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150 candeline in Tavola

 By Chris Dalby on

Sono trascorsi 150 anni da quando il chimico russo Dmitri Mendeleev ha pubblicato la propria versione della tavola periodica degli elementi. La sua familiare struttura continua a rappresentare una perfetta illustrazione della natura del progresso scientifico…

La tavola è, per definizione, incompleta. Mendeleev l’ha creata appositamente perché venisse aggiornata con i nuovi elementi che sarebbero stati scoperti nel corso degli anni. Appesa alle pareti delle aule scolastiche, stampata sul retro dei kit da laboratorio, composta da elementi storici come l’elio fino a quelli più nuovi, come l’oganesson, la tavola periodica è forse lo strumento didattico scientifico più famoso in assoluto.

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Dmitri Mendeleev (Wikimedia)

Per commemorarne l’anniversario, l’UNESCO ha stabilito che il 2019 sarà l’Anno Internazionale della Tavola Periodica degli Elementi Chimici. Eppure, la sua lunga storia non riguarda soltanto i traguardi scientifici. Dal 1869 a oggi, l’evoluzione della tavola periodica ha coinvolto la storia, la geografia, la linguistica e perfino un pizzico di magia.

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Antonio Ciccolella (Wikimedia)

Persone, paesi, stati, pianeti — e un gallo

L’origine dei nomi di alcuni elementi chimici, sono stati scelti su base logica. Quattordici commemorano scienziati e altre figure di spicco. Dopo essere stato scoperto tra i detriti della prima bomba a idrogeno, esplosa nel 1952, l’einstenio ha preso il nome da Albert Einstein. Il curio è un elemento radioattivo dedicato a Marie e Pierre Curie, pionieri nello studio della radioattività. L’inventore del ciclotrone Ernest Lawrence e Niels Bohr, un esperto di strutture atomiche, hanno ricevuto riconoscimenti analoghi. La seconda delle due donne commemorate nella tavola periodica, Lise Meitner — che ha contribuito alla scoperta della fissione nucleare — è stata onorata con il meitnerio, scoperto nel 1982. Ma la logica lascia ben presto spazio ad altro. Sebbene la scienza sia universale, il nome di molti elementi fa decisamente riferimento a rivendicazioni territoriali. Il ruolo fondamentale rivestito dagli scienziati francesi in molte scoperte chimiche ha fatto sì che al paese venissero dedicati tre elementi: il francio, il lutezio (dal latino “Lutetia”, antico nome della città di Parigi) e il gallio (dal nome romano dato alla Francia, ossia Gallia, che deriva dalla parola latina “gallus”, che significa gallo, il simbolo del paese). Il lutezio è stato oggetto di una particolare controversia, poiché la sua scoperta è stata rivendicata nel 1907 da tre diversi scienziati, uno francese, uno australiano e uno austriaco. Il francese George Urbain ha pubblicato i propri risultati per primo e ha vinto: se così non fosse stato, oggi avremmo il vindobonio invece del lutezio.
Anche molti corpi celesti del nostro sistema solare sono stati riconosciuti come elementi. Il Sole, la Luna, Mercurio, la Terra, Urano, Nettuno e Plutone sono tutti inclusi nella tavola periodica. Oltre che dalla Francia, esistono elementi che prendono il nome dalla Polonia, dal Giappone, dalla Russia, dagli USA, da Cipro e dalla Germania. Anche alcuni stati americani, come la California e il Tennessee, sono oggetto di riferimento scientifico.  Ma è un luogo apparentemente anonimo che ha rivendicato in maniera decisiva il proprio ruolo nella tavola periodica.

Una favorevole posizione quella di Ytterby

Gli elementi il cui nome è riconducibile ai paesi scandinavi sono sette, ma quattro di questi prendono il nome esclusivamente dall’isola di Ytterby, che presenta un’elevata concentrazione di minerali. Ytterby, una piccola isola vicino a Stoccolma, è la più ricca fonte di scoperte di nuovi elementi al mondo. La sua miniera è il luogo dove per la prima volta sono stati scoperti ben quattro elementi rari: l’ittrio, l’itterbio, l’erbio e il terbio. Tutto è iniziato quando i geologi del luogo hanno spedito i minerali della cava di Ytterby a Johan Gadolin. Il minerale, a cui fu dato il nome di itterbia (noto ora come gadolinite), conteneva tutti gli elementi associati alla cittadina.

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Ytterbium (periodicable.com)

Dopo aver studiato i campioni presi da Ytterby sono stati scoperti altri sei elementi, tra cui l’olmio, il tulio e il gadolinio. Perfino il già menzionato lutezio è stato scoperto come un’impurità nell’itterbia. Il fatto che il Premio Nobel per la Chimica venga consegnato ogni anno a Stoccolma, a soli 35 chilometri di distanza, non ha compromesso la notorietà dell’isola.

Harry Potter… e la tavola periodica

Nicolas Flamel sarebbe probabilmente sorpreso della sua moderna reputazione. Scrivano francese del XIV secolo, è diventato famoso due secoli dopo la sua morte, quando ha iniziato a diffondersi la voce che durante un pellegrinaggio un compagno di viaggio gli avesse insegnato i segreti dell’alchimia. Da allora è stato reso immortale in diversi romanzi, da Harry Potter a Victor Hugo, sebbene non esistano prove certe del fatto che sia effettivamente andato alla ricerca della pietra filosofale. Nonostante ciò, i suoi presunti tentativi di trasformare in oro i metalli di base, come il piombo, hanno ulteriormente alimentato la leggenda che ha ossessionato molte tra le migliori menti della storia scientifica. Dall’antico Egitto fino alla Grecia classica e all’impero bizantino, molti scienziati geniali hanno tentato di approfondire questo mito. Perfino Paracelso e Isaac Newton ne erano ossessionati. Tuttavia, ciò che per alcuni è magia per altri è scienza. L’alchimista tedesco Hennig Brand ha provato a creare la pietra filosofale nel 1669, facendo evaporare dell’urina. Al posto dell’oro, ha ottenuto un agente chimico bianco che si illuminava al buio: il fosforo. Brand ha tenuto segreta la sua discutibile ricetta per ben sei anni. Il fosforo è stato il primo nuovo elemento scoperto dall’uomo attraverso la sperimentazione scientifica.

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Il fosforo è utilizzato per produrre i fiammiferi

Sebbene la scoperta di altri elementi abbia richiesto decenni, questa curiosa storia ha stabilito un precedente che è successivamente esploso durante il XVIII secolo con la scoperta dell’idrogeno, del platino, del nichel, del cloro, dell’azoto e di molti altri.

Fino a dove si arriverà?

Nel dicembre 2012 la tavola periodica si è allargata, passando da 114 a 118 elementi. L’Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC) vi ha aggiunto alcuni nuovi elementi superpesanti: il nihonio, il moscovio, il tennesso e l’oganesson. Alcuni di questi erano stati sintetizzati anni prima, ma è stato decretato un periodo di attesa per consentire al pubblico di presentare domande e suggerimenti. Eppure, 118 non sarà di certo il numero massimo. La versione della tavola periodica di Mendeleev si è affermata rispetto alle altre per una serie di motivi. Prima di tutto, la classificazione degli elementi in base al peso atomico si è dimostrata un metodo comodo e semplice. Secondo, se gli altri modelli di tavola periodica ponevano un limite al numero massimo di elementi, Mendeleev l’ha progettata per essere scalabile. Quanti saranno gli elementi, alla fine? Alcune ipotesi, come l’equazione di Dirac e il modello di Bohr, fissano questo numero a 137. Richard Feynman scrisse che per un atomo sarebbe impossibile contenere più di 137 elettroni. Tuttavia, una comprensione più moderna del comportamento degli elettroni sembra suggerire che tale numero potrebbe arrivare fino a 173, se non di più.
In generale, i confini della tavola periodica degli elementi potrebbero andare ben oltre una frontiera stabilita arbitrariamente, superando i limiti delle nostre conoscenze scientifiche attuali.

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Chris Dalby