie fatiche intellettuali”. L’umanità dovrebbe forse benedire Dio per aver fatto nascere Humphry Davy. Ma Sir Humphry Davy non fu solo un chimico: scrisse poesie per tutta la vita e fu amico di molti poeti romantici, tra cui Samuel Taylor Coleridge, considerato tra i fondatori del Romanticismo inglese, e William Wordsworth ritenuto il fondatore del Romanticismo e soprattutto del naturalismo inglese.
La vita
Nato in Cornovaglia da una famiglia di umili origini nel 1778, Humphry Davy era il primo di cinque figli e fu aiutato da John Tonkin, suo padrino e in seguito suo tutore, per frequentare la Truro Grammar School, dove intratteneva i suoi compagni di scuola scrivendo poesie.
Sir Humphry Davy
Dopo la morte del padre nel 1794, Davy fu assunto come apprendista presso lo studio di un chirurgo, dove ebbe accesso alla farmacia. Da autodidatta, presso la sua abitazione, iniziò a condurre esperimenti. Fece anche amicizia con Davies Gilbert, che gli permise di utilizzare una biblioteca e un laboratorio chimico ben attrezzato, dove Davy iniziò a condurre esperimenti principalmente con i gas.
Humphry Davy saggiò l’ossido nitroso, noto anche come protossido di azoto a cui diede il nome di gas esilarante, e lo inalò per testare le sue proprietà patologiche. A seguito dei suoi lavori, divenne sovrintendente chimico della Pneumatic Institution nel 1798 e nel 1800 pubblicò le sue scoperte nel libro “Researches, Chemical and Philosophical”, diventando professore di chimica presso la Royal Institution of Great Britain due anni dopo.
Il carisma personale e il fascino di Davy resero le sue presentazioni scientifiche al pubblico presso la Royal Institution of Great Britain estremamente popolari tra l’élite londinese dell’epoca. Si dedicò in seguito agli esperimenti sull’elettricità, esplorando in particolare le proprietà di produzione di elettricità delle celle elettrolitiche.
Davy fu nominato cavaliere nel 1812 e baronetto nel 1818 per i contributi al suo paese e all’umanità. In suo onore, la Royal Society assegna annualmente la Medaglia Davy dal 1877 “per una recente scoperta straordinariamente importante in qualsiasi ramo della chimica”.
Le scoperte di Humphry Davy
Basandosi sulle batterie inventate agli inizi dell’Ottocento da Alessandro Volta, Davy inventò la lampada ad arco che produce luce mediante un arco elettrico noto anche come arco voltaico. Era costituita da due elettrodi di carbonio separati da un gas attraverso i quali veniva fatta passare la corrente.
lampada ad arco
Fu utilizzata commercialmente a partire dal 1870 per l’illuminazione di grandi edifici e strade fino a quando fu sostituita all’inizio del XX secolo dalle lampadine a incandescenza. Sir Humphry Davy era già uno scienziato e inventore di fama nazionale quando nel 1815 ebbe l’idea di una lampada di sicurezza.
L’oscurità di una miniera richiedeva l’uso di una luce. Prima del XIX secolo, i minatori utilizzavano fiamme libere che potevano accendere i gas infiammabili, prevalentemente grisou, costituito da metano o altri idrocarburi omologhi, azoto, anidride carbonica e ossigeno, che si formano spontaneamente nelle miniere di carbone, provocando esplosioni letali.
lampada di sicurezza
Davy, esperto su tutte le tipologie di gas, ebbe l’idea di circondare la fiamma con uno schermo di rete metallica. L’aria avrebbe potuto passare attraverso lo schermo per alimentare la fiamma, ma se i fori nello schermo fossero abbastanza piccoli, la rete avrebbe raffreddato la fiamma a tal punto da non poter accendere il gas circostante.
Sebbene i gas infiammabili rappresentassero la maggiore minaccia nelle miniere, anche i gas asfissianti rappresentavano un pericolo, ma la lampada di sicurezza di Davy era in grado di risolvere anche questo problema. Con il suo utilizzo, i minatori potevano verificare la presenza di concentrazioni dannose di anidride carbonica, che avrebbe spento la fiamma anche se presente a basse concentrazioni, allertando i minatori delle condizioni non sicure.
Il gas esilarante
L’ossido nitroso o monossido di diazoto, detto anche protossido di azoto, è noto come gas esilarante per via dei suoi effetti euforizzanti. Fu scoperto nel 1772 dal chimico e filosofo inglese Joseph Priestley. Nel 1799, anno in cui Napoleone salì al potere in Francia, Humphry Davy, all’età di 21 anni, scoprì l’effetto fisiologico del protossido di azoto provandolo su sé stesso e scoprendone gli effetti.
La prima traccia fu il suo gusto dolce, seguito da una leggera pressione sulla testa mentre continuava a inspirare. Nel giro di trenta secondi, la sensazione di pressione si estese al suo petto e alla punta delle dita delle mani e dei piedi, accompagnata da un graduale cambiamento del mondo circostante. Gli oggetti diventavano più luminosi e chiari, e lo spazio sembrava espandersi e assumere dimensioni sconosciute.
Sebbene alti livelli di ossido nitroso possano provocare vertigini ed euforia, alcune persone possono anche sperimentare lievi allucinazioni. Fu comunque utilizzato come anestetico in medicina. A seguito dell’esperimento, Humphry Davy, il chimico poeta, scrisse una poesia intitolata “On Breathing the Nitrous Oxide”.
Gli elementi
Al genio indiscusso di Humphry Davy si deve la nascita dell’elettrochimica, basata sui fenomeni fisico-chimici che hanno luogo quando intervengono scambi di energia elettrica e chimica, e sviluppata successivamente dal suo allievo Michael Faraday, a cui si devono le leggi che portano il suo nome.
Prima delle scoperte di Davy, elementi come sodio, potassio, calcio e altri appartenenti ai metalli alcalini e ai metalli alcalino-terrosi erano conosciuti solo nella loro forma combinata, non allo stato puro. Dall’elettrolisi di alcune specie allo stato fuso contenenti tali metalli, Davy riuscì a isolarli.
In un primo tentativo sfruttò l’elettrolisi delle soluzioni saline, ma il prodotto di reazione ottenuto fu idrogeno gassoso. Alla luce della conoscenza dei potenziali normali di riduzione, questo fenomeno sarebbe stato prevedibile, poiché i potenziali di questi metalli sono più negativi di quello dell’idrogeno.
Con un brillante intuito realizzò l’elettrolisi allo stato fuso dell’idrossido di potassio secondo la reazione:
4 KOH → 4 K + 2 H2O + O2
ottenendo al catodo potassio elementare. Indagando sulle proprietà uniche del potassio e dimostrando che non poteva essere ulteriormente scomposto, Humphry Davy riuscì a rivendicare la scoperta di un nuovo elemento. Seguendo questo metodo strategico, isolò altri elementi tra cui sodio, calcio e bario.