A caccia di elementi scomparsi con Marco Fontani

Il 2019 è l’anno internazionale della tavola periodica, il suo 150° anniversario. Abbiamo deciso di rendergli omaggio con un’intervista a Marco Fontani, chimico e studioso della tavola periodica. In pochi sapranno che la sua storia è costernata anche da false scoperte, come il florenzio.

Marco Fontani

Buongiorno Marco e benvenuto nel nostro angolo interviste. Si presenti ai lettori di Italia Unita per la Scienza!

Buongiorno a voi! Sono davvero molto lieto di essere stato contattato da Matteo Paolieri per il vostro angolo interviste e di rispondere alle vostre domande. Cominciando dal nome: mi chiamo Marco Fontani e sono nato a Firenze 100 anni dopo la scoperta della tavola periodica: essendo questa una ricorrenza ben pubblicizzata, non vi sarà difficile risalire al mio anno di nascita. Sono un chimico laureato a Firenze e addottorato a Perugia nel 1999. Dal 2003 sono rientrato all’Università di Firenze presso il dipartimento di Chimica Organica e attualmente lavoro al Dipartimento di Chimica “Ugo Schiff”.

Quando e come ha iniziato a dedicarsi alla storia della chimica e alla caccia degli “elementi scomparsi”?

Spesso una persona inizia a dedicarsi ad una certa cosa senza rendersi conto di ciò che effettivamente comporterà e quali conseguenze potrà avere per il proprio futuro. Ho iniziato a coltivare questo interesse a fine anni Ottanta. Se vogliamo dare un nome alla persona che, se non maggiormente, è stato un “forerunner” nello stimolare la mia passione per la storia della chimica, è Ivano Bertini (1940-2012): mio professore di chimica generale. Un gigante appassionato di chimica e un gigante nella chimica bio-inorganica con una travolgente passione nel trasmettere ciò che faceva. Lui sì che sapeva appassionare l’auditorio… era veramente contagioso. Fu lui che a lezione indicando la tavola degli elementi posò l’estremità del bastone che usava come “pointer” sulla casella 61 (promezio, ndr) affascinandoci alla storia di questo elemento, il quale per una ventina d’anni aveva perso il nome florenzio. Se questa spiegazione fosse stata congruente o esaustiva non mi sarei appassionato alla storia della chimica; al contrario fu lacunosa, incompleta come una mappa del tesoro sulla quale è caduta qua e là una macchia di inchiostro a nascondere un monte o un’isola. L’interesse per ricostruirne la storia nacque subito in me. Non fu difficile, ma avrei potuto fare di più: non era il mio interesse principale e per certi aspetti me ne rammarico. All’epoca erano ancora in vita alcuni degli scienziati coinvolti marginalmente in questa falsa scoperta: intervistai Mary Busey Yntema, l’anziana moglie di un chimico rivale del team fiorentino, la quale dopo una decina di anni di scambio epistolare se ne andò ad oltre 104 anni di età. Ebbi modo di scrivere un paio di lettere cartacee (è bene sottolinearlo) anche con Franco Rasetti, collega e coetaneo di Enrico Fermi; tuttavia invece di rispondere alle mie specifiche domande, con bonaria condiscendenza, mi illuminò sulla vita universitaria nella Firenze fascista degli anni Venti.

Il 2019 è l’anno internazionale della tavola periodica: cosa direbbe Mendeleev della tavola periodica di oggi?

Questa, domanda apre veramente scenari nuovi ed inconsueti. Le storie ucroniche (“cosa sarebbe successo se…”, ndr) hanno catturato da sempre la mia fantasia; credo però sia più facile ascoltarle che narrarle. Difficile pensare cosa direbbe Mendeleev oggi della sua creatura… ma siamo proprio sicuri che sia “solo” sua? A mio avviso è una scoperta collettiva dove molti scienziati, in maggior parte chimici, hanno dato il loro contributo. I tempi erano maturi nel decennio 1860-1869 e, chi meno e chi più, ha contribuito ad ordinare gli elementi allora noti. Ognuno li ordinava sfruttando con le competenze e gli strumenti concettuali a lui più congeniali. I due giganti a mio avviso sono stati Lothar Meyer e Dmitri Mendeleev, sebbene questo ultimo abbia per tutta la vita, speso molto tempo a pubblicizzare la sua scoperta e sminuire il contributo degli altri colleghi.
Quindi come vedrebbe oggi Mendeleev la sua tavola? La vedrebbe in primo luogo mutata: gli attinidi e gli elementi super pesanti l’avrebbero appesantita, resa un po’ più grassoccia. Ma non sarebbe un problema di linea che tormenterebbe il nostro chimico russo, quanto il fatto che essa accoglierebbe moltissimi elementi radioattivi, ossia instabili, che si decompongono in altri elementi più leggeri: una trasmutazione bell’e buona! Questo non lo digerirebbe affatto, poiché andrebbe contro la sua visione di elemento o specie atomica distinta da tutte le altre, con una sua unicità. E la radioattività semplicemente rovinerebbe il suo castello filosofico. Andò così anche nel 1900 quando, all’esposizione Universale di Parigi, visitando i coniugi Curie osservò con i suoi occhi sali di radio che, decomponendosi spontaneamente, emettevano un bagliore nella penombra del laboratorio. Non volle credervi e sbottò: “e per due grammi su tutta la crosta terrestre, di un elemento che si trasforma in un altro io debbo rigettare le mie teorie?”.
Oggi, vedendo la tavola, potremmo dire che Lothar Meyer si prenderebbe la sua rivincita. Egli affermava che tutti gli elementi erano composti dall’unione di particelle più piccole, presumibilmente idrogeno (oggi sappiamo che è così e li chiamiamo protoni) tenute insieme da un collante. Questa colla atomica sarebbe responsabile del fatto che i pesi atomici degli elementi non sono multipli dell’idrogeno. Queste due ipotesi si sono rivelate corrette! Certo Meyer ipotizzò che il collante fosse l’etere luminfero, mentre oggi sappiamo che esso è rappresentato da neutroni, ma il concetto di base è sempre valido.

Ma, in generale, come avviene la scoperta di nuovi elementi chimici?

Interessante aspetto, a contraltare di tanta eccellenza teorica, è il ruolo dei processi di separazione ed analisi che hanno portato all’isolamento degli elementi. Tali metodologie possono essere suddivise in due: metodi fisici e metodi chimici.
I metodi fisici sono quelli legati all’analisi spettrale (luce, raggi X o altro); in più ad essi si somma la più recente tecnica di fusione nucleare per collisione di atomi diversi.
In epoca relativamente recente, tra i metodi fisici, la spettroscopia Moseley figura tra le tecniche più utili per l’identificazione di nuovi elementi. Originariamente strutturata da Dmitri Mendeleev in base al peso atomico degli elementi, nel 1914 la tavola periodica fu riorganizzata da Henry Moseley secondo il criterio del numero atomico. La “sua” legge infatti, mette in relazione il quadrato del numero atomico con la particolare radiazione emessa da ciascun elemento in determinate condizioni: queste radiazioni hanno per tutti gli elementi lunghezze d’onda di raggi X. In seguito a questa legge risultò chiaro che di tutti gli elementi compresi tra Z=1 e Z=92 sette non erano ancora stati scoperti: ossia quelli corrispondenti ai numeri atomici 43, 61, 72, 75, 85, 87, 91. I metodi chimici possono essere grossolanamente suddivisi in altrettante categorie: l’analisi chimica per via umida; l’elettrolisi, la cristallizzazione frazionata (1924, tecnica combinata alla spettroscopia Moseley nel tentativo di isolare il florenzio Z=61) e le resine a scambio ionico (1945, promezio Z=61). Potremmo anche includere la radioattività, sebbene oggigiorno sappiamo che essa è un processo fisico. In passato però, è stata considerata una “scienza anfibia”, a cavallo tra chimica e fisica.

Parliamo di elementi scomparsi. Lei è autore di The Lost Elements: The Periodic Table’s Shadow Side [1], libro inerente la falsa scoperta di elementi chimici. Ci può spiegare meglio come avvenivano queste ricerche e cosa riguardavano queste false scoperte?

Le false scoperte, come ogni genere di falsificazione, avviene per le più disparate ragioni. Ma anche qua possiamo dividerle tra errori involontari o vere e proprie frodi.
Le frodi scientifiche sono un capitolo vasto della scienza. Essa per sua natura è falsificabile e l’uomo, per le ragioni più varie, spesso è portato a compiere simili azioni. Per molti filosofi della scienza il punto cruciale di ogni asserto scientifico, non è la verificabilità, ma la falsificabilità. Albert Einstein scrisse all’amico Max Born: “Nessuna quantità di esperimenti potrà dimostrare che ho ragione; un unico esperimento potrà dimostrare che ho sbagliato”.
Sono state annunciate scoperte di (falsi) elementi su basi tutt’altro che scientifiche. Ad esempio, basandosi su nessuna prova sperimentale ma poggiandosi sulla sua ben consolidata fama internazionale, un orgoglioso Mendeleev annunciò l’esistenza di una mezza dozzina di elementi tutti più leggeri dell’idrogeno. Tra essi spicca il nome di uno di essi il newtonio. Vi sono poi sentimenti che pesano molto su queste false scoperte: in primis il nazionalismo, il denaro o potere, e perfino il pregiudizio; altre volte si annuncia una falsa scoperta per dileggiare un collega o un’intera comunità scientifica (ne sono esempi il demonio, il kosmio e il neokosmio); altre per ingraziarsi il “boss” o, più raramente, screditare la carriera di un “competitor”.
Un caso assai curioso e controverso è quello della mancata scoperta di ben cinque elementi ad opera del dottor Matteo Tondi e del suo professore Antal Ruprecht. Alla fine del XVIII secolo essi avevano estratto e immediatamente dato un nome ai seguenti metalli: borbonium, austrium, parthenium, apulium e bornium. Si notano due aspetti del loro lavoro: uno scientifico e uno più prosaico. Il secondo aspetto ci dice che Tondi, benché fosse il più giovane e quello che occupasse la posizione accademica meno elevata, aveva fatto la parte del leone nell’assegnazione dei nomi dei nuovi elementi (3 a 2): apulium dalla regione natale la Puglia, parthenium dalla città di Napoli capitale del Regno di Napoli e borbonium dalla dinastia regnante, i Borboni. Fu un tentativo di ingraziarsi i reali di Napoli e tutta la classe dominante. La cosa ebbe successo: nonostante il fiasco della scoperta di tutti e cinque gli elementi, anni più tardi Tondi fu nominato professore.
Comunque è bene dire che gli esempi qui sopra riportati sono casi del tutto particolari, curiosi ed intriganti, ma pur sempre delle rarità: resta il fatto che la maggior parte delle false scoperte avviene per avventatezza dello scopritore, il quale non ha sufficientemente controllato criticamente i dati sperimentali raccolti.

Ha parlato di Florenzio, cos’era esattamente e qual è la sua storia?

Il caso del florenzio fu la prova di muscoli tra l’Italia fascista e gli Stati Uniti d’America; un assaggio di quello che una dozzina di anni dopo sarebbe sfociato nella guerra dichiarata da un rissoso e sciocco Davide ad un pacifico ma risoluto Golia.
L’elemento di numero atomico 61 (promezio, ndr) appartiene alla famiglia dei lantanidi. In base alla legge di Moseley fu possibile prevedere l’esistenza di un solo elemento fra il neodimio (60) e samario (62). Tuttavia questa semplificazione di non aiutò i chimici: per l’elemento 61 fu tutto un fiorire di false scoperte. In Italia la ricerca fu oggetto dell’attività del chimico Luigi Rolla, professore dell’Università di Firenze e del suo allievo Lorenzo Fernandes; ma anche in altri paesi, di continenti diversi, alcuni scienziati si dedicarono ad un’analoga ricerca. Il lavoro degli studiosi fiorentini era orientato sul frazionamento delle sabbie monazifere del Brasile, minerali ricchi di elementi di terre rare. Rolla ritenne che potesse celarsi l’elemento oggetto della sua ricerca, ma nell’attesa di avere maggiori conferme si fece scappare l’annuncio della scoperta da un team Americano che chiamò l’elemento illinio. Quel che ne seguì fu un’aspra polemica tra i due gruppi di ricerca per attribuirsi il merito di una scoperta… inesistente. La storia occupò un arco temporale di 18 anni e si concluse con una mesta ritrattazione apparsa sulle pagine di un’oscura rivista dello Stato del Vaticano, ritrattazione scritta parzialmente in latino.
Ma all’interno della vicenda scientifica si intrecciano anche storie parallele: carrierismi, antisemitismo, fascismo e omofobia: un distillato delle peggiori nefandezze che il nostro Paese abbia conosciuto nel secolo appena passato.

Vede qualcosa di particolare che contraddistingue la ricerca italiana sulla tavola periodica rispetto a quella effettuata in altri Paesi, sia ieri che oggi?

Sì, la vedo eccome nella sua più totale assenza: allora come adesso.

Grazie ancora per aver partecipato a questa chiacchierata. A presto!

Grazie a lei per avermi contattato e grazie a tutti i lettori che seguono Italia Unita per la Scienza.

 

Approfondimenti

Fontani, Marco; Costa, Mariagrazia; Orna, Mary Virginia (2014). The Lost Elements: The Periodic Table’s Shadow Side. Oxford University Press. ISBN: 9780199383344.

 

Intervista a cura di: Matteo Paolieri


Matteo Paolieri (1996) è laureato in Chimica presso l’Università di Firenze e appassionato di storia della scienza. È autore di: “Ferdinand Münz: EDTA and 40 Years of Inventions” (Bull. Hist. Chem., ACS, 2017), sull’inventore dell’EDTA caduto nell’oblìo a causa della persecuzione nazista. matteopaolieri.it

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