Pubblicato in: Chimica, Extrafalarias

La Tavola Periodica

Tavola Periodica circolare
Tavola Periodica circolare

Approfitto di una dritta relativa ad un sito sulla Tavola Periodica degli Elementi (QUI) gentilmente fornita da un ex discepolo per decantarne le giuste lodi (Periodicheskaya tablitsa in russo).

L’ammazzasette dei filosofi greci, Aristotele, pensava che la materia e le sue trasformazioni potessero essere spiegate mediante la combinazione di quattro soli elementi fondamentali: terra, fuoco, aria e acqua. Incredibilmente fino al XVII secolo fu questa la concezione prevalente, ci volle la nascita della chimica (dall’alchimia) per identificare altri ingredienti. La terra non era formata da una sola sostanza  e non tutti i gas si riducevano semplicemente ad aria. Nel XVIII secolo furono scoperti molti nuovi metalli, cobalto, nichel, manganese, tungsteno, cromo, magnesio e uranio. Per la prima volta si isolarono gas quali l’idrogeno, l‘azoto, l‘ossigeno e il cloro. Grazie alle idee di Robert Boyle, fu il grande Antoine Lavoisier nel 1789 (vi ricorda qualcosa la data ?) a definire il concetto di elemento chimico come qualcosa che non poteva essere ulteriormente decomposto mediante processi fisici. Lavoisier scovò trentatré candidati allo status di elementi e li suddivise in quattro gruppi: metalli, nonmetalli, terre e gas. Questo è l’elenco di Lavoisier (sono attualmente considerati elementi soltanto quelli scritti in corsivo):

Gas: calore, luce, idrogeno, azoto, ossigeno.

Terre: allumina, baritina, calce, magnesia, silice.

Metalli: antimonio, arsenico, bismuto, cobalto, rame, oro, ferro, piombo, manganese mercurio, molibdeno, nichel, platino, argento, stagno, tungsteno, zinco.

Non-metalli: zolfo, fosforo, carbonio, cloruro, fluoruro, borato.

Le «terre» di Lavoisier sono tutte ossidi (per esempio, la calce è ossido di calcio), ma a quel tempo non si era in grado di  ridurre gli ossidi liberando gli elementi combinati (l’ossigeno come sapete è un elemento molto reattivo e più che pericoloso in quanto avido di elettroni).  Le conoscenze dell’epoca impedivano anche di estrarre gli elementi fondamentali cloro, fluoro e boro dai rispettivi composti. Per scoprire la natura del calore e della luce ci volle ancora un pochino. Lavoisier fu ghigliottinato durante il periodo del Terrore, perché era coinvolto nell’esazione delle tasse per conto dello stato Curiosamente e cinicamente il giudice affermò che “la repubblica non ha bisogno di geni“,diciotto mesi dopo il governo dichiarò che era stato decapitato ingiustamente.

Pochi anni dopo nel 1803, il coraggioso e tostissimo  John Dalton propose una  tabella di venti (in seguito giunse a identificarne 37) elementi corredati dai loro pesi, con una notazione simbolica per rappresentare le loro regole di composizione.

Simboli atomici di Dalton
Simboli atomici di Dalton

I moderni simboli chimici di cui ci serviamo sono quelli introdotti nel 1813 dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius che utilizzò la notazione più semplice costituita dalla lettera iniziale del nome dell’elemento, oppure da due lettere di cui sola la prima maiuscola. Tali simboli potevano essere disposti consecutivamente per rappresentare in modo molto semplice ed efficace le formule dei composti (H20, NH3, CO2 ecc.).  Il sistema proposto da Berzelius si affermò anche se Dalton arrivò a dichiarare che “uno studente di chimica farebbe prima a imparare l’ebraico” (mi sa che non aveva tutti i torti). In seguito molti nuovi elementi vennero scoperti in rapida successione (il XIX secolo viene ricordato come il secolo della chimica anche per questa ragione).  Quasi tutti i chimici più autorevoli del secolo cercarono di classificare e ordinare gli elementi, ma fu il quasi sconosciuto professore di chimica russo Dmitrij Mendeleev a riuscire nell’impresa. Mendeleev nacque a Tobol’sk, in Siberia, l’8 febbraio 1834,da Ivan Pavlovic Mendeleev (direttore del Ginnasio della città) e Maria Dimitrievna Mendeleeva (nata Kornilieva), donna intelligente ed energica, si occupava dell’educazione dei figli di cui Dmitrij era il diciassettesimo e ultimo. Dmitrij fu un brillantissimo studente universitario e andò a lavorare in Francia e poi in Germania, dove a Heidelberg fu assistente del celebre chimico Robert Bunsen (si, quello del becco). Nella primavera del 1867 si imbatté nel problema di con contare e organizzare il numero in costante crescita degli elementi. Scrisse il nome di ciascun elemento su un pezzo di carta insieme a un elenco di alcune delle sue proprietà, dei suoi ossidi e idruri, poi cominciò a disporre i foglietti in tutte le varie maniere possibili, fu così che trovò una disposizione dei foglietti che lo colpì in modo particolare e la copiò sul retro di una busta, che si può ancora oggi vedere a San Pietroburgo. Ben presto seguì una versione più ordinata e precisa. Mendeleev dispose orizzontalmente i primi sette elementi in ordine di peso crescente dal litio al fluoro, e poi i successivi sette, dal sodio al cloro. Si manifestava una periodicità, nelle colonne verticali c’erano elementi simili, mentre la valenza principale per gli elementi nella prima delle sette colonne era uno, due per quelli della colonna successiva, tre poi quattro, tre, due e uno rispettivamente. Il risultato era la tavola che usiamo ancora oggi, chiaramente ampliata dai nuovi elementi scoperti. Nel 1870 Mendeleev distribuiva i 63 elementi conosciuti noti in 12 righe, cominciando con l’idrogeno e terminando con l’uranio, in ordine di peso atomico crescente, in modo che ogni elemento si trovasse in una colonna che conteneva elementi chimicamente simili. Una delle sue più straordinarie intuizioni fu quella di usare la Tavola per predire l’esistenza di nuovi elementi. Invece di inserire forzatamente tutti gli elementi noti in una tavola periodica completa (cosa che avrebbero fatto ad esempio Aristotele e molti atri), Mendeleev si convinse che l’organizzazione logica implicava che potessero esserci delle lacune e predisse che sarebbero stati scoperti nuovi elementi atti a colmarle,  si servì delle proprietà di periodicità della tavola per predire i loro pesi atomici e le loro densità. Sotto il boro, l‘alluminio e il silicio identificò tre elementi mancanti, che chiamò “eka-boro”, “eka-alluminio” ed “eka-silicio”,  quando gli elementi in questione furono scoperti, avevano i pesi atomici e le densità che Mendeleev aveva predetto. L’eka-alluminio fu scoperto a Parigi nel 1875 e chiamato gallio (dal nome latino della Francia); l’eka-boro fu scoperto a Uppsala nel 1879 e chiamato scandio (dal nome latino Scandinavia); l’eka-silicio fu scoperto a Freiberg nel 1886 e chiamato germanio. Mendeleev predisse anche l’esistenza di un membro del gruppo del titanio, con un peso atomico di circa 180, fu scoperto solo nel 1923 all’Università di Copenaghen, con un peso atomico pari a 178,5 chiamato afnio (dal nome latino di Copenaghen). In seguito Mendeleev divenne direttore dell’Ufficio russo di pesi e misure,  nel1893 definì la composizione della vodka come una molecola di alcol etilico per due molecole d’acqua.

Nella sua forma moderna la tavola periodica degli elementi ha sette righe, o periodi, sulle quali si trovano rispettivamente 2, 8, 8,18, 8, 32 e 32 elementi diversi. Questo schema fu compreso pienamente solo grazie alla teoria quantistica dell’atomo.

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Autore:

prof. Scienze

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