Il testo di L. Pauling rappresenta una memoria di grande importanza nella storia della ricerca chimica, accompagnata da saggi di E. Scerri, P. Amato, G. Cerofolini, M. Forti, D. Narducci.
Linus Pauling
La Natura del Legame Chimico
Franco Angeli – Milano 2011
Pagine 427 – Euro 42,00
Come tutti i volumi della collana Chimere, questo libro si rivolge ai lettori che vogliano scoprire opere fondamentali della cultura moderna che non sono mai state o non sono più disponibili in lingua italiana.
La traduzione italiana di Eugenio Mariani della seconda edizione di The nature of The Chemical Bond di Linus Pauling (1940), già uscita in Italia nel 1961, viene qui riproposta in occasione dell’Anno Internazionale della Chimica, con l’intento di far conoscere il magnum opus di uno dei padri della chimica moderna non solo agli specialisti del settore, ma a un pubblico più ampio, come insegnanti di materie scientifiche nei licei, studenti stessi e storici della chimica. 
Due saggi a commento precedono il testo del grande scienziato americano vincitore di due premi Nobel: il primo, di semplice lettura e carattere principalmente storico, è scritto da Eric Scerri (UCLA), probabilmente il più noto storico della fisica a livello mondiale, il secondo, decisamente più complesso, propone una riscrittura del classico concetto di legame chimico in un quadro assiomatico.
Linus Pauling cominciò a interessarsi alla teoria elettronica della valenza nel 1919, a soli 18 anni e dopo ciò «continuò a sperare che le informazioni empiriche sulle proprietà delle sostanze potessero alla fine essere raccolte in una teoria della struttura delle molecole». Il risultato dei suoi sforzi è confluito brillantemente nel testo qui proposto, un’opera che ha rivoluzionato la concezione della chimica moderna agli albori della meccanica quantistica e che ha dato vita al dibattito sull’autonomia epistemologica della chimica rispetto alla fisica.
Il libro è una sintesi tra chimica pratica, strutturale e teorica, frutto della straordinaria capacità di Pauling di raccogliere un’ampia gamma di osservazioni per fornire prove alle sue generalizzazioni e di organizzare, in modo chiaro e con un approccio intuitivo, numerosi e spesso confusi argomenti di chimica in un tessuto intellettuale coerente.
Per dare solo a grandissime linee un’idea dei contenuti dei dodici capitoli di cui si compone il libro diciamo che l’autore inizia a spiegare la natura del legame chimico introducendo il concetto di risonanza. É questo un argomento diffuso in origine nella meccanica quantistica da Heisenberg, e applicato alla chimica per la prima volta proprio da Pauling. «È stato riscontrato che esistono molte sostanze le cui proprietà non possono essere spiegate tramite una singola struttura elettronica del tipo del legame di valenza, ma che possono rientrare nello schema della classica teoria della valenza considerando la risonanza tra due o più strutture». Seguono diversi esempi, tra cui quello più conosciuto della struttura del benzene.
La teoria del legame di valenza sviluppata da Pauling lungo tutto il testo stabilisce la relazione tra le distanze interatomiche, derivate per lo più da accurati dati cristallografici, e le energie di legame, sulle quali si basa la gran parte della sua fruttuosa interpretazione delle proprietà chimiche dei composti organici. Infatti «le proprietà di una sostanza dipendono in parte dal tipo di legame esistente tra i suoi atomi e in parte dalla disposizione atomica e dalla distribuzione dei legami». Più avanti l’autore spiega la coordinazione tetraedrica del carbonio e la coordinazione quadrata o ottaedrica dei metalli di transizione sulla base dei principi della meccanica ondulatoria.
Altro capitolo significativo nel libro è quello in cui viene descritta l’importanza dei legami idrogeno: «Sebbene il legame idrogeno non sia forte, è molto significativo nel determinare le proprietà delle sostanze. A causa della piccola energia di legame e della ridotta energia di attivazione coinvolta nella sua formazione e rottura, il legame idrogeno è particolarmente adatto a partecipare alle reazioni che avvengono a temperature normali. Si è appurato che i legami idrogeno limitano le molecole delle proteine alle loro configurazioni originarie, e credo che via via che i metodi della chimica strutturale saranno ulteriormente applicati alle problematiche fisiologiche si scoprirà che il significato del legame idrogeno per la fisiologia è più grande di quello di qualunque altro elemento strutturale». Questa fu una profezia fondamentale fatta quando ancora nulla si sapeva sulla struttura delle proteine.
I contributi fondamentali del testo di Pauling alla chimica si estendono ad ampio raggio ed enorme fu la sua influenza sulle giovani generazioni di chimici. Negli anni successivi a quelli in cui uscì La natura del legame chimico, le teorie del legame di valenza e della risonanza che formavano lo scheletro teorico dell’opera di Pauling furono integrate dalla teoria degli orbitali molecolari di Robert S. Mulliken che permise una più profonda comprensione delle interazioni intramolecolari. Per esempio, permise a Cristopher Longuet-Higgins e William Lipscomb di prevedere e spiegare la struttura dei borani, cosa che non sarebbe stata possibile senza la base offerta dai concetti di Pauling. Allo stesso modo risonanza e ibridazione sono rimasti termini quotidiani nel vocabolario dei chimici e sono ancora usati, per esempio, per spiegare la planarità del legame peptidico. Per questi motivi l’Unione Internazionale di Cristallografia considera Linus Pauling uno dei chimici più importanti del ventesimo secolo.
In conclusione, se siete appassionati di scienza, e di chimica in particolare, o se avete il compito di insegnare alle nuove generazioni questa difficile materia, questo è un libro da tener presente e da cui si possono trarre numerosi e utili suggerimenti.
A cura di Raffaella Soave
(Chimico, Ricercatore CNR presso l’Istituto di Scienze e Tecnologie Molecolari di Milano)
© Pubblicato sul n° 44 di Emmeciquadro
