La Tavola Periodica di Mendeleev del 1869 e del 1871

by Roberto Poeti
La  Tavola Periodica del 1869 e del 1871 e un appunto originale

A San Pietroburgo , presso l’Università ,  l’appartamento in cui ha vissuto e lavorato D.I. Mendeleev  è dal 1911 un museo tra i più interessanti per la storia della chimica. In questo articolo vengono commentati :

  •  un  appunto autentico , che rappresenta uno  dei primi tentativi della classificazione degli elementi
  • la prima Tavola Periodica del 1869 accompagnata dall’abbozzo originale ,
  •  la seconda Tavola Periodica del 1871 .

Sono tutti documenti conservati al museo .  Se volete fare una “ visita “ al museo andate al seguente indirizzo web sempre in questo sito  :

La Casa – Museo di Dimitrij Ivanovic Mendeleev (in PDF)

 

Un  manoscritto autentico di Mendeleev

Appunto originale di Mendeleev . I primi tentativi di classificazione degli elementi

In una bacheca è conservato questo appunto che mostra il tentativo di ordinare gli elementi. La data di questo documento  è 17 Febbraio  1969 , la stessa data  della prima tavola periodica compilata da Mendeleev .  Si distinguono nella terza fila , partendo da sinistra, gli elementi  Cu – Zn – Mg – Co –Ni – Fe – Mn . La loro posizione mostra che il peso atomico crescente non è   il criterio per la loro  posizione  , è probabile che la scelta sia fatta per la  stessa valenza  .   Osservando la serie di numeri in basso , la prima serie 23,39,85,133 corrisponde ai pesi atomici degli elementi del primo gruppo Na,K,Rb,Cs . La seconda serie (14),24,65,112 corrisponde ai pesi atomici di Be , Mg , Zn , Cd che non appartengono allo stesso gruppo ma hanno tutti valenza uguale a due . Il primo peso atomico 14 che dovrebbe corrispondere al Berillio è lontano
dal suo valore che è nove , anche se nella prima tavola periodica ( vedi l’immagine prossima ) , compilata nello stesso giorno a cui si riferisce l’appunto precedente  17 Febbraio 1869, il peso atomico del Berillio è corretto .

Si confrontano i pesi atomici tra loro

La cosa interessante è che i numeri della terza serie 9,15,20,21 sono la differenza tra i numeri della stessa colonna delle due serie che li precedono . I numeri  della serie    7,12,32 ,56 , ultima fila , sono ciascuno la metà  dei corrispondenti numeri in seconda fila   . L’appunto ci dà l’impressione di una ostinata e frenetica ricerca di una relazione sottostante i pesi atomici dei gruppi di elementi  . Una ricerca che si è risolta nell’arco di un giorno ( vedi più avanti  ).

Ingrandimento  della figura precedente

La prima Tavola Periodica  17  febbraio 1869

Bozza della prima Tavola Periodica scritta da Mendeleev il 17 Febbraio 1869

 

La stampa della prima Tavola Periodica 1869

L’immagine  mostra la prima tavola periodica, così come fu fatta pubblicare da Mendeleev e la bozza originale datata 17 febbraio 1869. Gli elementi sono in colonne e ordinati , secondo il peso atomico crescente dall’alto verso il basso. I gruppi , come noi li intendiamo , vanno  da sinistra a destra, ad esempio: N, P, As, Sb, Bi. Ci sono punti interrogativi per gli elementi mancanti di pesi atomici 45, 68 e 70 che per M.  esistono, ma che non sono ancora stati scoperti. Tallio  Tl e piombo  Pb , vengono posizionati “sotto” Cs e Ba, rispettivamente, a causa dei loro stati di ossidazione  fuorvianti di  1+ e 2+. Anche Hg e Au sono collocati in modo non corretto. Gli elementi in totale sono 63 . Nella bozza  manoscritta la frase infrancesrecita :

Tentativo per un sistema di elementi in base ai loro pesi atomici e le funzioni chimiche   D.Mendeleeff “ .

Un punto di debolezza della tavola periodica è lo stesso peso atomico assegnato al Cobalto e al Nichel . Da notare come in questa prima tavola manchino i gas nobili , scoperti una ventina di anni più tardi . Si noti la collocazione di quegli elementi che sono posizionati secondo i pesi atomici accettati in quel momento: In, 75; Ce, 92; e Ur, 116. Era chiaro a Mendeleev che questi pesi erano sbagliati (uranio tra stagno e cadmio!), così durante il 1870 , avendo ottenuto campioni puri di questi tre elementi , misurò i loro calori specifici . Utilizzando la legge di Dulong e Petit determinò i loro pesi atomici corretti: In, 113; Ce, 138; U, 240 . Questi valori sono stati inseriti nella tavola successiva a questa  del 1871 . Come ci racconta  l’Accademico russo B. M. Kedrov  la compilazione della prima Tavola Priodica  avvenne dopo  una intensa giornata  di riflessioni  da parte di Mendeleev  , attraverso  tentativi quasi convulsi .  Il documento precedente  datato lo stasso giorno  della compilazione della prima T.V.  ci conferma  come  ancora poche ore prima della sua scoperta  fosse ancora tutto molto incerto  .

La seconda versione della Tavola Periodica  1871

La stampa della seconda versione della Tavola Periodica 1871

Questa seconda tavola modificata è abbastanza completa, e il formato è riconoscibile come quello che è diventato la “forma breve“, ampiamente usato fino al 1950. Gli elementi sono elencati in senso orizzontale in ordine di peso atomico crescente , con i gruppi in colonne verticali. Ogni gruppo verticale contiene due famiglie legate da un comune stato di ossidazione: per esempio, nel gruppo II ci sono, Ca, Sr, Ba e Mg, Zn, Cd, Hg. Questo è molto diverso dalla disposizione del 1869 dove Mg, Zn, Cd sono distanti da Ca, Sr, Ba. Il Torio è ora posizionato correttamente sotto il gruppo IV, con peso atomico 232, in confronto  al posizionamento sbagliato del Th con il  peso atomico 118  nella tabella 1869. Gli eka elementi mancanti di peso atomico 44, 68 e 72 sono chiaramente indicati, così come l’elemento mancante di peso atomico 100 (per diventare tecnezio dopo il 1940). Le proprietà previste degli eka elementi mancanti sono elencate nel suo manuale . L’idrogeno è nuovamente inserito separatamente, ma questa volta a capo del gruppo I . Nel 1869 galleggiava libero. Nei successivi 15 anni i tre eka elementi (Ga, Ge e Sc) sono stati trovati in natura e correttamente collocati nel sistema periodico. La loro identità è stata confermata confrontando le loro proprietà osservate con quelle previste da Mendeleev nel 1871.

Potenza e flessibilità del Sistema Periodico

Successivamente nel 1890 sono stati isolati i gas inerti. Il sistema periodico ora dimostra la sua potenza e flessibilità consentendo a questi misteriosi nuovi gas di essere  integrati nella tavola come elementi di un nuovo gruppo 0, dopo gli alogeni del gruppo VII e prima dei metalli alcalini del gruppo I

Il giorno della grande scoperta

La prima tavola periodica di Mendeleev fu costruita in un solo giorno , come ci racconta  lo storico della chimica l’Accademico russo B. M. Kedrov nel suo libro “”The Day of A Great Discovery” , nel quale ricostruisce gli eventi di quel giorno 17 Febbraio 1869 come segue : ” Quella mattina Mendeleev ricevette due lettere da A. I. Khodnev riguardanti un viaggio che M. aveva programmato per visitare diversi caseifici (Le sue competenze erano vaste. N.d.T) . Una era una nota personale inviata da un messaggero. È probabile che M. le abbia ricevute durante la colazione perché si può ancora vedere la macchia circolare lasciata da un bicchiere o una tazza, appoggiata su di essa. Su questa stessa nota, recante la data il 17 febbraio, M. ha annotato i suoi primi tentativi di organizzare gli elementi sistematicamente in base al peso. Una volta che ebbe iniziato, M. abbandonò il progetto di passare la  giornata a ispezionare i caseifici e si dedicò a sviluppare  ulteriormente l’idea. Su un secondo pezzo di carta, sempre datata 17 febbraio, fece due tentativi incompleti di una disposizione sistematica degli elementi.

Mendeleev  è  a un bivio

Era a quanto pare  in questo momento che ricevette una visita dal suo amico A. A. Inostrantsev, che più tardi ha ricordato che, durante questa visita  , M. sembrava depresso e giù di corda, lamentandosi che era venuto tutto insieme nella sua testa, ma che non aveva potuto esprimerlo in una tabella. E ‘ stato dopo questa visita, Kedrov crede, che M. elencò i pesi atomici esatti degli elementi a margine di un elenco di elementi in una copia del suo “Fondamenti di chimica”. Quindi da questo elenco M. trascrisse su schede separate per ciascuno dei 63 elementi conosciuti i loro pesi atomici e le proprietà chimiche e fisiche più importanti.

Il gioco del “solitario chimico ” con le schede

Utilizzando le schede per creare varie disposizioni, M. si impegnò per diverse ore in quello che Kedrov chiama ” solitario chimico “. Infine, copiò  su un foglio di carta (non datato) la disposizione che aveva sviluppato con queste carte. Questa bozza, contenente numerose correzioni, ha gli elementi incolonnati disposti con pesi atomici decrescenti dall’alto verso il basso.

Un pisolino cambia la Tavola periodica

È possibile che in questo momento M. abbia fatto un breve sonnellino. Ha sognato una sistemazione un po’ diversa rispetto a quella che aveva appena finito di copiare. Inostrantsev è  il riferimento autorevole della storia che M. ha visto il sistema periodico in un sogno dopo aver lavorato su di esso senza successo. Kedrov pensa che una copia finale, corretta del sistema periodico con le indicazioni per la sua stampa, datata  17 Febbraio 1869, è stata fatta dopo questo pisolino e che il cambiamento con colonne aventi i pesi atomici più bassi partendo dall’alto potrebbe essere dovuto a questo sogno. Una prova a favore  è nel fatto che Inostrantsev  ha riferito che M. gli disse che la tabella nel sogno dopo averla scritta aveva richiesto  solo una singola correzione.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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