Post on 24-Jun-2020
La Tavola Periodica degli Elementi chimici,
dalla storia della scoperta all’attualità nell’era
dell’Antropocene
VALENTINA DOMENICI
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale,
Università di Pisa
Divisione di Didattica Chimica
Trieste, 18 settembre 2019
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La Tavola Periodica, oggi
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La tavola periodica «estesa»
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La tavola periodica «estesa»
The «left-step periodic table»!
La tavola periodica e il criterio di ordinamento
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Gli orbitali molecolari
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Andiamo un po’ indietro nel tempo…
Le origini del concetto di elemento
I quattro elementi che
costituiscono la materia
Aristotele
(384 a.C.-322 a.C.)
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Elemento come principio
esoterico/mistico
Le origini del concetto di atomo
Democrito (460 - 360 a.C.)
Atomo, come
particella non
più divisibile,
porzione di
materia
Lucrezio
(96 - 55 a.C.)
Natura
corpuscolare
della materia
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Robert Boyle
(1627-1691)
L’evoluzione dell’idea di elemento nell’alchimia
Tria primaParacelso
Erano dei principi:
Il «sale» dava ai corpi
l’incombustibilità e l’inalterabilità;
Il «mercurio» la fusibilità e la volatilità;
Lo «zolfo» l’infiammabilità e la
combustibilità.
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
L’eredità alchimista e il tentativo di ordinare la materia
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
L’eredità alchimista e il tentativo di ordinare la materia
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Ritratto di Lavoisier con la moglie (Jacques Louis David,1788)
Antoine-Laurent Lavoisier
(Parigi, 26 agosto 1743 – Parigi, 8 maggio 1794)
Nasce la chimica moderna con Lavoisier
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
«Nulla si crea… né nei processi
artificiali né in quelli naturali, e si
può assumere come fondamento
che in ogni operazione la quantità
di materia è la stessa prima e
dopo l’esperimento, che la
quantità e la qualità dei principi
rimangono immutati e che si
verificano solo trasformazioni o
modificazioni.»
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Prima tavola di
33 elementi (2 +31)
Definizione di elemento:
«la sostanza più semplice
che si ottiene dall’analisi chimica»
1750
1800
1850
1900
GAY-LUSSAC
BERZELIUS
CANNIZZARO
DALTON
AVOGADRO
PROUST
AMPERE
WOLLASTON
DUMAS
1750
1800
1850
1900
HUMBOLDT
LAV
OIS
IER
La Tavola
Periodica di
Mendeleev
(1869)
Da Lavoisier a Mendeleev?
John Dalton
(1766-1844)
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Gli atomi hanno un peso !
Simboli quasi alchemici…
Da Lavoisier a Mendeleev?
Amedeo Avogadro
(1776-1856)
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La novità di Avogadro fu di supporre che le
molecole costituenti i gas semplici (idrogeno,
ossigeno, …) potessero essere formate da più di una
«molecola elementare»
«Così la molecola integrante dell’acqua, per
esempio, sarà composta da una mezza molecola di
ossigeno con una molecola di idrogeno, oppure, il
che è la stessa cosa, due mezze-molecole di
idrogeno»
Da Lavoisier a Mendeleev?
Stanislao Cannizzaro
(1826-1910)Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
1860
Congresso di Karlsruhe
Da Lavoisier a Mendeleev?
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Wolfgang Dobereiner tentò di ordinare gli elementi chimici verso la metà del 1800 e vide
che si potevano trovare gruppi di tre elementi con proprietà chimiche simili (triadri) e che
l’elemento intermedio aveva un peso atomico medio rispetto agli altri due.
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Una tavola o molte tavole periodiche?
Le Tavole Periodiche degli elementi
Alexandre Emile Béguyer de Chancourtois (geologo, 1862)
Cilindro con una
disposizione
degli elementi
elicoidale
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Le Tavole Periodiche degli elementi
John Newlands (chimico londinese, 1863)
Pubblicò una
tabella degli
elementi
ordinati per
peso atomico
(valori allora
conosciuti),
individuando 8
gruppi.
On the Law of Octaves
John A. R. Newlands, Chemical News 12, 83 (Aug. 18, 1865)
http://web.lemoyne.edu/~giunta/EA/NEWLANDSann.HTML#newlands4
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Le Tavole Periodiche degli elementi
William Odling (famoso chimico londinese, 1864)
Successore di Michael Faraday, membro e direttore della
Royal Institution di Londra, congressista a Karlsruhe (1860),
sostenitore dell’ipotesi di Avogadro e della definizione
di peso atomico e molecolare data da Cannizzaro.
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Le Tavole Periodiche degli elementi
Gustavus Hinrichs (scienziato ecclettico, 1867)
Si concentrò sugli
spettri di emissione
degli elementi e sulla
posizione delle righe
spettrali e costruì delle
analogie tra peso
atomico e righe
spettrali, producendo
la famosa tavola a
SPIRALE
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Le Tavole Periodiche degli elementi
Julius Lothat Meyer (chimico tedesco, 1864) https://www.sciencehistory.org/historical-
profile/julius-lothar-meyer-and-dmitri-ivanovich-
mendeleev
Criterio di ordinamento:
- Peso atomico
- Proprietà chimiche
Meyer pose
particolare
attenzione ai
volumi atomici, i
punti di fusione, le
densità…
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Le Tavole Periodiche degli elementi
Julius Lothat Meyer
(chimico tedesco, 1864)
La tavola (non pubblicata) del
1868 è molto più accurata di
quella (successiva) di
Mendeleev !!
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La Tavola Periodica di Mendeleev
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Dimitri Mendeleev (chimico russo, 1834-1907)
1869
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La Tavola Periodica di Mendeleev
Anche Mendeleev ebbe inizialmente motivazioni «didattiche»!
La Tavola Periodica di Mendeleev
Dimitri Mendeleev (chimico russo, 1834-1907)
Tavola periodica pubblicata nel 1871.
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La Tavola Periodica degli elementi
Dimitri Mendeleev (chimico russo, 1834-1907) Il valore predittivo della legge periodica e
le previsioni di Mendeleev.
Ma c’era ancora qualche problema…Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La Tavola Periodica degli elementi
Henry Moseley (fisico inglese, 1913)
Definizione del concetto di numero atomico.
Relazione tra numero atomico e frequenze caratteristiche
dell’emissione a Raggi X.
Nel corso della prima metà
del Novecento, nascono le
varie teorie della struttura
dell’atomo, si scoprono gli
isotopi, si scopre la
radioattività, nasce la
meccanica quantistica, e
parte la corsa alla scoperta
degli elementi mancanti !
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Controversie storiche
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
3
5
1925
Ida Tacke e Walter Noddack
Emilio Segrè
Marguerite Perey, 1939
Maria Skłodowska Curie
Lise Meitner
Scoperta del
Radio e del
Polonio
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Elementi naturali o artificiali?
Ufficialmente scoperto in Italia da Emilio Segré e Carlo
Perrier nel 1937, era tra i quattro elementi previsti da
Mendeleev nella sua tavola del 1871, ma le prime
rivendicazioni risalgono alla prima metà dell’800.
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Gli elementi naturali o artificiali?
Date Nomi proposti Scienziati coinvolti Eventi
1827 Polinio Berzelius e Gottfried Wilhelm Osann
Berzelius contesta la scoperta del Poliniodi Osann
1845 Karl Ernst Klaus Polinio ritenuto metallo impuro
1846 Nettunio Rudolph Hermann Scoperta nuovo elemento (poi smentita)
1869 Uralio A. Guyard Presunta scoperta dell’elemento 43
1877 Davyum Sergius Kern Scoperta contestata da A. H. Allen
1911 Canadium A. G. French Rivendicazione non supportata da dati scientifici
1917 Neo-Molibdenum
Gerber Proposta nuovo nome sulla base di ricerche teoriche
1924 Moseleyum Bosanquet e Keely Ricerca estensiva ma che non porta alla scoperta di nessun nuovo elemento
1925 Masurio Walter Noddack e Ida Tacke Presunta scoperta dell’elemento 43
1937 Emilio Segré e Carlo Perrier Scoperta ufficiale
1947 Tecnezio (Tc) Emilio Segré e Wu Assegnazione nome ufficialeValentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Gli elementi naturali o artificiali?
Fu Paneth nel 1947 ad avanzare i primi argomenti a difesa del riconoscimento degli elementi
sintetici, soprattutto in seguito alle nuove tecnologie che permettevano la produzione di nuovi
elementi anche stabili.
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Gli elementi transuranici e la scoperta degli «ultimi» elementi
Il ciclotrone del Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Eric ScerriLa Tavola Periodica, una volta «completata», conserva il suo
valore e il suo significato?
E possiamo pensare che la
«legge periodica» possa
valere ancora per numeri
atomici superiori a 118?
Fino a dove potremo arrivare?
Il futuro della Tavola periodica…
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Oltre alla tavola
periodica
«ufficiale»…
Tavole periodiche alternative...
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Gooch & Walker's
Alexander
Arrangement of
Elements
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Tavole periodiche alternative...
Pawlowski Circular Periodic Table
Linus Pauling
Eric Scerri
La Tavola Periodica è
diventata un «meme»!
Tavola periodica come elemento culturale
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Macha e Orso
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
https://gamejolt.com/games/Elemental-
Escapades/391150
Videogame online sviluppato da EuChemS
https://iupac.org/100/pt-challenge/
Quiz online sviluppato da IUPAC
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Giochiamo con la Tavola Periodica !!!
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Una tavola periodica «didattica»
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
http://www.greenreport.it/news/economia-ecologica/la-geopolitica-
della-tavola-periodica-un-nuovo-modo-di-insegnare-la-chimica/
Monumento alle “terre rare” a Damao, in CinaValentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La geopolitica della Tavola Periodica
Le terre rare
EuChemS Historical Landmarks Award 2018
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La geopolitica della Tavola Periodica
Le terre rare
Ingresso della miniera di elementi delle terre rare presso Ytterby in
Svezia
https://www.atlasobscura.com/places/ytterby-mine
http://espresso.repubblica.it/affari/2018/03/21/news/questi-
17-metalli-rari-decideranno-chi-sara-il-padrone-del-mondo-
1.319822
La geopolitica della Tavola Periodica
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
La geopolitica della Tavola Periodica
La miniera di Baiyunebo, nella Mongolia
Cinese, uno dei luoghi più inquinati al
mondo.
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
https://ilblogdellasci.wordpress.com/2016/07/18/il-recupero-di-terre-rare-una-necessita-crescente/
La geopolitica della Tavola Periodica
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
GRAZIE PER L’ATTENZIONE !!
Divisione di Didattica Chimica
@VDomenici77www.people.unipi.it/valentinadomenici
valentina.domenici@unipi.it
Valentina Domenici, Trieste, 18 settembre 2019
Per approfondimenti:
BLOG «Scientific American»: https://blogs.scientificamerican.com/observations/happy-sesquicentennial-periodic-table/
Sito personale di Eric Scerri: http://ericscerri.com/
Eric Scerri, «Un racconto di sette elementi», Aracne Edizione, 2017.
Marco Ciardi, «Il segreto degli elementi», Hoepli, 2019.
Antonio De Meo, «Il Chimico e l’Alchimista», Editori Riuniti 1981.
Molecole, atomi e struttura della materia: Da Dalton alla meccanica quantistica, di Leonello Paoloniin «La chimica nella scuola», anno XXIX numero speciale, luglio-settembre 2007. (link: https://www.soc.chim.it/riviste/cns/catalogo)
Ilaria Carlone, …, Eleonora Aquilini, Valentina Domenici, «La teoria atomica di Dalton: un percorso didattico per le scuole secondarie di II grado», in LA CHIMICA NELLA SCUOLA, anno XL, n. 5, 2018.
Valentina Domenici, Insegnare e apprendere chimica, Mondadori 2018.