Storia: Mendeleev e le caselle vuote

Nel 1869 si conoscevano circa due terzi degli elementi naturali. Mendeleev lasciò spazi per gli altri.

Immagina di ordinare un mazzo di carte a cui mancano alcune carte, senza che nessuno ti dica quali. Potresti comunque disporre semi e numeri, e i buchi ti mostrerebbero esattamente che cosa manca. È più o meno quello che il chimico russo Dmitrij Mendeleev fece con gli elementi nel 1869. Stava scrivendo un manuale di chimica, e mise ogni elemento conosciuto su una scheda con la sua massa atomica e le sue proprietà, poi spostò le schede finché non comparve uno schema.

La tavola del 1869

Il 6 marzo 1869 l'articolo di Mendeleev sulla relazione tra le proprietà degli elementi e le loro masse atomiche fu letto alla Società chimica russa di San Pietroburgo. Mendeleev era assente, e lo presentò il collega Nikolaj Menšutkin. La tavola metteva gli elementi in ordine di massa atomica e collocava nella stessa famiglia gli elementi con chimica simile. Il chimico tedesco Lothar Meyer pubblicò in modo indipendente una disposizione molto simile nel 1870, e nel 1882 la Royal Society di Londra assegnò la sua Medaglia Davy a entrambi.

Ciò che distingueva Mendeleev era la fiducia nello schema più che nell'elenco degli elementi noti. Quando l'elemento successivo per massa non si adattava alla famiglia sotto cui sarebbe caduto, lasciava una casella vuota e supponeva che mancasse un elemento. Scambiò anche alcuni elementi rispetto all'ordine di massa quando la loro chimica lo richiedeva. Il tellurio è più pesante dello iodio, ma lo iodio appartiene chiaramente al gruppo di cloro e bromo, quindi mise prima il tellurio. Studi successivi mostrarono che il vero ordine è quello del numero atomico, e su questo aveva ragione.

Previsioni che si avverarono

Mendeleev descrisse nei dettagli gli elementi mancanti, soprattutto nel 1871, usando il prefisso eka, che in sanscrito significa «uno», nel senso di «un posto oltre». L'eka-alluminio doveva avere una massa atomica vicina a 68 e una densità di 5.9 g/cm³. Nel 1875 Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran trovò il gallio, massa atomica 69.7 e densità 5.91 g/cm³. L'eka-boro, vicino a 44, si rivelò lo scandio, trovato da Lars Fredrik Nilson nel 1879. L'eka-silicio era previsto intorno a 72 con una densità di 5.5 g/cm³. Clemens Winkler trovò il germanio nel 1886: 72.6 e 5.32 g/cm³.

Il risultato del germanio, in particolare, convinse i chimici che la tavola era più di un comodo schedario: sapeva fare previsioni. Non tutte funzionarono. Mendeleev non aveva un posto per i gas nobili, che nessuno sospettava fino alla scoperta dell'argon nel 1894, e non previde la lunga serie dei lantanidi. La spiegazione del perché lo schema esista arrivò solo nel Novecento. Nel 1913 Henry Moseley mostrò con i raggi X che ogni elemento ha un numero atomico intero, e la disposizione degli elettroni nei livelli spiegò perché le proprietà si ripetono.

Oggi la tavola è completa fino alla fine del periodo 7. Nel 2016 la IUPAC ha approvato gli ultimi quattro nomi: nihonio (113), moscovio (115), tennesso (117) e oganesson (118). Il nihonio è stato prodotto all'istituto RIKEN in Giappone, il primo elemento scoperto in un paese asiatico. Questi elementi esistono per frazioni di secondo, ma ognuno è stato collocato nella sua colonna prima di essere prodotto, proprio come Mendeleev collocò il gallio. Passa il modello a «Altezza: Anno di scoperta» e le caselle più alte riempiono la riga in basso.