Elements – weird and wonderful

Le Nazioni Unite hanno proclamato il 2019 anno internazionale della tavola periodica degli elementi chimici. Questo per commemorare il 150° anniversario degli sforzi di Dmitri Mendeleev per creare una tavola periodica degli elementi.

La tavola periodica degli elementi chimici è uno dei risultati più significativi della scienza, catturando l’essenza non solo della chimica, ma anche della fisica e della biologia.

Organizzazione delle Nazioni Unite per l’Educazione, la Scienza e la Cultura

Gli uomini hanno conosciuto e usato forme pure di elementi come lo zolfo per migliaia di anni, ma la scienza di isolare e identificare gli elementi è decollata veramente nel 1700. Man mano che gli scienziati raccoglievano più informazioni, riconoscevano dei modelli nelle proprietà degli elementi. Essendo scienziati, i loro passi successivi furono di categorizzare gli elementi e creare un ordine – come dettagliato nell’articolo Sviluppo della tavola periodica.

Un elemento è un elemento è un elemento

Un elemento è una sostanza che consiste di atomi con lo stesso numero atomico. L’elemento ferro è fatto solo di atomi di ferro, e gli atomi di ferro sono gli stessi ovunque – gli atomi di ferro sulla Terra sono gli stessi di quelli su Marte.

Questa informazione – e l’ordine della tavola periodica – possono far sembrare gli elementi un po’ prevedibili e noiosi, ma molti degli elementi hanno degli aspetti insoliti. Di seguito ci sono solo alcuni fatti strani e meravigliosi sugli elementi.

Elementi solidi

La maggior parte degli elementi sono solidi in condizioni standard (temperatura e pressione ambiente):

• Iodio (I) è un solido, ma quando viene riscaldato, sublima facilmente – passa direttamente allo stato gassoso – ed emette un vapore viola.
• Il gallio (Ga) può trasformarsi da solido a liquido semplicemente stando nella tua mano. Ha un punto di fusione di 29,8℃. La temperatura media del corpo umano è di 37℃. Tuttavia, il suo punto di ebollizione è abbastanza alto – 2.229°C – rendendo il gallio utile nei termometri ad alta temperatura.
• Quasi tutti i metalli elementari sono di colore argento. L’oro (Au) e il rame (Cu) sono le uniche due eccezioni.
• L’elemento naturale più raro è l’astatina (At). Ce ne sono circa 28 g nella crosta terrestre. L’astato ha preso il suo nome dalla parola greca astatos, che significa instabile.
• Il carbonio (C) reagisce con altri elementi per produrre 10 milioni di composti diversi. Il carbonio costituisce il 20% della massa degli esseri viventi.
• Gli elementi fermio (Fm) ed einsteinio (Es) furono scoperti come risultato del primo test della bomba all’idrogeno nel 1952. I droni trasportavano carta da filtro per raccogliere campioni dall’atmosfera, e i due elementi furono trovati nei detriti sulla carta. Entrambi gli elementi sono sintetici e radioattivi e vengono prodotti solo in quantità molto, molto piccole. Entrambi gli elementi prendono anche il nome di scienziati famosi.
• Il potassio (K) è così reattivo che non si trova naturalmente da solo. Il potassio puro deve essere conservato in olio o cherosene per evitare che reagisca nell’aria.
• Il cesio (Cs) è un altro elemento reattivo. Si infiamma spontaneamente nell’aria e reagisce in modo esplosivo con l’acqua. Di solito è immagazzinato e spedito in olio minerale.
• Il magnesio (Mg) è necessario per più di 300 reazioni biochimiche nel nostro corpo. Le ruote di magnesio – meglio conosciute come ruote mag – sono state usate negli anni ’60. Erano leggere, il che le rendeva ideali per le corse. Lo svantaggio era che erano inclini alla corrosione e (erroneamente) si pensava che fossero infiammabili. I cerchi da corsa competitivi sono ora fatti di una lega di magnesio.

Elementi liquidi

Ci sono solo due elementi che esistono in forma liquida in condizioni standard – mercurio e bromo:

• Il mercurio (Hg) dissolve e/o corrode molti metalli, e come risultato, di solito non è ammesso a bordo degli aerei.
• Il bromo (Br) è dannoso per l’atmosfera. È responsabile fino alla metà della perdita di ozono sopra l’Antartico. Gli esseri umani sono responsabili di circa il 30% del bromo nell’atmosfera.

Elementi gassosi

Ci sono 11 elementi gassosi in condizioni standard:

• L’elio (He) è il secondo elemento più abbondante nell’universo ma è piuttosto raro sulla Terra. La velocità del suono nell’elio è circa tre volte la velocità del suono nell’aria. Questo fa sì che la voce delle persone diventi acuta e stridula quando respirano elio.
• L’idrogeno (H) è l’elemento più leggero e la sostanza chimica più abbondante nell’universo. Ha fornito la portanza per la prima forma affidabile di viaggio aereo. È anche altamente infiammabile, quindi la maggior parte dei servizi di volo con idrogeno cessò alla fine degli anni ’30.
• Abbiamo associato il neon (Ne) alle insegne luminose. Il neon è responsabile della luce arancione-rossastra, ma un altro gas nobile chiamato krypton (Kr) potrebbe in realtà essere responsabile delle insegne ‘neon’ multicolori. I tubi sono dipinti con il colore desiderato, e la scarica bianca del krypton crea l’effetto luminoso.

Elementi con uno stato sconosciuto

Gli elementi del 7° periodo (riga) dal ruterfordio (Rf) alla tennessina (Ts) sono così a vita breve che gli scienziati non sono in grado di classificarli in modo affidabile come solidi, liquidi o gas:

• La tennessina (Ts) è stata nominata ufficialmente nel 2016. È prodotta artificialmente, e il suo isotopo più stabile ha un’emivita di circa 80 millisecondi.

Scarsità di elementi

In una nota più seria, si teme che il mondo rischi di esaurire alcuni elementi a causa di forniture limitate e mancanza di riciclo. Alcuni elementi si trovano in zone dove i conflitti rendono pericolosa l’estrazione. La European Chemical Society nota che circa 10 milioni di smartphone vengono scartati o sostituiti ogni mese nell’Unione Europea. Con ogni smartphone che richiede 30 elementi per telefono – questa è una porzione sostanziale di materiali elementari che dovremmo riciclare.