Mendeleev
Un secolo e mezzo fa, Dmitri Mendeleev compì un passo decisivo nella ricerca dell’ordine tra gli elementi, pubblicando la prima bozza della sua tavola periodica.
Dmitri, il più giovane di una dozzina di fratelli, nacque in Siberia nel 1834.
A causa di sopraggiunti problemi economici e della morte del padre, Mendeleev si trasferì prima a Mosca e poi a San Pietroburgo.
Si laureò nel 1855 e la sua dissertazione (sull’isomorfismo e altre relazioni tra forma fisica e composizione chimica) fu pubblicata su una rivista scientifica.
Nell’autunno del 1856 Mendeleev difese con successo una tesi di master sulle relazioni tra i volumi specifici di sostanze e le loro proprietà cristallografiche e chimiche.
Poco dopo l’Università di San Pietroburgo gli concesse la licenza come tutor di chimica, consentendogli di accedere al suo laboratorio.
Nel 1859 ricevette un finanziamento statale per due anni di studi avanzati all’estero.
Carriera
All’Università di Heidelberg in Germania, Mendeleev svolse ricerche su diversi argomenti, tra cui la tensione superficiale, la capillarità e l’evaporazione.
Mantenne un interesse per le forze intermolecolari per tutta la sua carriera.
Nel 1860 partecipò alla conferenza di Karlsruhe, dove il chimico italiano Cannizzaro consegnò un documento innovativo sui pesi atomici (definiti masse atomiche relative).
Questo fu un passo cruciale verso il sistema periodico, poiché in precedenza c’era stata una notevole disputa sull’assegnazione dei pesi atomici agli elementi.
Alcuni chimici sostenevano che questi pesi fossero irrilevanti o negavano del tutto l’esistenza fisica degli atomi.
Altri preferivano un sistema basato su un peso atomico di otto per l’ossigeno, assumendo che la formula dell’acqua fosse HO, piuttosto che H2O.
Ma Cannizzarro sostenne la formula dell’acqua H2O, e un peso atomico di 16 per l’ossigeno.
Dopo essere tornato a San Pietroburgo nel 1861 Mendeleev riprese a insegnare all’università.
Pubblicò anche un libro di testo di chimica organica e diversi articoli per un’enciclopedia tecnica.
Inoltre, viaggiò molto alla ricerca di opportunità per applicare le scoperte scientifiche allo sviluppo economico della Russia.
Gli fu chiesto di tenere lezioni sulla chimica inorganica e, poiché non c’era un libro di testo russo soddisfacente, iniziò a scriverne uno.
Questo focalizzò la sua mente sulla sfida di disporre gli elementi chimici in uno schema ordinato.
La tavola periodica di Mendeleev
La svolta avvenne all’inizio del 1869, mentre Mendeleev si stava preparando per studiare e migliorare le tecniche di produzione del formaggio.
Nel frattempo, dopo aver completato il primo volume del suo libro di testo, stava lavorando già alla struttura del secondo.
Il suo principio si basava sul fatto che le proprietà degli elementi sono in dipendenza periodica dai loro pesi atomici.
Mendeleev dispose gli elementi in colonne e righe, come in un gioco di solitario, uno dei suoi passatempi preferiti durante i viaggi in treno.
Le colonne verticali elencavano gli elementi noti in ordine di peso atomico crescente, con una nuova colonna che veniva avviata ogni volta che ciò gli consentiva di adattare elementi con caratteristiche simili nella stessa riga orizzontale.
Come avevano notato altri chimici, alcuni gruppi di elementi, in particolare i metalli alcalini e gli alogeni, avevano chiare appartenenze tra loro.
Ma molti altri, in particolare gli elementi delle terre rare (lantanidi), presentavano problemi comunque fossero disposti.
Mendeleev, a differenza della maggior parte dei suoi predecessori, non si scoraggiò.
Se la posizione di un elemento nella sua tabella sembrava anomala, era disposto ad aggiustare il suo peso atomico per dargli accoppiamenti più compatibili.
Il 6 marzo 1869 presentò la prima bozza della tavola periodica.
Nello stesso anno fu pubblicata una versione più ponderata, un breve riassunto, del quale si divulgò anche una traduzione tedesca.
Il diagramma rivisto che Mendeleev pubblicò nel 1871 sembra più familiare agli occhi moderni.
Per compilarlo aveva fatto ulteriori ipotesi.
Ad esempio, aveva abbassato il peso atomico del tellurio, rendendo il suo vicino iodio il più pesante dei due.
Questo gli permise di collocare lo iodio con gli alogeni e il tellurio con zolfo e selenio.
Tali aggiustamenti erano verosimilmente entro la gamma dell’errore sperimentale in quel momento.
Ma Mendeleev non avrebbe potuto prevedere che il numero atomico piuttosto che il peso atomico sarebbe diventato in seguito il principio di ordinamento della tabella.
Nemmeno che l’identificazione degli isotopi mediante la spettrometria di massa avrebbe eventualmente spiegato queste e altre anomalie.
Con la stessa audacia, migliorò la coerenza della sua tavola, lasciando spazi vuoti per elementi non ancora scoperti e per completare il modello che immaginava.
Oltre a prevedere il loro carattere chimico, assegnò loro valori nozionali per proprietà fisiche come gravità specifica e punto di fusione.
Il primo (gallio) fu identificato spettroscopicamente da un chimico francese, Paul Lecoq de Boisbaudran nel 1875.
Ma ne seguirono molti altri.
Sebbene avesse ragione riguardo al principio della periodicità, Mendeleev non fu infallibile come profeta.
Predisse molti altri elementi che non furono mai trovati.
Sostenne fino alla fine della sua vita che l’etere (una componente essenziale ma non rilevabile) era in realtà un elemento chimico, anche se non era riuscito a isolarlo in laboratorio.
Lo indicò come il più leggero dei gas nobili, con un peso atomico di 0,17.
