2011 Anno internazionale della chimica
Giorgio Nebbia
Ho davanti una fotografia del 1940: in una strada centrale di New York un cordone di polizia tiene a bada una folla di persone. Appena otto anni prima, in piena crisi economica, la folla sarebbe stata costituita da disoccupati. Quel giorno del 1940 la folla premeva per entrare nei negozi in cui si vendevano le prime calze da donna fatte con una nuova miracolosa fibra sintetica, il nylon.
In otto anni il "nuovo corso" del presidente americano Roosevelt aveva ridato fiducia al paese, rimesso in moto l'economia, spinto l'industria e le università a nuove ricerche, invenzioni e produzioni. In questo clima, nei laboratori scientifici della società DuPont un giovane chimico fece due scoperte rivoluzionarie: la gomma sintetica clorurata, neoprene, e la prima fibra sintetica poliammidica, il nylon.
Purtroppo l'inventore, William Carothers, nato nel 1896, non era riuscito a vedere il successo del suo lavoro; si era infatti suicidato nell'aprile del 1937.
La scoperta del nylon ha alcuni aspetti straordinari: già nei decenni precedenti erano comparse sul mercato delle fibre artificiali, costituite da cellulosa rigenerata o da derivati della cellulosa (i vari tipi di "raion") o da proteine rigenerate. Negli anni trenta era comparsa qualche fibra sintetica, ma di scadente qualità. Carothers abbe l'idea di preparare sinteticamente una fibra che avesse una struttura chimica simile a quella delle proteine che costituiscono la seta e la lana.
Nel 1935 Carothers riuscì, dopo lunghe ricerche teoriche e fondamentali e innumerevoli tentativi, a far combinare uno speciale acido, l'acido adipico, con una speciale ammina, l'esametilendiammina, in modo da ottenere una poliammide con legami simili a quelli che si trovano, appunto, nelle proteine naturali.
La nuova fibra si rivelò una sostanza fuori del comune: aveva la leggerezza della seta e la resistenza dell'acciaio. A differenza di quanto avviene nelle fibre naturali, il cui diametro è sempre uguale, regolato dalla funzione biologica del baco da seta o dalla formazione dei peli nelle pecore, la nuova fibra poteva essere preparata con diametri variabili a piacere: si potevano ottenere fili sottilissimi ben adatti per la fabbricazione di calze da donna, fino a fili più grossi adatti come setole per gli spazzolini da denti o per la produzione di reti o addirittura di cordami.
Il 27 ottobre 1938 la DuPont annunciò la scoperta del nylon, la fibra "fabbricata da carbone, aria e acqua", presentata poi all'esposizione universale di New York del 1939. Poco dopo arrivarono nei negozi le prime calze da donna di nylon, sottili e trasparenti e resistenti alle smagliature, tanto facili e fastidiose nelle calze di seta. L'entusiasmo dei consumatori fu così grande che il nylon diede un contributo anche alla ripresa dell'economia americana.
Il nylon, una delle meraviglie del secolo, scomparve però presto dai negozi: era cominciata la seconda guerra mondiale e tutto il nylon prodotto fu impiegato a fini militari, per realizzare le corde e le calotte dei paracadute, i traini degli alianti che permisero lo sbarco delle truppe anglo-americane in Europa, i cordami delle navi e infiniti altri oggetti. Finita la guerra, ancora una volta il ritorno delle calze di nylon nei negozi fu un segnale della pace e della ripresa della vita.
Straordinaria come quella del nylon fu la storia del suo inventore: diplomato in ragioneria, Carothers si laureò e ottenne un dottorato in chimica nel 1924; insegnò in varie università e nel 1928 gli fu offerto di entrare nell'industria DuPont. Carothers accettò solo a condizione di poter condurre ricerche di base in piena indipendenza e libertà.
Il patto andò bene soprattutto alla DuPont perché le ricerche di Carothers, ancora oggi fondamentali nel campo delle macromolecole, portarono ben presto alla scoperta del neoprene e poi del nylon, inventato nel 1934 e brevettato nel 1936. Nonostante gli onori e i riconoscimenti ricevuti Carothers era sempre scontento e depresso ed ebbe una vita sentimentale travagliata.
A parte la fine prematura del protagonista, la vicenda scientifica di Carothers e delle sue scoperte offre un piccolo spaccato di un tempo di grandi speranze, di coraggio, di voglia di scoprire i segreti della natura e di lungimiranza e successo imprenditoriale. Che di queste doti ci sia bisogno anche oggi ?
giovedì 30 settembre 2010
Linus Pauling (1901-1994) - Persone della chimica
2011 Anno internazionale della chimica
A Linus Pauling (1901-1994) si devono contributi fondamentali nella chimica e nella biologia e una grande lezione di impegno civile per la pace e contro le bombe atomiche.
Nato nell’Oregon, uno degli stati della costa del Pacifico degli Stati Uniti, da una famiglia povera, lavorò per poter studiare e frequentare l’Università dove si diplomò in scienze per passare poi a studiare chimica fisica all’Università della California a Pasadena. I primi successi di Pauling vennero dalle sue ricerche sulla “natura del legame chimico”. Un fondamentale libro con questo nome, fu pubblicato nel 1939 e fu tradotto in italiano subito dopo la Liberazione, alla fine della lunga notte di isolamento internazionale e culturale imposto dal fascismo.
Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it
A Linus Pauling (1901-1994) si devono contributi fondamentali nella chimica e nella biologia e una grande lezione di impegno civile per la pace e contro le bombe atomiche.
Nato nell’Oregon, uno degli stati della costa del Pacifico degli Stati Uniti, da una famiglia povera, lavorò per poter studiare e frequentare l’Università dove si diplomò in scienze per passare poi a studiare chimica fisica all’Università della California a Pasadena. I primi successi di Pauling vennero dalle sue ricerche sulla “natura del legame chimico”. Un fondamentale libro con questo nome, fu pubblicato nel 1939 e fu tradotto in italiano subito dopo la Liberazione, alla fine della lunga notte di isolamento internazionale e culturale imposto dal fascismo.
Georges Claude (1870-1960): un chimico controverso
2011 Anno internazionale della chimica
Giorgio Nebbia
All’inizio li chiamavano “gas nobili” perché non si combinavano con altri elementi chimici, proprio come i re e i nobili non vogliono avere rapporti con i comuni mortali. A dire la verità, col passare del tempo, si è visto che anche i gas nobili, come capita ormai anche ai re e ai nobili, si combinano eccome con elementi meno nobili, dando anzi luogo a curiosi e strani composti. Resta il nome di gas rari perché effettivamente sono presenti in natura in quantità limitate.
Il neo (più comunemente neon) è il secondo dei gas rari che figurano nella tabella di Mendeleev; il primo è l’elio, poi, dopo il neon, seguono l’argo, il cripto, lo xeno e il radon. I primi tre, elio, neon e argo, si trovano in piccole quantità nell’aria. Il gas raro più abbondante è l’argo, presente in ragione di circa 0,93 % in volume nell’atmosfera terrestre, insieme all’azoto (circa 78 %) e all’ossigeno (circa 21 %); segue il neon (appena 0,00181 %), seguito a sua volta dall’elio (0,0005%). Del cripto e dello xeno sono presenti nell’aria minime quantità. Tutti questi gas, attraversati da una corrente elettrica, emettono della luce. Quella del neon è rossa; le scariche elettriche attraverso altri gas generano luci di altri colori.
Giorgio Nebbia
All’inizio li chiamavano “gas nobili” perché non si combinavano con altri elementi chimici, proprio come i re e i nobili non vogliono avere rapporti con i comuni mortali. A dire la verità, col passare del tempo, si è visto che anche i gas nobili, come capita ormai anche ai re e ai nobili, si combinano eccome con elementi meno nobili, dando anzi luogo a curiosi e strani composti. Resta il nome di gas rari perché effettivamente sono presenti in natura in quantità limitate.
Il neo (più comunemente neon) è il secondo dei gas rari che figurano nella tabella di Mendeleev; il primo è l’elio, poi, dopo il neon, seguono l’argo, il cripto, lo xeno e il radon. I primi tre, elio, neon e argo, si trovano in piccole quantità nell’aria. Il gas raro più abbondante è l’argo, presente in ragione di circa 0,93 % in volume nell’atmosfera terrestre, insieme all’azoto (circa 78 %) e all’ossigeno (circa 21 %); segue il neon (appena 0,00181 %), seguito a sua volta dall’elio (0,0005%). Del cripto e dello xeno sono presenti nell’aria minime quantità. Tutti questi gas, attraversati da una corrente elettrica, emettono della luce. Quella del neon è rossa; le scariche elettriche attraverso altri gas generano luci di altri colori.
Giorgio Renato Levi (1895-1965) - Persone della Chimica
2011 Anno internazionale della chimica
Vincenzo Riganti
Giorgio Renato Levi, nato a Ferrara nel 1895, cresce nell’ambiente accademico padovano di Bruni e Sandonnini e con Giuseppe Bruni (1873-1946) si laurea in Chimica nel 1916. Sul suo certificato di laurea non c’è un voto inferiore a trenta.
E’ immediatamente chiamato alle armi e, come chimico, lavora al dinamitificio di Cengio, della società SIPE, nel reparto ricerche. Al termine della guerra continua la sua collaborazione alla SIPE, sviluppando nuovi processi: da ricordare soprattutto quello per la sintesi della benzidina utilizzando l’idrogeno sottoprodotto della preparazione elettrolitica della soda caustica e l’ossido di ferro sottoprodotto della lavorazione dell’anilina. Riveste per un breve periodo le funzioni di direttore del laboratorio ricerche della Società Italica di Rho, occupandosi di coloranti azoici; ma nel 1921 il suo Maestro, Giuseppe Bruni (autore del "Trattato di Chimica Generale e Inorganica" sul quale si sono formate intere generazioni di studenti) lo chiama come assistente al Politecnico di Milano.
Vincenzo Riganti
Giorgio Renato Levi, nato a Ferrara nel 1895, cresce nell’ambiente accademico padovano di Bruni e Sandonnini e con Giuseppe Bruni (1873-1946) si laurea in Chimica nel 1916. Sul suo certificato di laurea non c’è un voto inferiore a trenta.
E’ immediatamente chiamato alle armi e, come chimico, lavora al dinamitificio di Cengio, della società SIPE, nel reparto ricerche. Al termine della guerra continua la sua collaborazione alla SIPE, sviluppando nuovi processi: da ricordare soprattutto quello per la sintesi della benzidina utilizzando l’idrogeno sottoprodotto della preparazione elettrolitica della soda caustica e l’ossido di ferro sottoprodotto della lavorazione dell’anilina. Riveste per un breve periodo le funzioni di direttore del laboratorio ricerche della Società Italica di Rho, occupandosi di coloranti azoici; ma nel 1921 il suo Maestro, Giuseppe Bruni (autore del "Trattato di Chimica Generale e Inorganica" sul quale si sono formate intere generazioni di studenti) lo chiama come assistente al Politecnico di Milano.
Renato Curti Magnani (1908-1981) - Persone della chimica
2011 Anno internazionale della chimica
Vincenzo Riganti
Renato Curti Magnani, ordinario di Merceologia nella Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali dell'Università di Pavia fino al 1979, originario del lodigiano, fu allievo prediletto del prof. Giorgio Renato Levi e lo seguì quando, dalla cattedra di Chimica generale dell'Università di Milano, il Maestro si trasferì a quella dell'Università di Pavia.
Breve fu però la permanenza del prof. Giorgio Renato Levi nell'Università di Pavia: ben presto le inique leggi razziali lo costrinsero a lasciare l'Italia per l'esilio sudamericano. Se il Maestro poté trasferirsi all'estero dignitosamente, lo dovette alle premure dell'Allievo, che si adoperò in mille modi per salvaguardarne i beni e --- dopo la sconfitta del nazifascismo --- lo riaccolse quando fu reintegrato nella cattedra che era stato costretto ad abbandonare.
Ma nel frattempo Renato Curti Magnani non soltanto continuò le ricerche perseguendo ogni nuova tecnica avanzata --- dalla roentgenografia, alla polarografia, alla cromatografia --- ma svolse anche una apprezzata attività come resistente nelle formazioni partigiane dell'Oltrepò pavese.
Dopo la guerra Renato Curti Magnani fu docente di varie discipline chimiche: dalla Chimica analitica, alla Chimica generale, alla Elettrochimica, finché gli fu chiesto di insegnare Merceologia nella nascente Facoltà di Economia e Commercio dell'Università di Pavia. Arricchì la neonata Facoltà apportando ad una disciplina già allora in evoluzione il contributo che gli derivava dalla multiforme attività svolta nelle altre discipline scientifiche, fino a quando fu chiamato a coprire la cattedra di Chimica Merceologica nella Facoltà di Scienze.
Sempre attento ai progressi del pensiero scientifico, utilizzava le nozioni per insegnare un metodo, per stimolare il desiderio di approfondire e di ampliare: in una lunga e feconda carriera didattica, dal primo incarico che gli fu conferito nel 1937 all'ultima lezione cattedratica che tenne nel 1979, in un arco di più di quarant'anni conobbe ed educò migliaia di allievi.
Continuò nel frattempo la ricerca scientifica: ne danno testimonianza le sue pubblicazioni, apparse su riviste nazionali ed internazionali, molte delle quali precorritrici e anticipatrici di successivi importanti sviluppi, dalle misure dielettriche sulle soluzioni di iodio in benzene, alle ricerche roentgenografiche sui carboni colloidali, alle cromatografie sugli stereoisomeri che apparvero sul Journal of the American Chemical Society all'inizio degli anni '50, fino alle successive ricerche indirizzate a temi merceologici e tecnologici di notevole rilievo.
Mi piace ricordare che le sue ultime pubblicazioni della seconda metà degli anni '70 toccano temi quali la qualità delle acque di superficie ed il restauro delle strutture monumentali, ancor oggi attuali e vivi, a testimonianza della sua acuta sensibilità non soltanto di ricercatore nel settore della chimica merceologica ma anche di naturalista e di cultore d'arte. Egli difatti non limitò la sua attività allo specifico campo disciplinare della Chimica merceologica ma fu cultore attento e preparato delle discipline musicali, autore di volumi storici, colse meritati successi nello sci e nella motonautica, militò attivamente nella Resistenza.
Anche in questo sta il suo insegnamento: ci ha mostrato che l'uomo è veramente tale solo se è aperto a tutti gli orizzonti della vita.
Vincenzo Riganti
Renato Curti Magnani, ordinario di Merceologia nella Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali dell'Università di Pavia fino al 1979, originario del lodigiano, fu allievo prediletto del prof. Giorgio Renato Levi e lo seguì quando, dalla cattedra di Chimica generale dell'Università di Milano, il Maestro si trasferì a quella dell'Università di Pavia.
Breve fu però la permanenza del prof. Giorgio Renato Levi nell'Università di Pavia: ben presto le inique leggi razziali lo costrinsero a lasciare l'Italia per l'esilio sudamericano. Se il Maestro poté trasferirsi all'estero dignitosamente, lo dovette alle premure dell'Allievo, che si adoperò in mille modi per salvaguardarne i beni e --- dopo la sconfitta del nazifascismo --- lo riaccolse quando fu reintegrato nella cattedra che era stato costretto ad abbandonare.
Ma nel frattempo Renato Curti Magnani non soltanto continuò le ricerche perseguendo ogni nuova tecnica avanzata --- dalla roentgenografia, alla polarografia, alla cromatografia --- ma svolse anche una apprezzata attività come resistente nelle formazioni partigiane dell'Oltrepò pavese.
Dopo la guerra Renato Curti Magnani fu docente di varie discipline chimiche: dalla Chimica analitica, alla Chimica generale, alla Elettrochimica, finché gli fu chiesto di insegnare Merceologia nella nascente Facoltà di Economia e Commercio dell'Università di Pavia. Arricchì la neonata Facoltà apportando ad una disciplina già allora in evoluzione il contributo che gli derivava dalla multiforme attività svolta nelle altre discipline scientifiche, fino a quando fu chiamato a coprire la cattedra di Chimica Merceologica nella Facoltà di Scienze.
Sempre attento ai progressi del pensiero scientifico, utilizzava le nozioni per insegnare un metodo, per stimolare il desiderio di approfondire e di ampliare: in una lunga e feconda carriera didattica, dal primo incarico che gli fu conferito nel 1937 all'ultima lezione cattedratica che tenne nel 1979, in un arco di più di quarant'anni conobbe ed educò migliaia di allievi.
Continuò nel frattempo la ricerca scientifica: ne danno testimonianza le sue pubblicazioni, apparse su riviste nazionali ed internazionali, molte delle quali precorritrici e anticipatrici di successivi importanti sviluppi, dalle misure dielettriche sulle soluzioni di iodio in benzene, alle ricerche roentgenografiche sui carboni colloidali, alle cromatografie sugli stereoisomeri che apparvero sul Journal of the American Chemical Society all'inizio degli anni '50, fino alle successive ricerche indirizzate a temi merceologici e tecnologici di notevole rilievo.
Mi piace ricordare che le sue ultime pubblicazioni della seconda metà degli anni '70 toccano temi quali la qualità delle acque di superficie ed il restauro delle strutture monumentali, ancor oggi attuali e vivi, a testimonianza della sua acuta sensibilità non soltanto di ricercatore nel settore della chimica merceologica ma anche di naturalista e di cultore d'arte. Egli difatti non limitò la sua attività allo specifico campo disciplinare della Chimica merceologica ma fu cultore attento e preparato delle discipline musicali, autore di volumi storici, colse meritati successi nello sci e nella motonautica, militò attivamente nella Resistenza.
Anche in questo sta il suo insegnamento: ci ha mostrato che l'uomo è veramente tale solo se è aperto a tutti gli orizzonti della vita.
Dmitri Mendeleev (1834-1907) - Persone della chimica
2011 Anno internazionale della Chimica
Giorgio Nebbia
Poche persone nella storia della cultura occupano una posizione così rilevante come Dimitri Mendeleev (1834-1907), il chimico russo che scoprì e divulgò una delle più straordinarie proprietà della materia, la regolarità del comportamento degli atomi. La scoperta di quella che oggi di chiama “Tabella di Mendeleev" aprì nuovi orizzonti alla conoscenza del mondo ed è dovuta a un grande scienziato che fu anche un personaggio pittoresco.
Nato in Siberia nel 1834, si trasferì da ragazzo a Mosca e studiò a Pietroburgo --- la leggendaria Leningrado del periodo sovietico, la città martire che fermò l’avanzata nazista verso oriente e resistette ad un assedio durato mille giorni, ora chiamata San Pietroburgo. Mendeleev continuò e approfondì gli studi di chimica nei laboratori chimici europei più famosi, in Francia e in Germania.
Nel 1866, a 32 anni, diventò professore universitario di chimica e tre anni dopo, nel 1869, pubblicò la prima edizione della tavola periodica degli elementi. Alla base di questa scoperta sta una visione illuministica: l'idea che le faccende della natura dovessero essere disposte "in ordine". Che ci fosse un ordine anche nelle proprietà degli elementi che compongono tutta la materia ? Per tentare una risposta a questa domanda Mendeleev cominciò a disporre, sulla carta, gli elementi noti in quel tempo, una sessantina, in ordine di peso atomico crescente.
Il peso atomico è un numero che indica di quante volte un atomo pesa più di un atomo di idrogeno, il cui peso atomico è preso (praticamente) uguale ad uno. Mendeleev dispose così, in una riga orizzontale, uno dopo l'altro, l'idrogeno (simbolo H; peso atomico 1), il litio (Li; 7), il berillio (Be; 9), il boro (B; 7), il carbonio (C; 12), l'azoto (N; 14), l'ossigeno (O; 16), il fluoro (F; 19).
L'elemento successivo era il sodio (Na; peso atomico 23), il cui comportamento chimico è simile a quello del litio. Mendeleev cominciò, così un'altra riga orizzontale, sempre disponendo gli atomi in ordine di peso atomico crescente e mettendo ciascun atomo nella casella sottostante l'atomo precedente dotato di comportamento simile. Dopo il sodio veniva il magnesio (Mg; 24) che ha comportamento simile a quello del berillio; l'alluminio (Al; 27), chimicamente simile al boro. Seguiva poi il silicio (Si; 28), che stava bene in colonna sotto il carbonio; il fosforo (P; 31) simile all'azoto; lo zolfo (S; 32), simile all'ossigeno; e il cloro (Cl; 35) simile al fluoro.
L'elemento successivo, in ordine di peso, era il potassio (K; 39) che Mendeleev potè sistemare convenientemente all'inizio di una terza riga orizzontale, in colonna sotto il litio e il sodio che hanno comportamento chimico simile a quello del potassio. Veniva poi il calcio (Ca; 40) che andava bene sotto il berillio e il magnesio.
A questo punto Mendeleev incontrò una serie di elementi con proprietà che non si erano ancora incontrate. Dovette allora predisporre, dopo due righe "corte", alcune righe "lunghe", ma il principio della periodicità delle caratteristiche chimiche continuava, in maniera soprendente, ad essere rispettato.
Continuando con questo criterio Mendeleev sistemò i 63 atomi che conosceva nel 1869; se non trovava al posto giusto l'atomo giusto lasciava vuota una casella e andava avanti. Nella edizione inglese del suo "Trattato di chimica", pubblicata nel 1891, figurano 65 elementi, con molti “vuoti”. Per esempio c’era una casella vuota fra il molibdeno (Mo) e il rutenio (Ru); se si osserva una tabella moderna si vede che oggi tale casella è occupata dal tecnezio (Tc), un elemento radioattivo, per inciso il primo elemento prodotto artificialmente con reazioni nucleari nel 1937 da Segrè; le sue proprietà corrispondono esattamente a quelle degli altri elementi della colonna in cui si colloca.
Mendeleev non conosceva i gas rari, o gas nobili: fra l'idrogeno (H) e il litio (Li) c'e' un altro elemento, l'elio (simbolo He), con peso atomico 4, il primo dei gas rari; il secondo gas raro, il neon (Ne), con il suo peso atomico 20 trova posto perfettamente nella casella sotto quella dell’elio, fra il fluoro e il sodio.
Nel 1935 gli elementi noti erano diventati 92; l'ultimo era l'uranio (U) che già Mendeleev conosceva. Con le reazioni nucleari sono stati preparati vari elementi artificiali di peso atomico superiore a quello dell'uranio, o transuranici. Giustamente a uno di questi, scoperto nel 1955, è stato dato il nome di "mendelevio" (simbolo Mv; peso atomico 256), in onore del chimico russo. Inutile dire che anche i transuranici presentano proprietà chimiche del tutto rispettose del principio di periodicità, rispetto agli elementi delle righe precedenti.
Tutto questo è ormai patrimonio della nostra cultura e anche i ragazzi che studiano qualche elemento di chimica nelle scuole medie conoscono bene la "Tabella di Mendeleev". Il riconoscimento della scoperta non fu, però, né rapido né facile. La scoperta fu accolta infatti con scetticismo e la sua importanza fu riconosciuta soltanto perché, nel corso degli anni settanta dell’Ottocento, furono identificati e analizzati vari nuovi elementi che si collocavano perfettamente nelle caselle lasciate vuote nella prima edizione della "tabella".
Questa verifica della validità della sua intuizione assicurò a Mendeleev una celebrità mondiale e, nel 1906, il premio Nobel per la chimica. Nonostante la celebrità, la vita del grande scienziato fu abbastanza agitata; Mendeleev fu anche un progressista e un contestatore. La Russia zarista ebbe un suo 'sessantotto' di contestazione universitaria e Mendeleev fu sempre dalla parte degli studenti, insieme ai quali fu arrestato dalla polizia durante una manifestazione.
Mendeleev viaggiava in ferrovia in terza classe per stare in mezzo al popolo e capirne i problemi. Si tagliava i capelli e la barba una volta all'anno; quando lo zar --- che era un tiranno, ma rispettava gli scienziati --- lo invitò a corte, gli addetti al cerimoniale chiesero a Mendeleev di mettersi un po' in ordine i capelli. Il grande chimico rispose che o lo zar lo riceveva così com'era, oppure sarebbe rimasto a casa propria. E la ebbe vinta.
All'esempio di indipendenza e di rigore morale si accompagnavano felici doti di sperimentatore, di docente e di divulgatore. Un suo trattato: "Principi di chimica", ebbe molte edizioni e fu tradotto in molte lingue contribuendo a diffondere la fama dell'autore e della scienza russa. Alcuni anni fa nei paesi civili il 150° anniversario della nascita di Mendeleev è stato celebrato con l'emissione di francobolli, con manifestazioni popolari, con trasmissioni televisive. In Italia niente. Per curiosità ho esplorato gli elenchi stradali delle grandi città per vedere se almeno una di queste avesse dedicato una strada a Dimitri Mendeleev.
Macché. E poi ci lamentiamo della crisi della chimica in Italia !
Giorgio Nebbia
Poche persone nella storia della cultura occupano una posizione così rilevante come Dimitri Mendeleev (1834-1907), il chimico russo che scoprì e divulgò una delle più straordinarie proprietà della materia, la regolarità del comportamento degli atomi. La scoperta di quella che oggi di chiama “Tabella di Mendeleev" aprì nuovi orizzonti alla conoscenza del mondo ed è dovuta a un grande scienziato che fu anche un personaggio pittoresco.
Nato in Siberia nel 1834, si trasferì da ragazzo a Mosca e studiò a Pietroburgo --- la leggendaria Leningrado del periodo sovietico, la città martire che fermò l’avanzata nazista verso oriente e resistette ad un assedio durato mille giorni, ora chiamata San Pietroburgo. Mendeleev continuò e approfondì gli studi di chimica nei laboratori chimici europei più famosi, in Francia e in Germania.
Nel 1866, a 32 anni, diventò professore universitario di chimica e tre anni dopo, nel 1869, pubblicò la prima edizione della tavola periodica degli elementi. Alla base di questa scoperta sta una visione illuministica: l'idea che le faccende della natura dovessero essere disposte "in ordine". Che ci fosse un ordine anche nelle proprietà degli elementi che compongono tutta la materia ? Per tentare una risposta a questa domanda Mendeleev cominciò a disporre, sulla carta, gli elementi noti in quel tempo, una sessantina, in ordine di peso atomico crescente.
Il peso atomico è un numero che indica di quante volte un atomo pesa più di un atomo di idrogeno, il cui peso atomico è preso (praticamente) uguale ad uno. Mendeleev dispose così, in una riga orizzontale, uno dopo l'altro, l'idrogeno (simbolo H; peso atomico 1), il litio (Li; 7), il berillio (Be; 9), il boro (B; 7), il carbonio (C; 12), l'azoto (N; 14), l'ossigeno (O; 16), il fluoro (F; 19).
L'elemento successivo era il sodio (Na; peso atomico 23), il cui comportamento chimico è simile a quello del litio. Mendeleev cominciò, così un'altra riga orizzontale, sempre disponendo gli atomi in ordine di peso atomico crescente e mettendo ciascun atomo nella casella sottostante l'atomo precedente dotato di comportamento simile. Dopo il sodio veniva il magnesio (Mg; 24) che ha comportamento simile a quello del berillio; l'alluminio (Al; 27), chimicamente simile al boro. Seguiva poi il silicio (Si; 28), che stava bene in colonna sotto il carbonio; il fosforo (P; 31) simile all'azoto; lo zolfo (S; 32), simile all'ossigeno; e il cloro (Cl; 35) simile al fluoro.
L'elemento successivo, in ordine di peso, era il potassio (K; 39) che Mendeleev potè sistemare convenientemente all'inizio di una terza riga orizzontale, in colonna sotto il litio e il sodio che hanno comportamento chimico simile a quello del potassio. Veniva poi il calcio (Ca; 40) che andava bene sotto il berillio e il magnesio.
A questo punto Mendeleev incontrò una serie di elementi con proprietà che non si erano ancora incontrate. Dovette allora predisporre, dopo due righe "corte", alcune righe "lunghe", ma il principio della periodicità delle caratteristiche chimiche continuava, in maniera soprendente, ad essere rispettato.
Continuando con questo criterio Mendeleev sistemò i 63 atomi che conosceva nel 1869; se non trovava al posto giusto l'atomo giusto lasciava vuota una casella e andava avanti. Nella edizione inglese del suo "Trattato di chimica", pubblicata nel 1891, figurano 65 elementi, con molti “vuoti”. Per esempio c’era una casella vuota fra il molibdeno (Mo) e il rutenio (Ru); se si osserva una tabella moderna si vede che oggi tale casella è occupata dal tecnezio (Tc), un elemento radioattivo, per inciso il primo elemento prodotto artificialmente con reazioni nucleari nel 1937 da Segrè; le sue proprietà corrispondono esattamente a quelle degli altri elementi della colonna in cui si colloca.
Mendeleev non conosceva i gas rari, o gas nobili: fra l'idrogeno (H) e il litio (Li) c'e' un altro elemento, l'elio (simbolo He), con peso atomico 4, il primo dei gas rari; il secondo gas raro, il neon (Ne), con il suo peso atomico 20 trova posto perfettamente nella casella sotto quella dell’elio, fra il fluoro e il sodio.
Nel 1935 gli elementi noti erano diventati 92; l'ultimo era l'uranio (U) che già Mendeleev conosceva. Con le reazioni nucleari sono stati preparati vari elementi artificiali di peso atomico superiore a quello dell'uranio, o transuranici. Giustamente a uno di questi, scoperto nel 1955, è stato dato il nome di "mendelevio" (simbolo Mv; peso atomico 256), in onore del chimico russo. Inutile dire che anche i transuranici presentano proprietà chimiche del tutto rispettose del principio di periodicità, rispetto agli elementi delle righe precedenti.
Tutto questo è ormai patrimonio della nostra cultura e anche i ragazzi che studiano qualche elemento di chimica nelle scuole medie conoscono bene la "Tabella di Mendeleev". Il riconoscimento della scoperta non fu, però, né rapido né facile. La scoperta fu accolta infatti con scetticismo e la sua importanza fu riconosciuta soltanto perché, nel corso degli anni settanta dell’Ottocento, furono identificati e analizzati vari nuovi elementi che si collocavano perfettamente nelle caselle lasciate vuote nella prima edizione della "tabella".
Questa verifica della validità della sua intuizione assicurò a Mendeleev una celebrità mondiale e, nel 1906, il premio Nobel per la chimica. Nonostante la celebrità, la vita del grande scienziato fu abbastanza agitata; Mendeleev fu anche un progressista e un contestatore. La Russia zarista ebbe un suo 'sessantotto' di contestazione universitaria e Mendeleev fu sempre dalla parte degli studenti, insieme ai quali fu arrestato dalla polizia durante una manifestazione.
Mendeleev viaggiava in ferrovia in terza classe per stare in mezzo al popolo e capirne i problemi. Si tagliava i capelli e la barba una volta all'anno; quando lo zar --- che era un tiranno, ma rispettava gli scienziati --- lo invitò a corte, gli addetti al cerimoniale chiesero a Mendeleev di mettersi un po' in ordine i capelli. Il grande chimico rispose che o lo zar lo riceveva così com'era, oppure sarebbe rimasto a casa propria. E la ebbe vinta.
All'esempio di indipendenza e di rigore morale si accompagnavano felici doti di sperimentatore, di docente e di divulgatore. Un suo trattato: "Principi di chimica", ebbe molte edizioni e fu tradotto in molte lingue contribuendo a diffondere la fama dell'autore e della scienza russa. Alcuni anni fa nei paesi civili il 150° anniversario della nascita di Mendeleev è stato celebrato con l'emissione di francobolli, con manifestazioni popolari, con trasmissioni televisive. In Italia niente. Per curiosità ho esplorato gli elenchi stradali delle grandi città per vedere se almeno una di queste avesse dedicato una strada a Dimitri Mendeleev.
Macché. E poi ci lamentiamo della crisi della chimica in Italia !
Marie Curie (1867-1934) - Persone della chimica
2011 Anno internazionale della Chimica
Giorgio Nebbia
Immaginate un capannone col tetto dalla copertura sconnessa che lascia passare la pioggia, e immaginate un mucchio di terra scura per terra, e immaginate un bancone e una giovane donna, laureata in fisica e in matematica, che, al caldo e al freddo, passa le sue giornate a trattare quella terra scura a venti chili per volta, con acidi, e a filtrare e a ridisciogliere i residui con altri acidi ancora. E immaginate suo marito, un giovane professore di fisica che, accanto a lei, controlla ogni frazione di materiale separato con un apparecchio (di sua invenzione) che misura la presenza dei “raggi” che provocano una scarica elettrica fra due elettrodi. Raggi simili a quelli emessi dall’uranio e dal torio.
Siamo a Parigi, più di un secolo fa. La giovane fisica, di origine polacca (si chiamava Marie Sklodowska, sposata Curie), aveva osservato che un minerale di uranio, la pechblenda, emanava i misteriosi ”raggi dell’uranio” in quantità molto maggiore di quanto potesse essere giustificato dal suo contenuto di uranio: era come se nel minerale fosse presente un altro elemento molto più attivo dell’uranio stesso.
Maria e il marito Pierre Curie (1859-1906), dopo un gran numero di separazioni, nel giugno del 1898 poterono riferire di aver identificato un nuovo elemento chimico molto attivo, con proprietà chimiche simili a quelle del bismuto. “Suggeriamo”, scrissero nella loro pubblicazione, “che il nuovo elemento sia chiamato ‘polonio’ dal nome del paese di origine di uno di noi”. Dopo altri sei mesi di lavoro poterono descrivere l’esistenza di un altro elemento ancora, che emanava i raggi dell’uranio con una intensità un milione di volte superiore a quella dell’uranio, con comportamento chimico simile a quello del bario, e chiamarono la nuova sostanza “radio” e il fenomeno “radioattività”.
Per accertare la natura delle nuove sostanze i Curie riuscirono a farsi regalare, e in parte comprarono di tasca propria, alcune tonnellate di scorie residue delle miniere di pechblenda di Joachimsthal in Boemia (oggi Jachymov, nella Repubblica Ceca). Finalmente nel 1903 Marie Curie riuscì ad isolare cento milligrammi di cloruro di radio puro, e tale ricerca fu l’argomento della sua tesi di laurea in chimica.
Ben presto fu scoperto che il radio era prezioso per la cura dei tumori; una troppo lunga esposizione, però, provocava ferite e tumori. “Il raggio che uccide e risana” --- era il titolo di un romanzo popolare del tempo --- destò un’enorme impressione nell’opinione pubblica, in tutto il mondo.
I Curie si rifiutarono di brevettare il procedimento di preparazione del radio che fu ben presto fabbricato su scala commerciale. Il governo austriaco, di cui allora Joachimsthal faceva parte, vietò le esportazioni della pechblenda che si trovava nel suo territorio e si mise a estrarre il radio sul posto; quasi contemporaneamente il radio fu prodotto in Francia, negli Stati Uniti, in Svezia. Ma, al di là delle applicazioni pratiche, le scoperte dei coniugi Curie aprirono le porte alla comprensione della natura dell’atomo e del suo nucleo, alla radioattività artificiale, alla fissione e alla fusione nucleare, insomma al mondo moderno.
Altrettanto romanzesca quanto la storia del radio è la vita entusiasmante e drammatica di Marie Curie. In pochi anni diventò nota in Francia e in tutto il mondo ma, nonostante la celebrità, i Curie non solo non diventarono ricchi, ma dovettero fare i conti con ristrettezze economiche alleviate solo in parte dall’assegnazione, nel 1903, del premio Nobel per la fisica. Nello stesso anno 1903 Pierre Curie fu proposto per la Legion d’Onore, la massima onoreficenza francese, ma replicò che gli occorrevano non medaglie, ma piuttosto un buon laboratorio in cui continuare le sue ricerche. Pierre Curie morì a Parigi, investito da un carro a cavalli, nel 1906 e Marie rimase vedova a 38 anni con due bambine, Irene (1897-1956,che avrebbe ottenuto il premio Nobel per la fisica nel 1935 col marito Frederic Joliot (1900-1958) per la scoperta della radioattività artificiale) e Eva (1904-), a cui si deve una bella biografia della madre, pubblicata nel 1937 e tradotta anche in italiano.
Nonostante l’impegno familiare e l’insegnamento, Marie Curie continuò le ricerche sulla separazione, purificazione e le proprietà del radio, che le valsero nel 1911 un secondo premio Nobel, questa volta per la chimica. Il successo, quale mai una donna, e una straniera per di più, aveva raggiunto, destò, come spesso capita, gelosie e invidie e la Curie fu al centro di una campagna denigratoria: dapprima fu accusata di essere ebrea, proprio negli anni in cui la Francia era travolta da una ondata di antisemitismo, culminata nel caso Dreyfus, poi di essere l’amante del collega Langevin, un fisico anche lui. Queste accuse le preclusero l’elezione, che sarebbe stata ben meritata, all’Accademia di Francia.
Eppure Marie Curie rimase fedele al suo impegno di studiosa, di madre e al suo altruismo: durante la prima guerra mondiale (1914-1919) organizzò delle unità mobili dotate di apparecchi per raggi X che permettevano, nelle vicinanze del fronte, di identificare rapidamente e con sicurezza le ferite dei soldati. Marie stessa, con la figlia Irene diciottenne, guidava uno dei laboratori mobili.
Nel 1918, alla fine della guerra, Marie Curie potè finalmente entrare nel nuovo Istituto del radio di Parigi, tanto desiderato, dove aveva a disposizione laboratori adeguati, anche se l’Istituto era dotato soltanto di una piccolissima quantità, un solo grammo, del radio necessario per le sue ricerche, quando la produzione mondiale del prezioso e costoso elemento, da lei scoperto, ammontava ormai a vari chilogrammi.
Una giornalista americana organizzò allora, nel 1926, un viaggio che portò Marie Curie, già malata, in numerose città e università americane dove tenne faticosamente varie conferenze e fu accolta entusiasticamente come “la donna del radio”. Come premio per tanta fatica riuscì a raccogliere i fondi per acquistare due grammi di radio per il suo Istituto.
La leucemia provocata dal contatto, per trent’anni, con tanto materiale radioattivo uccise Marie Curie nel 1934. Per iniziativa del presidente francese Mitterrand, nel 1995 le sue ceneri, insieme a quelle del marito Pierre, furono portate nel Pantheon, il tempio della gloria della Francia. Credo che ogni fisico, ogni chimico, ogni studioso, ogni donna, direi, dovrebbero essere orgogliosi di avere qualcosa in comune con una persona come Marie Curie. Vorrei che la sua passione e la sua storia umana, più che la speranza di cattedre, stipendi, onori e interviste televisive, spingessero un numero crescente di giovani studiosi ad esplorare il mondo della natura con lo stesso disinteresse, premessa essenziale per le scoperte capaci di alleviare il dolore dell’umanità.
Giorgio Nebbia
Immaginate un capannone col tetto dalla copertura sconnessa che lascia passare la pioggia, e immaginate un mucchio di terra scura per terra, e immaginate un bancone e una giovane donna, laureata in fisica e in matematica, che, al caldo e al freddo, passa le sue giornate a trattare quella terra scura a venti chili per volta, con acidi, e a filtrare e a ridisciogliere i residui con altri acidi ancora. E immaginate suo marito, un giovane professore di fisica che, accanto a lei, controlla ogni frazione di materiale separato con un apparecchio (di sua invenzione) che misura la presenza dei “raggi” che provocano una scarica elettrica fra due elettrodi. Raggi simili a quelli emessi dall’uranio e dal torio.
Siamo a Parigi, più di un secolo fa. La giovane fisica, di origine polacca (si chiamava Marie Sklodowska, sposata Curie), aveva osservato che un minerale di uranio, la pechblenda, emanava i misteriosi ”raggi dell’uranio” in quantità molto maggiore di quanto potesse essere giustificato dal suo contenuto di uranio: era come se nel minerale fosse presente un altro elemento molto più attivo dell’uranio stesso.
Maria e il marito Pierre Curie (1859-1906), dopo un gran numero di separazioni, nel giugno del 1898 poterono riferire di aver identificato un nuovo elemento chimico molto attivo, con proprietà chimiche simili a quelle del bismuto. “Suggeriamo”, scrissero nella loro pubblicazione, “che il nuovo elemento sia chiamato ‘polonio’ dal nome del paese di origine di uno di noi”. Dopo altri sei mesi di lavoro poterono descrivere l’esistenza di un altro elemento ancora, che emanava i raggi dell’uranio con una intensità un milione di volte superiore a quella dell’uranio, con comportamento chimico simile a quello del bario, e chiamarono la nuova sostanza “radio” e il fenomeno “radioattività”.
Per accertare la natura delle nuove sostanze i Curie riuscirono a farsi regalare, e in parte comprarono di tasca propria, alcune tonnellate di scorie residue delle miniere di pechblenda di Joachimsthal in Boemia (oggi Jachymov, nella Repubblica Ceca). Finalmente nel 1903 Marie Curie riuscì ad isolare cento milligrammi di cloruro di radio puro, e tale ricerca fu l’argomento della sua tesi di laurea in chimica.
Ben presto fu scoperto che il radio era prezioso per la cura dei tumori; una troppo lunga esposizione, però, provocava ferite e tumori. “Il raggio che uccide e risana” --- era il titolo di un romanzo popolare del tempo --- destò un’enorme impressione nell’opinione pubblica, in tutto il mondo.
I Curie si rifiutarono di brevettare il procedimento di preparazione del radio che fu ben presto fabbricato su scala commerciale. Il governo austriaco, di cui allora Joachimsthal faceva parte, vietò le esportazioni della pechblenda che si trovava nel suo territorio e si mise a estrarre il radio sul posto; quasi contemporaneamente il radio fu prodotto in Francia, negli Stati Uniti, in Svezia. Ma, al di là delle applicazioni pratiche, le scoperte dei coniugi Curie aprirono le porte alla comprensione della natura dell’atomo e del suo nucleo, alla radioattività artificiale, alla fissione e alla fusione nucleare, insomma al mondo moderno.
Altrettanto romanzesca quanto la storia del radio è la vita entusiasmante e drammatica di Marie Curie. In pochi anni diventò nota in Francia e in tutto il mondo ma, nonostante la celebrità, i Curie non solo non diventarono ricchi, ma dovettero fare i conti con ristrettezze economiche alleviate solo in parte dall’assegnazione, nel 1903, del premio Nobel per la fisica. Nello stesso anno 1903 Pierre Curie fu proposto per la Legion d’Onore, la massima onoreficenza francese, ma replicò che gli occorrevano non medaglie, ma piuttosto un buon laboratorio in cui continuare le sue ricerche. Pierre Curie morì a Parigi, investito da un carro a cavalli, nel 1906 e Marie rimase vedova a 38 anni con due bambine, Irene (1897-1956,che avrebbe ottenuto il premio Nobel per la fisica nel 1935 col marito Frederic Joliot (1900-1958) per la scoperta della radioattività artificiale) e Eva (1904-), a cui si deve una bella biografia della madre, pubblicata nel 1937 e tradotta anche in italiano.
Nonostante l’impegno familiare e l’insegnamento, Marie Curie continuò le ricerche sulla separazione, purificazione e le proprietà del radio, che le valsero nel 1911 un secondo premio Nobel, questa volta per la chimica. Il successo, quale mai una donna, e una straniera per di più, aveva raggiunto, destò, come spesso capita, gelosie e invidie e la Curie fu al centro di una campagna denigratoria: dapprima fu accusata di essere ebrea, proprio negli anni in cui la Francia era travolta da una ondata di antisemitismo, culminata nel caso Dreyfus, poi di essere l’amante del collega Langevin, un fisico anche lui. Queste accuse le preclusero l’elezione, che sarebbe stata ben meritata, all’Accademia di Francia.
Eppure Marie Curie rimase fedele al suo impegno di studiosa, di madre e al suo altruismo: durante la prima guerra mondiale (1914-1919) organizzò delle unità mobili dotate di apparecchi per raggi X che permettevano, nelle vicinanze del fronte, di identificare rapidamente e con sicurezza le ferite dei soldati. Marie stessa, con la figlia Irene diciottenne, guidava uno dei laboratori mobili.
Nel 1918, alla fine della guerra, Marie Curie potè finalmente entrare nel nuovo Istituto del radio di Parigi, tanto desiderato, dove aveva a disposizione laboratori adeguati, anche se l’Istituto era dotato soltanto di una piccolissima quantità, un solo grammo, del radio necessario per le sue ricerche, quando la produzione mondiale del prezioso e costoso elemento, da lei scoperto, ammontava ormai a vari chilogrammi.
Una giornalista americana organizzò allora, nel 1926, un viaggio che portò Marie Curie, già malata, in numerose città e università americane dove tenne faticosamente varie conferenze e fu accolta entusiasticamente come “la donna del radio”. Come premio per tanta fatica riuscì a raccogliere i fondi per acquistare due grammi di radio per il suo Istituto.
La leucemia provocata dal contatto, per trent’anni, con tanto materiale radioattivo uccise Marie Curie nel 1934. Per iniziativa del presidente francese Mitterrand, nel 1995 le sue ceneri, insieme a quelle del marito Pierre, furono portate nel Pantheon, il tempio della gloria della Francia. Credo che ogni fisico, ogni chimico, ogni studioso, ogni donna, direi, dovrebbero essere orgogliosi di avere qualcosa in comune con una persona come Marie Curie. Vorrei che la sua passione e la sua storia umana, più che la speranza di cattedre, stipendi, onori e interviste televisive, spingessero un numero crescente di giovani studiosi ad esplorare il mondo della natura con lo stesso disinteresse, premessa essenziale per le scoperte capaci di alleviare il dolore dell’umanità.
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