Le leggi della chimica sono una testimonianza dell’ingegno e della curiosità degli scienziati nel comprendere i fenomeni e poterli governare. Queste leggi sono la base su cui la chimica moderna è stata costruita e continuano a guidare la ricerca scientifica e l’applicazione in molti settori.
Inoltre sono fondamentali per lo studio e la comprensione di fenomeni chimici complessi come l’equilibrio chimico, la cinetica delle reazioni, l’elettrochimica e la termodinamica. Questi principi sono applicati in campi come la biochimica, la chimica ambientale, la chimica dei materiali e molti altri.
Le leggi della chimica sono quindi un punto di riferimento cruciale per i chimici e gli scienziati di discipline correlate, consentendo loro di interpretare i dati sperimentali, formulare modelli teorici e sviluppare nuove conoscenze e applicazioni nel vasto campo della chimica.
La storia delle leggi della chimica è una cronaca affascinante dell’evoluzione della comprensione del mondo della materia e delle reazioni chimiche nel corso dei secoli. Fin dall’antichità, gli alchimisti si sono dedicati alla ricerca di metodi per trasformare i metalli in oro e scoprire l’elisir di lunga vita. Sebbene non abbiano raggiunto questi obiettivi, le loro sperimentazioni e osservazioni hanno gettato le basi per lo sviluppo della chimica.
Le leggi della chimica sono in larga misura posteriori alle leggi della fisica perché la chimica è una disciplina che si basa sullo studio e la comprensione delle interazioni tra atomi e molecole e quindi attiene il mondo microscopico.
A livello scientifico la chimica si è sviluppata come una scienza distinta nel corso del XVIII e XIX secolo sebbene già nel XVII secolo, l’approccio scientifico iniziò a essere applicato allo studio della materia. Robert Boyle, considerato uno dei fondatori della chimica moderna, condusse ricerche sperimentali sul comportamento dei gas e formulò la legge di Boyle.
Ai giorni nostri nuove leggi della chimica continuano a svilupparsi grazie a nuove scoperte, tecnologie e sfide scientifiche e la loro applicazione è vitale per il progresso tecnologico, la sostenibilità e la comprensione dei processi chimici che influenzano la vita quotidiana.
Principali leggi della chimica
La prima e più nota legge della chimica è quella della conservazione della massa nota come legge di Lavoisier secondo la quale la massa totale delle sostanze coinvolte in una reazione chimica rimane costante. Nell’ambito delle leggi ponderali vi è la legge di Proust o delle proporzioni definite secondo cui una data sostanza chimica è composta da elementi che si combinano sempre in proporzioni definite e costante.
La terza legge della chimica è la legge delle proporzioni multiple o legge di Dalton secondo cui se due elementi si combinano tra loro per dare più di un composto, le quantità in peso di uno, che si combinano con una quantità fissa dell’altro, stanno tra loro in rapporti esprimibili mediante numeri interi, generalmente piccoli.
Successivamente alle leggi ponderali le ricerche si sono rivolte allo studio del comportamento dei gas prendendo spunto dalla legge di Boyle secondo la quale, a temperatura costante, la pressione e il volume di un gas sono inversamente proporzionali.
Secondo prima legge di Gay-Lussac valida a volume costante la pressione e la temperatura sono grandezze direttamente proporzionali mentre per la seconda legge di Gay-Lussac valida a pressione costante il volume e la temperatura sono grandezze direttamente proporzionali.
Secondo la legge di Dalton in una miscela di gas che non reagiscono tra loro la pressione parziale di un gas è quella che ciascun gas avrebbe se occupasse da solo l’intero volume occupato dalla miscela alla stessa temperatura. Risulta che la pressione totale del sistema è data dalla somma delle pressioni parziali di ciascun gas presente nel sistema.
Secondo la legge di Avogadro volumi uguali di gas, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di particelle.
La legge di Henry stabilisce che, a temperatura costante, la quantità di un determinato gas che si scioglie in un determinato volume di un dato liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas in equilibrio con il liquido.
La legge di Henry può anche essere formulata dicendo che la solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas sovrastante il liquido.
La legge di Raoult stabilisce che in una soluzione come per esempio quella formata dai liquidi A e B completamente miscibili, la pressione parziale del vapore di ciascun componente nella fase gassosa sovrastante, si ottiene per ogni temperatura, moltiplicando la sua frazione molare nella fase liquida, per la pressione che esso eserciterebbe alla medesima temperatura, se si trovasse allo stato puro.
Tra le leggi della chimica una di particolare interesse pratico è la legge delle diluizioni nota anche come legge di Ostwald che descrive il rapporto tra la concentrazione di una soluzione diluita e quella di una soluzione concentrata ottenuta diluendola. La legge delle diluizioni afferma che il prodotto tra la concentrazione e il volume della soluzione concentrata è uguale al prodotto tra la concentrazione e il volume della soluzione diluita.
La legge di azione di massa o legge dell’equilibrio chimico dovuta agli scienziati Guldberg e Waage. Essa afferma che a una data temperatura costante il rapporto tra il prodotto della concentrazioni molari dei prodotti di reazione elevate ai rispettivi coefficienti stechiometrici e il prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti, elevate anch’esse al proprio coefficiente stechiometrico è costante.