Ha 150 anni e 800 versioni l'eterna periodicità degli elementi

Handout / MRC Laboratory of Molecular Biology / AFP

Richard Henderson, premio Nobel per la Chimica nel 2017

Centocinquanta anni e non sentirli: basta del buon magnesio, simbolo Mg e numero atomico 12. A festeggiarli, non a caso, è la tavola periodica degli elementi, strumento fondamentale per chi studia chimica dai banchi di scuola fino ai massimi livelli della ricerca.

Venne inventata nel marzo 1869 dal chimico russo Dmitrij Ivanovic Mendeleev, ma in realtà la sua storia era cominciata 80 anni prima in Francia, alla vigilia della Rivoluzione. Oggi l’Onu proclama il 2019 “Anno internazionale della tavola periodica degli elementi”. Ma il prologo di tanta gloria è segnato dal genio, dal sangue e forse da qualche meschina gelosia.

Sommario

Lo scienziato che ebbe tutto dalla vita

La storia della tavola periodica ebbe inizio nella Francia dell’Ancien Regime con un certo Antoine-Laurent de Lavoisier, poi riconosciuto universalmente come il “padre della chimica”. Le attività politiche ed economiche di Lavoisier, di nascita nobiliare – potente membro di vari consigli aristocratici, esattore in appalto di vari tipi di tasse – gli consentirono di finanziare la sua ricerca scientifica fino a diventare uno dei più importanti personaggi della storia della scienza.

A soli 25 anni era già membro dell’Accademia francese delle scienze. Gli esperimenti chimici che portava avanti con la moglie, Marie-Anne Pierrette Paulze, spinsero la coppia ad enunciare la prima versione della legge di conservazione della massa come anche indagare sulla composizione dell’acqua, dando ai suoi componenti il nome di ossigeno e idrogeno. Fu anche il primo a pensare che in natura “nulla si perde, nulla si crea: tutto si trasforma”, e solo più di cent’anni dopo Albert Einstein riformulò questa legge in altri termini.

Il genio ghigliottinato

Tanta fortuna però non fu eterna: Lavoisier venne processato per coinvolgimento con la monarchia deposta dalla Rivoluzione francese. Accusato di tradimento, venne condannato a morte e ghigliottinato l’8 maggio 1794. Aveva 51 anni.

Secondo una diffusa leggenda, a chi fece osservare che Lavoisier era uno scienziato, il presidente del tribunale rivoluzionario avrebbe risposto: “La Repubblica non ha bisogno di scienziati né di chimici”. Pare che fra i suoi accusatori ci fosse anche il rivoluzionario e chimico dilettante Jean-Paul Marat, al quale Lavoisier aveva in precedenza respinto la domanda di accesso all’Accademia delle scienze francese.

“Nulla viene dal nulla. Dove la storia della tavola periodica degli elementi abbia davvero inizio è discutibile. Ma il laboratorio di Lavoisier è un buon posto per farla cominciare” ricorda ancora adesso il settimanale britannico ‘The Economist’. Comunque, se la Rivoluzione francese aveva divorato un suo figlio così nobile, tempo dopo la creatura di quel figlio avrebbe fatto una seconda rivoluzione, ancora più duratura.

Il rivoluzionario degli elementi che amava le carte

Solo 82 anni dopo lo scienziato russo Dmitrij Ivanovic Mendeleev presentò la tavola periodica che oggi conosciamo, una scoperta che gli valse il soprannome di ‘Copernico della chimica’: un rivoluzionario degli elementi. Una scoperta incredibile quella di Mendeleev, frutto di anni di ricerca ma anche di una sua infinita passione molto poco scientifica. Al quel tempo gli scienziati conoscevano al massimo 63 elementi, e questa è la prima componente della storia. La seconda sono gli assi, i fanti, i re e i bastoni. I fanti, le regine i fiori e i cuori.

A Mendeleev piacevano le carte. Il suo gioco preferito era il “solitario”. Ecco allora che trascrisse su cartoncini il simbolo degli elementi conosciuti e il loro peso atomico, vale a dire il numero che si ottiene facendo la somma dei neutroni e dei protoni contenuti nel nucleo di ogni atomo, e si mise a giocare con quei cartoncini ordinandoli e organizzandoli proprio come si usa fare con le carte da gioco.

Il miracolo del solitario chimico e del chimico solitario

Così dal “solitario chimico” venne fuori la tavola periodica degli elementi: uno strumento efficacissimo che catalogava tutti gli elementi conosciuti e soprattutto consentiva di fare delle previsioni. Storia nella storia: dopo tre giorni e tre notti trascorsi davanti al tavolo a giocare a quello strano solitario, Mendeleev gettò la spugna e se ne andò a dormire. E qui accadde il miracolo, perché in sogno ebbe letteralmente la visione di quella “tavola” che stava cercando.

In quella tavola gli elementi, ordinati in colonne, e raggruppati in gruppi di elementi simili, presentavano “una evidente periodicità di proprietà” e proprio a causa di questa particolarità chiamò la sua tavola con l’appellativo “periodica”. Ed era talmente convinto, quel chimico solitario, che la sua idea fosse giusta che proprio pensando a questa periodicità lasciò nella sua tavola alcuni spazi vuoti che, secondo le sue previsioni, sarebbero stati occupati da elementi ancora da scoprire.

Il settimo periodo

La tavola periodica degli elementi all’inizio non fu però accolta molto benevolmente, ma sei anni dopo quanti nutrivano dubbi dovettero ricredersi. Nel 1875, infatti, il chimico Paul Émile Lecoq de Boisbaudran scoprì il Gallio, un metallo che andò a occupare, accanto all’alluminio, la casella vuota che Mendeleev gli aveva riservato con lungimiranza. Successivamente altri tre posti vuoti previsti dalla tavola furono occupati dall’Elio, dal Neon e dall’Argon e ribadirono la geniale intuizione di Mendeleev.

Ovviamente le moderne tavole contengono più elementi perché ora gli elementi conosciuti hanno superato il centinaio. Gli ultimi inseriti, che completano il “settimo periodo” della tavola, sono quattro. Si tratta di elementi creati in laboratorio e non rintracciabili in natura: il Nihonio, il Moscovio, il Tennesso e l’Oganesson.

Lungo la metropolitana di Londra

La famosa “Tavola periodica degli elementi” di Mendeleev, che oggi sotto forma di poster campeggia in tutte le aule di scienze del mondo, ha subito vari restyling nel corso del tempo. Pur lasciando integra la sostanza è cambiata molto la forma.

Moltissime le versioni inventate nel corso dei decenni, fino a 800 secondo alcune fonti, e dalle forme più svariate: circolari, cubiche, a elica, piramidali, a spirale, a triangolo. Una delle più curiose ha disposto gli elementi secondo uno schema che segue il tracciato della metropolitana di Londra, la cui costruzione però Lavoisier non aveva previsto.

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