ELEMENTO

ELEMENTO (XIII, p. 630)

Il concetto di e. ha subìto nel tempo una evoluzione profonda; da particella indivisibile esso è divenuto un sistema complesso, la cui costituzione e stabilità è regolata dalle leggi della meccanica quantica; dal numero estremamente ridotto di e. noti agli alchimisti si giunse alla conoscenza di oltre 60 e. al tempo di Mendeleev e oltre 100 al momento attuale.

Quando Mendeleev ordinò gli e. in base al peso atomico ottenne una tabella (sistema periodico) nel quale gli e. di uguale valenza venivano a trovarsi uno sotto l'altro, e sulla stessa riga, o periodo, si allineavano e. con proprietà chimiche gradualmente variabili. Questa classificazione degli e. allora noti impose la necessità di lasciare numerose caselle vuote, disponibili per e. non allora noti, ma dei quali era peraltro possibile prevedere le proprietà chimiche e fisiche.

La pronta scoperta di molti di tali elementi mancanti rappresentò una delle più brillanti conferme della geniale intuizione di Mendeleev, la quale ricevette valido appoggio da acquisizioni successive (introduzione del numero atomico anziché del peso atomico come criterio di classificazione, costituzione dei nuclei atomici, ecc.).

L'ultimo e. della tabella, il novantaduesimo della serie, era rappresentato dall'uranio; però fino a pochi anni fa nonostante le più accurate ricerche quattro e. risultavano ancora non identificati e precisamente quelli di numero atomico 43, 61, 85 e 87.

Le recenti acquisizioni della fisica nucleare hanno però ampliato le vedute precedenti portando alla possibilità di "sintetizzare" e. attraverso reazioni nucleari, dando così corpo al sogno degli alchimisti. La prima conseguenza è stata quella di mostrare che la serie degli e. non si concludeva col numero 92 ma continuava oltre (gli e. successivi presero il nome di transuranici perché nella tabella venivano dopo l'uranio). Oltre alla preparazione di e. attraverso il bombardamento dei nuclei con neutroni, con particelle α o per emissione di particelle β, alcuni e. sono stati ottenuti dai prodotti di fissione di nuclei pesanti: così nella numerosa gamma dei prodotti di fissione dell'uranio 235 si sono riscontrati gli e. mancanti e che per tanto tempo erano sfuggiti alle ricerche dei chimici e dei fisici;.

Il gruppo degli e. transuranici ha come costituenti, finora, gli e. con numero atomico da 93 a 102 ai quali è stato dato il nome di: nettunio (93), plutonio (94), americio (95), curio (96), berchelio (97), californio (98), einsteinio (99), fermio (100), mendelevio (101), nobelio (102) (v. transuranici, elementi, in questa App.). La loro sistemazione nel sistema periodico si è avuta dopo che si è riconosciuto che gli elementi dal numero atomico 89 (attinio) fino a 103 incluso devono costituire una serie di transizione simile a quella delle terre rare ed alla quale è stato dato il nome di attinidi (per analogia con quello di lantanidi assegnato alla serie delle terre rare).

Dopo la scoperta di questi e. il sistema periodico si presenta nella forma indicata nella tabella in alto, a lunghi periodi, come si preferisce oggi indicarlo perché più aderente alle graduali variazioni di struttura atomica degli elementi al variare del numero atomico.

Di alcuni e. transuranici sono state ottenute solo delle quantità trascurabili (frazioni di milligrammi) ma di altri se ne sono prodotte quantità notevoli, così ad es. il plutonio che ha acquistato particolare interesse nella preparazione di armi nucleari. L'isolamento di piccolissime quantità, lo studio del comportamento chimico dei nuovi e. ha richiesto l'adozione e la messa a punto di tecniche speciali. Il nettunio ed il plutonio sono presenti anche in tracce nei minerali d'uranio.

Non si può dire se la serie degli e. transuranici sia terminata; anzi è convinzione generale che in un prossimo futuro altri e. verranno ad aggiungersi alla serie di quelli noti; però certamente, mano a mano che si otterranno e. di numero atomico più elevato, si ridurrà la loro stabilità ed i loro tempi di dimezzamento diminuiranno tanto che gli e. non potranno sopravvivere per un tempo sufficiente alla loro identificazione. Si prevede già che si dovranno adottare tecniche di identificazione e di studio diverse da quelle finora seguite.

Si possono già prevedere le proprietà chimiche dei futuri elementi transuranici: quello di numero atomico 103 dovrebbe avere solo uno stato di ossidazione trivalente, il 104 dovrebbe essere esclusivamente tetravalente in soluzione acquosa ed assomigliare all'omologo afnio, il 105 dovrebbe somigliare al niobio ed al tantalio, ll 106 dovrebbe avere proprietà analoghe a quelle del tungsteno e del molibdeno ed anche del cromo; gli elementi da 107 a 110 dovrebbero essere simili a renio, osmio, iridio e platino.

Bibl.: J. J. Katz e G. Th. Seaborg, The chemistry of the actinide elements, Londra e New York 1957; G. Th. Seaborg, The transuranic elements, New Haven 1958; M. Haissinsky, La chimie nucléaire et ses applications, Parigi 1957.