sabato 8 febbraio 2014

Dmitrij Ivanovič Mendeleev E La Legge Periodica (I Parte)

L'8 Febbraio 1834 nasceva a Tobol'sk (Russia) Dmitrij Ivanovič Mendeleev, chimico ed inventore il cui nome è rimasto indissolubilmente legato alla tavola periodica che porta il suo nome.

Egli formulò la Legge periodica, creò la propria versione della tavola periodica degli elementi, la utilizzò per correggere le proprietà di alcuni elementi già scoperti e anche per prevedere le proprietà degli elementi ancora da scoprire.

Per rendere omaggio a questo grande genio, non intendo tracciare la sua biografia, reperibile ovunque, ma considerare un breve sviluppo storico della Legge periodica.

La Legge periodica, in chimica, afferma che molte delle proprietà fisiche e chimiche degli elementi tendono a ripetersi in maniera sistematica con l'aumentare del numero atomico. Procedendo dagli atomi più leggeri ai più pesanti, alcune proprietà degli elementi si approssimano a quelle dei precursori ad intervalli regolari di 2, 8, 18, ​​e 32. Ad esempio, il secondo elemento (elio) è simile nel suo comportamento chimico al decimo (neon), così come al 18esimo (argon), al 36esimo (kripton), al 54esimo (xeno), e all'86esimo (radon).
La famiglia chimica degli alogeni, composta dagli elementi 9 (fluoro), 17 (cloro), 35 (bromo), 53 (iodio), e 85 (astato), è una famiglia estremamente reattiva.


Facciamo un passo indietro nella storia.

Come risultato delle scoperte che avevano saldamente affermato la teoria atomica della materia, avanzata dal chimico e fisico britannico John Dalton nel 1803, gli scienziati furono in grado di determinare i pesi relativi degli atomi degli elementi allora conosciuti. Lo sviluppo dell'elettrochimica in quel periodo, grazie al contributo dei chimici britannici Sir Humphry Davy e Michael Faraday, portò alla scoperta di molti elementi aggiuntivi. Da 1829 era stato scoperto un numero di elementi tale da permettere al chimico tedesco Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849) di osservare che alcuni elementi, con proprietà molto simili, si presentano in triadi, o gruppi di tre, come: cloro, bromo, e iodio; calcio, stronzio, bario; zolfo, selenio e tellurio; ferro, cobalto e manganese.
A causa del numero limitato di elementi noti e la confusione esistente sulla distinzione tra pesi atomici e pesi molecolari, i chimici non furono in grado di cogliere il significato delle triadi di Dobereiner.

Lo sviluppo dello spettroscopio nel 1859, per opera dei fisici tedeschi Robert Wilhelm Bunsen e Gustav Robert Kirchhoff, rese possibile la scoperta di molti più elementi. Nel 1860, durante il primo congresso internazionale della chimica, il chimico italiano Stanislao Cannizzaro chiarì il fatto che alcuni elementi, per esempio l'ossigeno, hanno molecole contenenti due atomi. Tale consapevolezza consentì ai chimici di realizzare finalmente una lista autoconsistente degli elementi.

Questi sviluppi dettero nuovo impulso al tentativo di scoprire le interrelazioni tra le proprietà degli elementi.
Nel 1864 il chimico inglese John A.R. Newlands (1837-1898) elencò gli elementi in ordine crescente di peso atomico e mise in evidenza che un dato insieme di proprietà si ripete ad ogni ottava posizione. Egli chiamò "legge delle ottave" questa ripetizione periodica, per analogia con le scale musicali. La scoperta di Newlands non impressionò i suoi contemporanei, probabilmente perché la periodicità osservata era limitata soltanto ad un esigui numero di elementi conosciuti.

E finalmente arriviamo a Mendeleev e Meyer.

Tavola di Mendeleev- Fonte
La legge chimica, secondo cui le proprietà di tutti gli elementi sono funzioni periodiche dei loro pesi atomici, fu sviluppata in modo indipendente da due chimici: nel 1869 dal russo Dmitrij Mendeleev, e nel 1870 dal tedesco Julius Lothar Meyer.

La chiave per il successo dei loro sforzi fu la consapevolezza che i precedenti tentativi erano falliti perché non era ancora noto un certo numero di elementi e che, nella classificazione, dovevano essere lasciati dei posti vacanti per tali elementi.
Così, anche se nessun elemento allora noto aveva un peso atomico compreso tra quelli di calcio e titanio, Mendeleev lasciò uno spazio libero per tale elemento nella sua tavola. Questo posto fu successivamente occupato dallo scandio, scoperto nel 1879, elemento che presenta proprietà tali da giustificare la sua posizione nella sequenza. La scoperta dello scandio dimostrò di essere una di tutta una serie di sensazionali verifiche delle previsioni, basate sulla legge periodica; inoltre, la validazione della legge accelerò lo sviluppo della chimica inorganica.

La legge periodica subì due principali elaborazioni sin dalla sua formulazione originale di Mendeleev e Meyer.

La prima revisione estese la validità della legge sino ad includere una nuova famiglia di elementi, la cui esistenza era completamente impensata nel 19° secolo. Questo gruppo comprendeva i primi tre gas nobili o inerti: argon, elio e neon, scoperti nell'atmosfera, tra il 1894 e il 1898, dal fisico inglese John William Strutt, terzo Baron Rayleigh, e dal chimico inglese Sir William Ramsay. Il secondo sviluppo della legge periodica fu l'interpretazione della causa riguardante la periodicità degli elementi in termini della teoria di Bohr (1913) sulla struttura elettronica dell'atomo. 
(Termina qui la prima parte)

7 commenti:

  1. Interessantissimo post! Ottima la scelta dell'excursus storico. Mi raccomando, non tardare a pubblicare la seconda parte:)

    Anche questo va nei preferiti. Buona fine di settimana, Annarita.

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    1. Ciao, Arte. Grazie dell'apprezzamento. Spero di riuscire a pubblicare presto la seconda parte.

      Buona Domenica.
      Annarita

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  2. Mi accodo ad @Artemisia
    post molto interessante per il quale aspetto il prosieguo.

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    1. Grazie mille anche a te per l'apprezzamento. Alla seconda parte!

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  3. alessia muccinelli 1b15 febbraio 2014 19:07

    buona sera prof!le volevo chiedere quando faremo la tavola periodica sono curiosa!buona serata a lunedi e di nuovo dico che è un post interessante

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    1. Buonasera, Alessia. Tratteremo l'argomento il prossimo anno:).

      A lunedì!

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  4. Ciao prof!
    Il post è molto interessante. Se non sbaglio prof credo che noi la faremo tra pochissimo la tavola periodica.
    A domani prof!

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