La fisica dei corpuscoli/Capitolo 10/8
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8. — La struttura delle molecole. — Le leggi delle combinazioni chimiche ci danno i rapporti in peso secondo i quali i corpi semplici si combinano, e, se ammettiamo il passaggio dai pesi atomici relativi a quelli assoluti, possiamo assegnare anche in grammi il peso delle molecole, e il numero e il peso degli atomi semplici che esse contengono. Le proprietà chimiche dei corpi composti, le valenze dei singoli elementi, e le sostituzioni di alcuni di essi con altri atomi hanno permesso in molti casi di assegnare la struttura del sistema molecolare. Questo suppone però che gli atomi conservino la loro individualità nell’entrare a far parte della molecola, e non soltanto nel momento dell’analisi o della sintesi, ma anche nella molecola già costituita.
Abbiamo molte buone ragioni per asserire ciò. Il fatto che da una molecola si ottengano nell’analisi gli atomi elementari che sono intervenuti nella sintesi non è una prova ma è un buon indizio.
La legge di Neumann1 sul calore molecolare suggerisce direttamente l’idea che gli atomi sussistano distinti nella molecola.
Più convincenti sono tutti i fatti di sostituzione di atomi nelle molecole di corpi composti. Un bell’esempio di sostituzione si ottiene coll’azione della luce sopra un miscuglio di metano (CH4) e cloro.
Ciascuno degli atomi di idrogeno presenti nel metano può essere successivamente sostituito da un atomo di cloro. Così si ottengono i cari composti:
| CH4, CH3Cl, CH2Cl2, CH Cl3, C Cl4 |
e tutti questi sussistono contemporaneamente nel miscuglio; la struttura molecolare è la stessa per tutte cinque le specie.
Le formole di costituzione, ossia i modelli di struttura molecolare che i chimici assegnano, permettono anche in molti casi di prevedere le sostituzioni possibili, e dimostrano le proprietà di molti corpi specialmente nei casi di isomerismo.
Un altro fatto che conferma l’ipotesi si ha nello studio spettroscopico delle sostanze composte. Si manifestano quasi sempre gli spettri caratteristici delle sostanze elementari, il composto non dà per conto suo se non raramente uno spettro caratteristico, talvolta si manifesta con piccole modificazioni, eppure non sempre si può asserire che si abbia una vera separazione degli elementi, ossia una decomposizione.
Tutte queste sono certo buone ragioni.
Ma anche qui gli ultimi studi sembrano dare qualche cosa di più che semplici argomenti di convenienza, sembrano dare una vera dimostrazione della permanenza degli atomi nelle molecole.
Ecco come espone la cosa lo Svedberg2. Noi possiamo dimostrare la discontinuità dell’elio che è formato dalle particelle uscenti dal radio. Questa discontinuità è visibile e le particelle si possono contare. Il radio gassoso ed il cloro gassoso si comportano in tutto come l’elio, dunque anche la discontinuità di questi due elementi allo stato di gas è dimostrata. Se noi provochiamo la combinazione del radio col cloro si ottiene un cloruro di radio la cui molecola è la somma delle masse delle due molecole elementari. Ora le proprietà del radio che noi conosciamo seguitano a manifestarsi, e le modificazioni che avvengono nella molecola libera del radio, con quello sviluppo enorme di energia, si compie qualitativamente e quantitativamente anche nel cloruro di radio. Ciò dimostra che la molecola del radio è conservata integralmente anche nel cloruro. Bisogna osservare che qui non si tratta di decomposizione chimica. Il disfacimento della molecola del radio non è una decomposizione perchè non ne segue le leggi. Nessun agente esterno modifica il fenomeno radiattivo, nè la luce, nè il calore, nè il campo magnetico, nè il campo elettrico; mentre dovrebbero modificarlo se fosso decomposizione.
Non si ha dunque decomposizione del radio, e molto meno del cloruro, perchè nessun nuovo agente è comparso, e quindi non si può dire che le proprietà del radio ricompariscono quando il cloruro si decompone come si potrebbe asserire in altri casi analoghi.
La molecola del radio persiste dunque nel cloruro di radio. E allora se ciò è dimostrato per questo caso non c’è ragione di negarlo per gli altri. Infatti il cloruro di radio è una sostanza chimicamente definita e specificamente diversa dal cloro e dal radio come avviene per tutti gli altri composti chimici. Se dunque si è dimostrata in un caso la persistenza degli atomi ciò vale per tutti i casi dei corpi composti.
Finalmente gli studi dei Bragg sui cristalli, come si è visto nel capitolo IX, ci mostrano gli atomi totalmente separati fra loro. I nuclei che riflettono i raggi X, anche nei corpi composti; non possono essere che gli atomi, come dimostrano le esperienze, e quegli atomi sono lontani fra loro; talvolta un atomo di un elemento è proprio a metà distanza da due atomi di un altro elemento appartenenti a molecole diverse, in modo tale che non si sa se si debba assegnare ad una molecola piuttosto che ad un’altra.
Non si vede proprio come si possa concepire diversamente la cosa, e d’altra parte le esperienze dei Bragg non si vede come possano essere messe in dubbio.
Del resto questo modo di struttura delle molecole è quello che è stato sempre ritenuto da tutti i chimici e da tutti i fisici, salvo qualche rara eccezione; ed oggi anche quello che altra volta pensavano diversamente non possono negare il valore dimostrativo delle esperienze.