Un elemento per Moseley

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E' possibile che a taluni il nome del fisico britannico Henry G.J. Moseley (1887-1915), caduto il 10 agosto 1915 durante la  campagna di Gallipoli, ovvero uno dei principali disastri alleati della Prima Guerra Mondiale, non richiami alla mente alcuna importante scoperta scientifica, visto che perfino i testi didattici se ne dimenticano spesso. È un’omissione a cui bisognerebbe porre rimedio perché fu anche grazie alle ricerche di questo giovane scienziato se il sistema periodico degli elementi, mirabile sintesi delle conoscenze chimiche, venne sganciato dai pesi atomici e definitivamente collegato ai numeri atomici.  L’ipotesi che il numero atomico, ossia il numero di protoni contenuti nel nucleo di un elemento, fosse più adatto del peso atomico per dimostrare la periodicità delle proprietà chimiche e a compilare la celebre “tabella”, fu avanzata, per la prima volta, dall’olandese Antonius Johannes van den Broek (1870-1926). La sua era un’idea basata sui lavori di Ernest Rutherford (1871-19379 e Charles G. Barkla (1877-1944), che fu benvenuta perché il sistema ordinato secondo i pesi esibiva certe anomalie che i chimici non sapevano spiegarsi. Purtroppo però, nonostante la brillante intuizione di van den Broek  (fine 1912), mancavano le prove sperimentali.

Gli elementi ai raggi X

A questo punto, per fortuna, ecco entrare in scena Moseley e le sue fondamentali ricerche sui raggi X.  Moseley aveva conseguito il “bachelor” a Oxford nel 1910, poi era andato a Manchester a svolgere ricerche sotto la guida di Rutherford  e infine era tornato a Oxford. Lavorando in maniera indipendente, con tecniche abbastanza artigianali, mise in relazione le lunghezze d’onda caratteristiche dei raggi X emessi da diversi elementi con i rispettivi numeri atomici e trovò che diminuivano all’aumentare di questi ultimi, secondo una precisa relazione matematica. Ma per capire l’importanza del suo contributo, facciamo un passo indietro.

Per quasi un secolo, a partire più o meno dal 1789, anno di pubblicazione del Traité di A. L. Lavoisier (1743-1794) che aveva introdotto il concetto di “elemento chimico” e compilato uno dei primi elenchi di quelli conosciuti, la classificazione degli elementi seguiva criteri abbastanza arbitrari. Una delle più seguite li divideva semplicemente in “ponderabili” e “imponderabili” oppure “metalli” e “non metalli”.Parecchi autori si cimentarono in vari tentativi di classificazione, talvolta anche un po’ fantasiosi, prima che alcuni ci provassero con i pesi atomici. Fu il chimico russo Dmitrij Ivanovič Mendeleev (1834-1987) che sviluppò compiutamente e diede solide ed ampie basi, anche speculative, a quest’ultimo criterio (1869).  Era convinto infatti che pur variando le proprietà dei corpi “semplici” vi dovesse essere “un qualcosache rimane costante”. Perciò doveva essere questo “qualcosa” che concorreva a determinare le caratteristiche dei composti”. Scrisse: “per ora è noto soltanto un unico parametro che può caratterizzare sotto l’aspetto quantitativo un elemento: si tratta del peso atomico, che gli è proprio”. Mettendo in fila gli elementi secondo il peso atomico si accorse che dopo un certo numero le proprietà chimiche si ripetevano con cadenza periodica. Su questa base riuscì a prevedere addirittura l’esistenza di elementi non ancora scoperti e quando, nel 1875, si trovò il gallio, i chimici capirono che Mendeleev aveva ragione. Tuttavia, la tavola costruita secondo i pesi atomici dimostrò anche dei difetti e si capì, grazie al lavoro di Moseley, che sostituendo al peso la carica positiva del nucleo i conti tornavano. Per tal motivo dovremmo essere grati a Moseley se abbiamo una teoria della periodicità delle proprietà chimiche più rispondente alla realtà fisica.  Finora, a dire il vero, il giovane caduto a Gallipoli non ha ricevuto l’onore che più gli spetta, ossia l’abbinamento del suo nome a un elemento chimico. Non è tardi per rimediare perché il posto ora è disponibile.

La lettera al Times

Il giorno 26 febbraio 2016 è stata pubblicata dal “Times” di Londra una lettera al Direttore che recava in calce la firma di sei famosi scienziati. Primo firmatario era Eric Scerri (UCLA), docente di chimica noto anche al pubblico internazionale come impareggiabile divulgatore. Alla sua firma ne seguivano altre, di assoluto prestigio internazionale:Russell G. Egdell, Roald Hoffmann (Premio Nobel), Friederich Hensel, Sir John Meurig Thomas FRS e Peter Edwards FRS. Gli autori della lettera facevano notare che non vi è alcun elemento chimico che porti il nome di Moseley e che sarebbe il momento di rimediare a tale lacuna approfittando del fatto che lo scorso dicembre sono stati scoperti quattro nuovi elementi.  I loro numeri atomici sono rispettivamente: 113, 115, 117 e 118. Il primo è stato scoperto in Giappone e gli altri sono il frutto di una collaborazione fra Russia e U.S.A. In genere si dà all’elemento il nome del suo scopritore ma per Moseley, caduto in guerra cent’anni fa, a soli 28 anni, si potrebbe fare un’eccezione, tanto più che se non avesse perso la vita nel 1915,  è opinione comune che l’anno dopo avrebbe vinto il Nobel per la Fisica.

Sir,
The Discovery last December of four super-heavy chemical elements re-awakened worldwide interest in the periodic table, one of the great organizing themes of science.  Last year also marked the centenary of the death of the scientist Henry Moseley in the Gallipoli campaign.  In a brief but breathtaking research career just before the outbreak of the Great War, Moseley discovered that the atomic number of an element was the fundamental property ordering the periodic table.  In these days of multi-million dollar projects to probe the nature of matter, we recall the words of the 1923 Nobel laureate Robert Millikan on Moseley’s contribution: “A young man 26 years old threw open the windows through which we could glimpse the sub-atomic world with a definiteness and certainty never dreamt of before”. Despite his pivotal role in shaping the modern periodic table, no chemical element has ever been named after Moseley.  The time has now come to honor his contributions by naming one of the new elements after him. (Letter to the Times of London, February 27th, 2016).

Per approfondire
- Jan W. van Sprosen, Atomic Number before Moseley, J.Chem. Educ., 1979, 56 (2), 106
- G. Margaritondo, M.S. Ramachandra Rao, The chance of a bullet: when the great war killed Henry Moseley, J. Phys. D. Appl. Phys., 2015, 48, 500302

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