Sostanze molto versatili
Gli impieghi degli acidi e delle basi iniziano molto presto. Uno dei sistemi, adottati già in passato per conservare il cibo, è l’acidificazione – come il classico sottaceto – processo che riduce la possibilità di crescita di agenti patogeni. E, a proposito di conservazione, gli Egizi trattavano i cadaveri per l’imbalsamazione con una base, il natron (un carbonato idrato di sodio), per le sue proprietà disidratanti. Con il passare del tempo, le conoscenze evolvono grazie alla scoperta dei metodi di preparazione degli acidi da parte degli alchimisti. Vengono prodotti in laboratorio dallo spiritus acidus nitri (acido nitrico HNO3), allo spiritus vitrioli (acido solforico H2SO4), dall’acido muriatico (nome ancora impiegato per l’acido cloridrico HCl) fino all’aqua regia (acqua regia, ottenuta con acido nitrico e cloridrico), in grado di sciogliere anche l’oro. Presto le proprietà corrosive e distruttive degli acidi diventano molto utili per indagare la natura intima della materia. E si inizia a comprendere che rapporto c’è tra gli acidi e le basi.
Viole e cavoli
Nel Seicento, l’alchimista Johann Rudolph Glauber nota che la reazione tra un acido e una base è spesso violenta e che, al termine del processo, quando le due sostanze “si sono uccise a vicenda”, si forma sempre un sale. È da queste considerazioni che nasce il concetto di reazione di neutralizzazione, approfondito in quegli stessi anni da Robert Boyle. Il chimico irlandese, tra le altre cose, mette a punto per la prima volta un metodo per capire se una certa soluzione sia acida, basica o neutra, cioè per stimare il suo pH, come diremmo noi oggi (il concetto di pH nasce solo agli inizi del Novecento). Che cosa fa Boyle? Lascia cadere una goccia della soluzione da analizzare su un pezzo di carta impregnato di succo di viola. Se la soluzione è acida si accorge che il colore passa dal blu al rosso. Se invece è basica passa dal blu al verde. In caso di soluzione neutra rimane blu.
In questo modo Boyle inventa gli indicatori colorati di pH. Data la sua semplicità, si tratta di un metodo alla portata di tutti: basta prendere qualche foglia di cavolo rosso, sminuzzarla e metterla a bollire in acqua per pochi minuti. Il liquido che si ottiene è di colore rosso-porpora intenso a causa della presenza di una classe di sostanze colorate chiamate antocianine. Queste sostanze sono molto impiegate nell’industria alimentare come coloranti e sono ottimi indicatori di pH (le viole impiegate da Boyle contenevano proprio antocianine).
Teorie sulla natura degli acidi
Sempre nel Seicento va di moda la concezione meccanicista per la quale il mondo è come una macchina perfetta realizzata da Dio. Nell’ambito di questa concezione tutte le cose sono costituite da particelle (è ancora presto per parlare di atomi o molecole) le cui proprietà determinano le proprietà delle cose stesse. E così Nicolas Lémery ipotizza che gli acidi siano formati da particelle “appuntite” mentre le basi da particelle “porose”. Il sapore aspro deriverebbe dunque dalla puntura delle particelle di un acido sulla lingua.
E in una reazione di neutralizzazione le particelle appuntite di un acido si infilano nei pori delle particelle di una base, neutralizzandosi.
Nel Settecento, Antoine-Laurent Lavoisier propone una spiegazione diversa. Egli si accorge che quando fa bruciare alcuni elementi come lo zolfo o il fosforo, ottiene sostanze (si tratta di ossidi) che sciolte in acqua diventano acidi. Deduce che durante la combustione debba esserci nell’aria qualcosa, un “principio”, che entra in queste sostanze e le rende acide. Identifica questo principio in un gas scoperto pochi anni prima e che battezza ossigeno, dal greco oxýs (acido) e génos (generazione), cioè generatore di acidità. La teoria in base alla quale tutti gli acidi contengono ossigeno viene confutata nel 1810 da Sir Humphry Davy. Il chimico inglese scompone l’acido cloridrico grazie all’elettrolisi e dimostra che, pur essendo indubbiamente un acido, non contiene ossigeno ma soltanto due elementi, idrogeno e cloro. Prende piede così una nuova teoria che vede nell’idrogeno il principio presente in tutti gli acidi. Lavoisier non può ricevere la notizia perché già morto, ghigliottinato.