Seminario sui Segreti delle Trasformazioni della Materia
 

TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI
 
 

La costruzione della Tavola Periodica di Dimitry Mendeleyev







L'obiettivo, ambizioso per altro, di questa lezione consiste nel condure l'allievo fino alla Tavola Periodica degli Elementi che consiste in un elenco degli elementi noti ordinati nel periodo 1868-70 da Dimitry Mendeleyev e Lothar Meyer, indipendentemente uno dall'altro, in una tabella basata su due criteri: a) l'aumento del peso atomico e b) raggruppamento secondo proprietà chimiche e fisiche comuni o simili. Una volta scoperrto il modo di assegnare delle masse atomiche realtive agli atomi dei diversi elementi, il geologo francese Alexandre-Emile Béguier de Chancourtois (1820-86), dopo aver ordinato tutti gli elementi per massa atomica crescente in un colonna, pensò di piegare a forma di clindro il foglio di carta con la sua lista in modo da poter creare dei gruppi di elementi con proprietà simili. Una scoperta fondamentale proviene da John A. R. Newlands (1837-98) che si accorse come gli elementi dalle proprietà simili si ripetevano ogni 7-8 posizioni nell'elenco secondo il peso atomico, così come nella scala musicale l'ottava nota in serie assomiglia alla prima. Egli formulò questa legge come la Legge dell'Ottava. Un esempio: dall'idrogeno (l'atomo più leggero) al neon il peso atomico aumenta da 1.008 a 20.179 dalton, ma è indubbio che l'elio (Nr 2) e il neon (Nr 10) sono molto simili per proprietà chimiche e fisiche (gas incolori, inodori, inerti, emettono luce sotto scarica elettrica, dalla densità bassa) e andrebbero raggruppati insieme all'argo (Nr 18 nella Tavola). Così la Legge dell'Ottava di Newlands è evidente: gli elementi Nr 2, 10 e 18 sono molto simili e formano il gruppo dei gas nobili! In modo analogo gli elementi mostrati nella primissima lezione, Nr 3 litio, Nr 11 sodio e Nr 19 potassio sono molto simili tra di loro (chimica, vedi reazione violenta con l'acqua, densità, aspetto esteriore) e fanno parte del gruppo dei metalli alcalini. Anche qui la legge di Newlands si fa notare (Nr 3-11-19). Questa idea spinse  il chimico russo Dimitry Mendeleyev e quello tedesco Lothar Meyer ad ordinare i 63 elementi conosciuti in una grande tabella con il peso atomico che aumenta in ogni riga da sinistra a destra cominciando dall'idrogeno e con gli elementi simili tra di loro posti in colonne verticali. Nelle prime righe del sistema la legge dell'ottava è rispetatta, ma poi non vale più, poiché essa è un caso speciale di una legge fondamentale e rimasta sconosciuta fino ai lavori di E. Rutherford e Niels Bohr.
 
Dimitry Mendeleyev (1834-1907): "Nella Tavola Periodica gli elementi chimici sono ordinati per peso atomico crescente da sinistra a destra nelle righe della tabella in modo tale da raggruppare nelle colonne  elementi dalle proprietà fisiche e chimiche simili. Quest'ultima esigenza forza a lasciare spazi vuoti: certi elementi devono esistere, ma non sono stati acora scoperti !! Le loro proprietà (colore, densità, fusione, ebollizione, formule dei loro composti con l'ossigeno) sono prevedibili, poiché simili a quelle degli elementi già presenti nella stessa colonna." 

In questo modo Mendeleyev descrisse gli elementi eka-boro ed eka-silicio (chiamati poi alluminio e germanio quando vennero scoperti) con rispettabile precisione. Per esempio, per l'eka-silicio (dal sanskrito: il primo dopo il silicio, s'intende nella colonna della tabella) la previsione fu: 72 dalton per la massa atomica, densità 5.5 g/cc, formula dell'ossido XO2, densità dell'ossido 4.7 g/cc ecc. Questo elemento venne scoperto in Germania (chiamato germanio, simbolo Ge) ed aveva le proprietà: 72.59 dalton, 13.6 g/cc, GeO2 con 4.23 g/cc !!

1 dalton = 1 AMU (unità di massa atomica) = 1.66057 x 10-24 grammi

Sulla rete si possono consultare diverse tavole periodiche ricche di informazioni, per esempio:
http://www.webelements.com/ (ottimo, in inglese come tutto il resto!)
http://chemlab.pc.maricopa.edu/periodic/periodic.html
http://www.superdeluxe.com/elemental/ (per poesia e chimica!)
 

Adesso si può aggiungere un altro dato che collega Dalton a Mendeleyev: le colonne della Tavola di Mendeleyev contengono elementi che hanno in comune buona parte delle valenze ottenibili dalle leggi di Dalton e Proust (chimica simile!).

In conclusione il vero principio ordinatore di una tabella, la quale metta in evidenza proprietà chimiche e fisiche comuni tra elementi diversi, dipende dalla struttura interna degli atomi (vedi prossima lezione), ma le leggi di Dalton (atomismo e combinazioni), Lavoisier, Proust, Boyle, Gay-Lussac, Avogadro o Charles permettono già enormi progressi nella comprensione della chimica e sono alla base dello studio tradizionale della materia !
 

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Last updated: Feb 2002!