Forse è arrivato il momento di togliere dalle pareti dei laboratori e degli studi dei docenti quella tavola periodica. Quell’impalcatura di quadratini colorati riempiti da poche sigle e qualche numero che ha fatto sognare generazioni di novelli chimici potrebbe essere superata grazie a nuova proposta. La rappresentazione alternativa arriva dallo Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) di Mosca, dove due chimici hanno messo su uno strumento che potrebbe essere più adatto alle nuove necessità della ricerca.
Dalla Tavola Periodica di Mendeleev…
La tavola ideata dal chimico russo Mendeleev nel 1869 è diventata negli anni un’icona non solo della chimica ma della scienza in generale. Ma quando lo scienziato russo ha presentato a San Pietroburgo la sua proposta di organizzazione degli elementi secondo alcune caratteristiche comuni, la composizione della materia era ancora argomento oscuro. Le congetture che circolavano a quei tempi sulla struttura degli atomi erano vaghe, ma soprattutto si sarebbero rivelate sbagliate. Nonostante tutto, anche dopo gli esperimenti della prima parte del Novecento che svelarono al mondo i segreti dell’infinitamente piccolo, la tavola periodica si rivelò accurata, sopravvivendo alla seconda rivoluzione scientifica. Anni di scoperte scientifiche e passi in avanti della chimica non hanno scalfito quel meraviglioso mosaico colorato.
…a un nuovo modo di rappresentare gli elementi chimici
Dopo varie proposte alternative, arriva oggi però l’ipotesi formulata da due scienziati dello Skoltech di Mosca, autori di un articolo in cui viene teorizzato un nuovo modo di rappresentare la tavola. Basandosi su un approccio messo appunto in precedenti studi, Zahed Allahyari e Artem Oganov propongono, nel paper pubblicato recentemente su The Journal of Physical Chemistry C, un’organizzazione in cui gli elementi sono sistemati in una sequenza lineare. Quindi non più una tavola periodica che si sviluppa in due dimensioni, ma un’unica linea in cui gli elementi adiacenti sono chimicamente il più possibile simili tra loro.
Somiglianza chimica e numero di Mendeleev
Questa “somiglianza chimica” si ottiene assegnando a ogni elemento il Mendeleev Number (MN). Il numero può essere ricavato in diversi modi, ma i più recenti studi usano una combinazione di diverse proprietà atomiche. Gli autori propongono un calcolo del MN in maniera non empirica che assicura «il miglior raggruppamento di composti con caratteristiche simili».
Nuova tavola periodica, nuovi stimoli per la ricerca
Attraverso questa nuova organizzazione degli elementi sarà più facile studiare anche i composti binari, ovvero quelle molecole fatte da due atomi diversi. Mettendo infatti su due linee perpendicolari gli elementi, si può determinare a priori in quali regioni dello spazio chimico (dei cluster) si devono ricercare materiali con caratteristiche particolari. «Questi cluster indicano le sostanze chimiche che vale la pena esplorare», afferma Oganov. «Puoi escogitare una strategia computazionale che prima scopre i cluster e poi li ingrandisce per scoprire il materiale migliore».
La scoperta di nuovi materiali a partire da uno studio teorico preliminare può rivelarsi un’intuizione utilissima, soprattutto per le nuove esigenze che ogni giorno l’innovazione tecnologica propone alla ricerca scientifica. Infatti, alcuni elementi fondamentali per l’elettronica sono presenti sulla Terra in quantità limitata e a breve potrebbero esserci serie difficoltà di approvvigionamento. Questi problemi potrebbero esseri risolti cercando materiali composti formati da elementi meno rari.
La tavola periodica, lungi dall’essere solo uno strumento didattico, può rivelarsi uno strumento utilissimo per la ricerca. Sebbene probabilmente quella di Mendeleev resterà appesa negli studi dei chimici, le diverse rappresentazioni possono ricevere un interesse maggiore da parte della comunità scientifica e affiancare l’icona a cui siamo tutte e tutti affezionati.
