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Chiudendo questa parentesi nel 1864 troviamo un altro avvenimento da ricordare: il chimico John Newlands promulgò una tabella nella quale erano scritti gli elementi in ordine crescente secondo il peso atomico e constatò che alcune proprietà ricorrevano con regolarità ogni otto posti. Nominò questa ripetizione legge delle ottave. Poiché la periodicità di Newlands era limitata ad un gruppo poco consistente di elementi, la sua scoperta venne sottovalutata e di conseguenza non venne pubblicata.
Solo con Dimitrij Mendeleev e con il tedesco Julius Meyer arrivò un grande successo per la chimica: nel 1870 fu stilata una legge per la quale veniva definitivamente sancito che le proprietà di tutti gli elementi sono funzioni periodiche, dei pesi atomici. In particolare Meyer prese in considerazione il volume occupato da pesi costanti di vari elementi. In tali vincoli ogni peso conteneva lo stesso numero di atomi dello specifico elemento verificando alla fine che il rapporto tra i volumi dei diversi elementi coincideva al rapporto tra i volumi dei singoli atomi di quegli elementi. Ne derivò la possibilità di poter parlare di volumi atomici. Di conseguenza il primo termine della tavola di Meyer fu l’idrogeno che costituiva da solo il primo periodo. Il secondo e il terzo periodo comprendevano sette elementi ciascuno rispettando la legge delle ottave di Newlands. Tuttavia i suoi studi valsero a poco poiché fu anticipato nella pubblicazione da Mendeleev.
Mendeleev lavorò anch’egli sulla lunghezza dei periodi ma a differenza di Meyer, lasciò nella sua tabella spazi vuoti che in teoria dovevano corrispondere ad elementi che non erano ancora stati scoperti. Tale teoria fu verificata con il ritrovamento, grazie all’uso dello spettroscopio, di quegli elementi immaginati da Mendeelev stesso.
Ma chi era Mendeleev? (Tobolsk, Siberia 1834 - San Pietroburgo 1907). Mendeleev Dimitrij Ivanovic era un chimico russo che aveva compiuto gli studi presso l’università di San Pietroburgo per analizzare la densità di diverse sostanze chimiche. Nel 1859 si recò all’università di Heidelberg dove portò a termine esperimenti di laboratorio sui fenomeni della capillarità, sui gas nobili e sull’affinità chimica e collaborò con il chimico italiano Stanislao Cannizzaro. Nel 1863, tornato a San Pietroburgo, fu nominato professore di chimica al Politecnico. Nel 1869 pubblicò la prima versione della tavola periodica. Nel 1874 uscì un’altra versione, nella quale lo scienziato aveva lasciato in bianco le caselle indicanti gli elementi sconosciuti. A lui confluiscono anche la teoria delle soluzioni, lo studio dell’espansione termica dei liquidi e la teoria sull’origine dei petroli. Nel 1890 lasciò l’insegnamento universitario e nel 1893 fu nominato direttore dell’Ente dei pesi e misure di San Pietroburgo fino alla morte.
Quegli spazi bianchi di cui abbiamo parlato sopra furono occupati, nel 1875 dal gallio scoperto da Boisbaudran che non era altro che l’eka-alluminio di Mendeleev; nel 1879 dallo scandio di Nilson che consisteva nell’eka-boro di Mendeleev; nel 1886 dal germanio di Winkler che risultò essere l’eka-silicio di Mendeleev.
Avendo così ripercorso l’affascinante storia della chimica che ha irrevocabilmente cambiato i nostri studi e le nostre concezioni dobbiamo concludere che la legge della periodicità subì due cambiamenti dalla stesura originale di Mendeleev e Meyer. La prima modifica estese la legge ai tre gas nobili (elio, argo e neon) scoperti tra il 1894-1898 dagli scienziati britannici Rayleigh e Ramsay. In particolare Ramsay riscaldò una bolla di gas che non reagiva e osservò le linee brillanti dello spettro. Le linee più chiare non corrispondevano a quelle di alcun elemento conosciuto. Pertanto questa bolla era composta da un gas più pesante dell’azoto e chimicamente inerte; per questo motivo fu chiamato argo, una parola greca che significa appunto inerte. Seguendo la teoria mendeleeviana Ramsay constatò che l’argo non poteva essere un caso isolato, così continuando le sue ricerche scoprì l’elio, il neon, il cripto e lo xeno.
La seconda modifica si ebbe con l’espansione della legge della periodicità grazie alla teoria di Bohr (1913) sulla struttura elettronica dell’atomo (ma già siamo nel 1900!!).
La chimica, certamente, non si ferma su queste straordinarie scoperte: nel corso degli anni la ricerca è sempre e comunque andata avanti perché come sappiamo lascienza non si chiude dentro dei simbolici confini (quindi non è concentrata soltanto all’interno del 1800) e non potrà mai farlo finché il mondo continuerà a svolgere i suoi cicli.
Spetta a noi quindi continuare a far conservare il fuoco della voglia di scoperte: buona fortuna!
Bibliography
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- G. Valitutti, A. Tifi, A. Gentile, La chimica in moduli, Zanichelli, Bologna, 2001
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- Bohr Niels, www.gc.cuny.edu
