CAMPUS di FISICA MODERNA

Relatività & Meccanica Quantistica - 12-14 Aprile 2019

Per gli STUDENTI del triennio della SCUOLA SUPERIORE

2019: l'anno della tavola periodica degli elementi

Dmitrij Mendeleev è stato un grande scienziato ma anche un grande pensatore, uno scienziato moderno, un illuminista del suo tempo. E tra l'altro raramente si parla di quanto l'opera di Mendeleev e la sua tavola siano debitrici verso l'Italia. Innanzitutto la tavola periodica degli elementi è la classificazione degli elementi chimici secondo il loro numero atomico e il numero degli elettroni negli orbitali atomici, un sistema di classificazione che oggi conta 118 elementi chimici e quello attuale si è sviluppato dalla proposta avanzata proprio da Dmitrij Ivanovič Mendeleev.

Mendeleev nacque in Siberia nel 1834 e poi, per volere della madre che cercava di garantire una formazione migliore possibile al figlio, si trasferì prima a Mosca e poi a San Pietroburgo. Lì, nel 1850, entro nel Grande Istituto Pedagogico dove si laureò. Dopo la laurea si ammalò di tubercolosi e, tornato in salute, nel 1862 sposò Feozva Nikitichna Leshcheva su spinta della sorella. Questo matrimonio gli diede due figli ma da subito non fu unione felice, tant'è che nel 1881 Dimitrij e Feoza divorziarono. Nel frattempo Mendeleev si era innamorato della giovanissima Anna Ivanovna Popova e voleva sposarla. La famiglia di lei, però, non ne voleva sapere e mandò Anna a studiare a Roma, impedimento che non fermò Dimitrij, il quale, raggiunta la ragazza nella capitale italiana, la sposò proprio qui. Un legame tra Mendeleev e l'Italia lo troviamo quindi già nella sua vita privata, ma lo scienziato russo è molto legato al nostro Paese soprattutto per il suo lavoro scientifico, e in particolare è molto legato al chimico italiano Stanislao Cannizzaro. Mendeleev e Cannizzaro si incontrarono al Congresso di Karlsruhe del 1860, dove Mendeleev era uno dei due giovani, insieme a Aleksandr Porfir'evič Borodin (chimico ma anche famoso compositore russo), della delegazione russa presente al congresso. I due giovani russi rimasero molto impressionati da quanto sosteneva Cannizzaro in quell'occasione in merito alle distinzioni tra atomi e molecole.

In quel periodo infatti, nonostante gli importanti contributi di John Dalton e Amedeo Avogadro, non tutti erano ancora convinti dell'esistenza dell'atomo e gli sviluppi della chimica erano legati anche alle diverse visioni del mondo e della materia. Prima di Mendeleev, ad esempio, altri scienziati avevano proposto sistemi di classificazione degli elementi chimici basati per lo più su raggruppamenti degli elementi secondo le loro proprietà, criteri che però, secondo Dimitrij, portavano fuori strada. O ancora c'era William Prout con la sua teoria secondo la quale tutti gli elementi erano riconducibili a una sola materia e nello specifico erano "multipli" dell'elemento idrogeno. Quindi a volte le teorie avanzate in campo scientifico potevano trovarsi a lavorare su piani epistemologici diversi. Come è accaduto anche nel complesso rapporto tra Mendeleev e Julius Lothar Meyer. Il 1 marzo (17 febbraio nel calendario russo) del 1869 Mendeleev propose una classificazione di 63 elementi basata esclusivamente sul loro peso atomico. Anche Meyer, indipendentemente da Mendeleev, stava lavorando allo sviluppo di una tavola periodica degli elementi e poco tempo dopo ne propose una simile a quella del chimico russo. Per questo alcuni tendono ad attribuire a entrambi la paternità della scoperta. Ma nella celebre Faraday Lecture del 1889, Mendeleev pensa che quello di Meyer sia uno sviluppo del suo lavoro che consente di comprendere meglio certe proprietà fisiche dei corpi. Il problema è, però - ancora una volta - non solo tecnico, ma relativo alle visione del mondo e della materia. Meyer è una sostenitore della teoria della "materia unica" di Prout, e quindi non è convinto di lavorare su elementi stabili e definiti, usa i volumi atomici e non i pesi. Insomma i due, pur partendo da un punto di riferimento unico (anche Meyer era al Congresso di Karlsruhe e si entusiasmò per la proposta di Cannizzaro), alla fine lavorano su due piani epistemologici diversi.

La tavola di Mendeleev ricevette grande riconoscimento e consenso anche per un'altra grande novità. Oltre al ruolo del peso atomico, Mendeleev lasciò degli spazi vuoti nella sua tavola, spazi per nuovi elementi chimici e le sue predizioni furono così ben formulate che gli elementi chimici scoperti successivamente andarono ad occupare proprio gli spazi da lui previsti. Da qui emerge il ruolo della predizione e dell'evoluzione nella scienza che caratterizza il lavoro di Mendeleev, a cui si aggiunge l'importanza che lo scienziato al rapporto tra scienza e tecnologia. Mendeleev ha sempre sostenuto che scienza e tecnologia non sono scollegate e che la scienza comunque non può andare avanti senza i finanziamenti. Ma per avere i finanziamenti ci vuole un'economia che funzioni in un certo modo. Mendeleev non era quindi insensibile al problema dello sviluppo industriale che caratterizzava proprio gli anni '50-'60 del 1800, gli anni delle riforme con Alessandro II di Russia, anni in cui c'era il tentativo di costruire una sorta di illuminismo. Mendeleev amava anche il filosofo Immanuel Kant al punto che, riferendosi alla celebre conclusione della Critica della ragion pratica "[…] il cielo stellato sopra di me, e la legge morale dentro di me." definisce la sua opera, la legge periodica degli elementi, come il punto di mezzo tra queste due cose. Sono state quindi la visione del mondo e della materia, il ruolo della predizione e dell'evoluzione nella scienza, insieme al ruolo della relazione tra il progresso scientifico, la tecnologia e le riforme industriali e della società, a rendere Mendeleev il padre della tavola periodica degli elementi attuale.

Da Fonte - Università di Padova