Dmitri Mendeleev: il chimico che predisse gli elementi non ancora scoperti

Quando nel 1869 il chimico russo Dmitri Mendeleev presentò la sua tavola periodica degli elementi, fece molto più che riordinare in modo elegante le sostanze conosciute. Ebbe l'audacia di lasciare alcune caselle vuote, sostenendo che esistevano elementi ancora da scoprire, e ne predisse persino le proprietà. Quando, anni dopo, quegli elementi furono trovati esattamente come li aveva descritti, la sua intuizione si trasformò in una delle più grandi vittorie della storia della scienza.

Da Tobolsk all'Università

Mendeleev nacque nel 1834 a Tobolsk, in Siberia, ultimo di una numerosa famiglia. Dopo la morte del padre e un incendio che distrusse la fabbrica di vetro gestita dalla madre, fu proprio lei a compiere un viaggio di migliaia di chilometri attraverso la Russia per garantire al figlio più dotato un'istruzione adeguata. Mendeleev studiò a San Pietroburgo, si perfezionò all'estero e divenne professore di chimica nella capitale russa. Fu lì, mentre preparava un manuale per i suoi studenti, che si trovò di fronte al problema che lo avrebbe reso immortale: come organizzare in modo sensato i circa sessanta elementi chimici allora conosciuti. All'epoca gli elementi venivano studiati uno per uno, come voci slegate di un dizionario, senza un principio che li tenesse insieme: trovare quell'ordine nascosto era una sfida che molti consideravano quasi disperata.

Il solitario chimico del 1869

Si racconta che Mendeleev scrivesse il nome di ogni elemento, con il relativo peso atomico e le sue proprietà, su un cartoncino, e che disponesse questi cartoncini sul tavolo come in un gioco di pazienza, spostandoli finché non emergeva uno schema. L'intuizione decisiva fu la legge periodica: ordinando gli elementi secondo il peso atomico crescente, le loro proprietà chimiche si ripetono a intervalli regolari. Elementi con comportamenti simili, come i metalli reattivi o i gas, venivano così a trovarsi nella stessa colonna. Nel marzo del 1869 la sua proposta fu presentata alla Società chimica russa: una griglia che metteva ordine nel caos apparente della materia.

Il colpo di genio: gli spazi vuoti

Molti chimici dell'epoca avevano notato regolarità tra gli elementi, ma il tratto che distingue Mendeleev da tutti gli altri fu il coraggio di fidarsi del proprio schema fino in fondo. Quando un elemento non si incastrava bene, non forzava la tabella: lasciava una casella vuota, convinto che lì dovesse trovarsi un elemento non ancora scoperto. In alcuni casi arrivò perfino a invertire l'ordine suggerito dai pesi atomici per far quadrare le proprietà, anticipando di fatto un concetto — il numero atomico — che sarebbe stato compreso solo decenni dopo. Per ciascuna casella vuota, inoltre, predisse con precisione il peso, la densità e il comportamento chimico dell'elemento mancante, come ricostruisce la Encyclopædia Britannica.

Non era il solo, ma fu il più audace

È giusto ricordare che Mendeleev non lavorava nel vuoto. Già nei decenni precedenti diversi studiosi avevano notato regolarità tra gli elementi: il tedesco Johann Döbereiner aveva descritto delle "triadi" di elementi simili, l'inglese John Newlands aveva proposto una "legge delle ottave" — deriso dai colleghi — e il tedesco Lothar Meyer stava sviluppando, quasi negli stessi mesi, una classificazione molto simile a quella di Mendeleev. La differenza decisiva non fu quindi soltanto l'aver costruito la tabella, ma l'aver creduto nelle sue previsioni al punto da scommettere pubblicamente sull'esistenza di elementi che nessuno aveva mai visto. Fu questa fiducia nella legge da lui scoperta a consacrarlo nella storia.

Gallio, scandio, germanio: le previsioni avverate

La prova del nove arrivò in pochi anni. Mendeleev aveva previsto un elemento simile all'alluminio, che chiamò provvisoriamente "eka-alluminio": nel 1875 il francese Lecoq de Boisbaudran scoprì il gallio, con proprietà quasi identiche a quelle predette. Seguirono lo scandio nel 1879, che corrispondeva all'"eka-boro", e nel 1886 il germanio, l'"eka-silicio", le cui caratteristiche misurate coincidevano in modo impressionante con i valori annunciati anni prima. A quel punto la comunità scientifica non ebbe più dubbi: la tavola di Mendeleev non era un semplice schema mnemonico, ma rifletteva una legge profonda della natura. Per celebrare i 150 anni di questa scoperta, l'ONU ha proclamato il 2019 Anno internazionale della tavola periodica, come ricordato anche dalla rivista Nature.

Il sogno e il Nobel mancato

Attorno alla nascita della tavola fiorì anche una leggenda: Mendeleev avrebbe confidato di aver visto lo schema completo in sogno, e di averlo poi trascritto al risveglio. Vero o romanzato che sia l'episodio, è certo che il sogno arrivò dopo anni di lavoro ossessivo sul problema. Lo scienziato si occupò di moltissimo altro, dalla metrologia all'industria petrolifera russa, ma il suo nome resta legato per sempre a quelle righe e colonne. Paradossalmente, non vinse mai il premio Nobel: candidato nei primi anni del Novecento, lo mancò per un soffio e morì nel 1907. A rendergli giustizia ci pensò la chimica stessa: l'elemento numero 101, sintetizzato in laboratorio nel 1955, fu battezzato mendelevio in suo onore. Oggi la tavola periodica è il simbolo universale della chimica, appesa nelle aule di tutto il mondo, e continua a fare esattamente ciò per cui era nata: prevedere il comportamento della materia. Da allora la tabella si è arricchita di decine di elementi che Mendeleev non poteva conoscere — i gas nobili, gli elementi radioattivi, quelli prodotti artificialmente — ma la struttura che aveva intuito ha retto a ogni nuova scoperta, adattandosi senza mai crollare. Pochi schemi concepiti dalla mente umana si sono rivelati altrettanto solidi e fecondi.