Quella bizzarra fabbrica cosmica. Il caso della tavola periodica degli elementi e della loro origine

Quella bizzarra fabbrica cosmica. Il caso della tavola periodica degli elementi e della loro origine

Il chimico russo Dmitrij Ivanovič Mendeleev realizzò un sistema di classificazione degli elementi che nel corso del tempo subì svariate variazione. Nel 1869 pubblicò, infatti, la tavola periodica degli elementi che, tenendo conto del peso atomico e delle proprietà chimiche, ordina e raggruppa gli elementi. Mentre nel 1871 Mendeleev diede anche accurate predizioni sugli elementi mancanti che sarebbero dovuti esistere, mediante un’aggiornamento della tavola periodica. Questi vuoti furono riempiti man mano che nuovi elementi venivano scoperti e, già con la scoperta dei cosiddetti gas nobili, si dovette aggiungere un ottavo gruppo. Ma da dove derivano tali elementi?

La zona scura che circonda l'atomo di Elio è un esempio di orbitale sferico. Vi è rappresentato anche il nucleo, con i protoni in rosa e i neutroni in porpora.
La zona scura che circonda l’atomo di Elio è un esempio di orbitale sferico. Vi è rappresentato anche il nucleo, con i protoni in rosa e i neutroni in porpora.

Innanzitutto si individua nel ciclo di vita delle stelle l’origine degli elementi chimici presenti nell’Universo. All’interno di questi corpi celesti, infatti, hanno luogo delle reazioni nucleari che avvicinano più nuclei atomici per generarne altri, ma, quando cessa il carburante della stella, segue un suo collasso gravitazionale. Questo meccanismo innesca successive fusioni nucleari in grado di formare elementi più pesanti che, fino al californio, si trovano in natura.

Talvolta invece si ottengono elementi chimici artificialmente, come hanno fatto gli scienziati del Joint Institute for Nuclear Research che ha sede a Dubna e del Lawrence Livermore National Laboratory situato a Livermore che, bombardando dell’americio con del calcio, produssero quattro atomi di moscovio decaduti in nihonio (termine Giapponese che significa terra del sole nascente), un metallo di post-transizione con l’emivita, ovvero il tempo di dimezzamento, di circa 1,2 secondi. Mesi dopo, attraverso una reazione di fusione fredda tra il bismuto-209 e lo zinco-70, un gruppo di scienziati del RIKEN guidati dal professor Kosuke Morita ha ottenuto un atomo di 278Nh. È stato inoltre scoperto un altro metallo di post-transizione già nominato in precedenza, il moscovio (dal nome della regione dove ha sede il succitato istituto Russo), un nuovo alogeno, il tennessinio (il cui nome deriva dallo Stato del Tennessee, dove si trova il Laboratorio di Oak Ridge della Vanderbilt University) e, in fine, un nuovo gas nobile, l’oganessio (il cui nome è dedicato invece al professor Yuri Tsolakovich Oganessian).

Tuttavia il numero di elementi possibili non è conosciuto. La tavola periodica potrebbe finire dopo l’isola di stabilità con centro l’elemento 126, oppure potrebbe concludersi con l’elemento 128, 137, 155 o 173, quest’ultimo secondo calcoli che tengono conto dell’energia di legame che nel caso dell’atomo corrisponde alla sua energia di ionizzazione. Ma, stando al modello atomico proposto dal fisico danese Niels Henrik David Bohr, elementi con numero atomico maggiore di 137 non potrebbero esistere, poiché un elemento del genere avrebbe bisogno di un elettrone che viaggi a velocità superluminale sul primo orbitale sferico. Altri problemi si riscontrano con l’equazione d’onda formulata dal fisico e matematico britannico Paul Adrien Maurice Dirac. Ma questa è tutta un’altra avventura.

Giovanni Cozzolongo

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