1. Forse ricorderai la Tavola Periodica degli Elementi come uno squallido grafico sul muro della tua classe. Se è così, non hai mai indovinato il suo vero scopo: è un gigantesco foglio di calcolo.
2. La tavola serve gli studenti di chimica dal 1869, quando fu creata da Dmitry Mendeleyev, un professore irritabile dell’Università di San Pietroburgo.
3. Con una scadenza editoriale che incombeva, Mendeleyev non aveva tempo per descrivere tutti i 63 elementi allora conosciuti. Così si rivolse a una serie di dati di pesi atomici meticolosamente raccolti da altri.
4. Per determinare questi pesi, gli scienziati avevano fatto passare correnti attraverso varie soluzioni per scomporle nei loro atomi costituenti. Rispondendo alla polarità di una batteria, gli atomi di un elemento andavano di qua, gli atomi di un altro di là. Gli atomi venivano raccolti in contenitori separati e poi pesati.
5. Da questo processo, i chimici determinarono i pesi relativi – che erano tutto ciò di cui Mendeleyev aveva bisogno per stabilire una classifica utile.
6. Appassionato di giochi di carte, scrisse il peso di ogni elemento su una scheda separata e li ordinò come in un solitario. Gli elementi con proprietà simili formavano un “seme” che lui metteva in colonne ordinate per peso atomico crescente.
7. Ora aveva una nuova Legge Periodica (“Gli elementi disposti secondo il valore dei loro pesi atomici presentano una chiara periodicità delle proprietà”) che descriveva un modello per tutti i 63 elementi.
8. Dove la tavola di Mendeleyev aveva spazi vuoti, egli predisse correttamente i pesi e i comportamenti chimici di alcuni elementi mancanti – gallio, scandio e germanio.
9. Ma quando l’argon fu scoperto nel 1894, non rientrava in nessuna delle colonne di Mendeleyev, così negò la sua esistenza – come fece per elio, neon, krypton, xeno e radon.
10. Nel 1902 riconobbe di non aver previsto l’esistenza di questi elementi trascurati e incredibilmente non reattivi – i gas nobili – che ora costituiscono l’intero ottavo gruppo della tavola.
11. Ora ordiniamo gli elementi in base al loro numero di protoni, o “numero atomico”, che determina la configurazione di elettroni di un atomo con carica opposta e quindi le sue proprietà chimiche.
12. I gas nobili (all’estrema destra della tavola periodica) hanno gusci chiusi di elettroni, motivo per cui sono quasi inerti.
13. Amore atomico: Prendete una moderna tavola periodica, ritagliate le complicate colonne centrali, e piegatela una volta lungo il centro degli elementi del gruppo 4. I gruppi che si baciano hanno strutture di elettroni complementari e si combineranno tra loro.
14. Il sodio tocca il cloro – sale da cucina! Puoi prevedere altri composti comuni come il cloruro di potassio, usato in dosi molto grandi come parte di un’iniezione letale.
15. Gli elementi del gruppo 4 (mostrati come IVA sopra) al centro si legano facilmente tra loro e con se stessi. Silicio + silicio + silicio all’infinito si legano in reticoli cristallini, usati per fare semiconduttori per computer.
16. Gli atomi di carbonio – anch’essi del gruppo 4 – si legano in lunghe catene, et voilà: gli zuccheri. La flessibilità chimica del carbonio è ciò che lo rende la molecola chiave della vita.
17. Mendeleyev ha erroneamente supposto che tutti gli elementi siano immutabili. Ma gli atomi radioattivi hanno nuclei instabili, il che significa che possono muoversi nel grafico. Per esempio, l’uranio (elemento 92) decade gradualmente in tutta una serie di elementi più leggeri, finendo con il piombo (elemento 82).
18. Oltre il bordo: Atomi con numero atomico superiore a 92 non esistono naturalmente, ma possono essere creati bombardando gli elementi con altri elementi o pezzi di essi.
19. I due nuovi membri della tavola periodica, gli elementi 114 e 116 ancora senza nome, sono stati ufficialmente riconosciuti lo scorso giugno. Il numero 116 decade e scompare in millisecondi. (Tre elementi, dal 110 al 112, sono stati anche ufficialmente nominati all’inizio di questo mese.)
20. Il fisico Richard Feynman una volta ha predetto che il numero 137 definisce il limite esterno della tavola; l’aggiunta di altri protoni produrrebbe un’energia che potrebbe essere quantificata solo da un numero immaginario, rendendo impossibile l’elemento 138 e superiori. Forse.