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La matematica in chimica

Qualche tempo fa si sono commemorati i 150 anni della Tavola Periodica degli Elementi, e quindi l’Unesco ha pensato di dichiarare il 2019 Anno Internazionale della Tavola Periodica. Anch’io ho approfittato dell’occasione per andare a curiosare in rete, e ho trovato parecchie notizie che non conoscevo.
Intanto, lo sappiamo in molti, è stato Dmitrij Mendeleev a creare nel 1869 la Tavola che porta il suo nome, ma lo scienziato ha barato, in quanto aveva designato anche alcune caselle lasciate vuote, in attesa che qualcuno scoprisse elementi con le caratteristiche che per il momento si potevano solo immaginare. Qualche anno prima Lothar Meyer aveva creato una tavola simile, ma senza inserire gli elementi inesistenti, e quindi nel suo lavoro era difficile scoprire un certo ordine, con tutti quei posti saltati. Ritengo che l’ordine presente nel lavoro di Mendeleev, seppure con certe lacune, abbia fatto sì che ora alla tavola degli elementi sia stato dato il suo nome.
Tutto era partito con un’osservazione matematica: si notò che esistevano alcune terne di elementi come litio, sodio e potassio, tali che il peso atomico del secondo è la media degli altri due pesi atomici, e infatti la media di 7 (peso atomico del litio) e 39 (potassio) vale 23, che è proprio il peso atomico del sodio. In altri casi la media non dava il valore esatto, e infatti con zolfo, selenio e tellurio, la media fra 32 (zolfo) e 128 (tellurio) vale 80, contro 78 che è il vero peso atomico del selenio, però questo sistema in parecchi casi almeno ci fornisce un’idea di cosa aspettarci o dove cercare un elemento che ancora non conosciamo.
Insomma, una regola matematica per immaginare anche gli elementi che per il momento non eravamo in grado di scoprire; qualcosa di simile è successo anche in astronomia, dove gli ultimi pianeti del Sistema Solare sono stati scoperti prima sulla carta, osservando le orbite di quelli conosciuti, e appena dopo mediante osservazione con strumenti inventati da poco.
Ma ci sono altre osservazioni matematiche da fare, osservando la tavola periodica. Ad esempio l’ultimo elemento, l’oganesson, ha il numero atomico 118, e sappiamo dalla matematica che è proprio l’ultimo, in quanto i vari periodi ospitano prima 2, poi 8, più avanti 18 e alla fine 32 elementi, e questi numeri differiscono, nell’ordine, di 6, 10, 14, e questi ultimi a loro volta distano 4 uno dall’altro.
Insomma, la chimica ci parla anche dei più improbabili elementi, perfino di quelli inesistenti, per esempio del tennesso sappiamo che si ottiene con un bombardamento con calcio-48 del berkelio-249, si stima che sia una semimetallo, insomma sappiamo pochissimo di lui, ma, se esistesse, la matematica ci può dire fin da adesso tutte le sue caratteristiche.

Giorgio Dendi

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