La chimica sta cambiando il modo di rappresentare gli elementi sulla tavola periodica. Nuove teorie e originali rappresentazioni grafiche aprono alla scoperta di nuovi materiali, utili nell’ambito della robotica e della scienza dei materiali.

TAKEAWAY

• Rivoluzione nella chimica: due scienziati russi studiano un nuovo metodo per disporre gli elementi chimici che non tiene conto del numero atomico.
• Quello avanzato dai due ricercatori è un metodo universale per generare una sequenza unidimensionale di elementi che potrebbe facilitare la scoperta di nuovi materiali.
• Più nel dettaglio, questo nuovo tipo di approccio potrebbe aiutare la scienza e la tecnologia a immaginare composti non ancora realizzati e ad aprire nuove strade, ad esempio, nell’ambito della scienza dei materiali e della progettazione robotica.

---

Tavola periodica elementi: c’è una rivoluzione in atto. Sullo schema con cui gli elementi chimici vengono ordinati in base al loro numero atomico e al numero di elettroni – inventato nel 1869 dal russo Dmitrij Ivanovič Mendeleev – arrivano, sempre dalla Russia, nuove disposizioni.

Ricordiamo che la tavola periodica originale ha come criterio il numero atomico che, in chimica, definisce la quantità di particelle caricate positivamente all’interno del nucleo. Nel tempo, è stata riprodotta in versioni brevi, lunghe, circolari, a spirale e anche tridimensionali, ma tutte rappresentanti le stesse informazioni.

Dopo alcuni dibattiti all’interno del mondo accademico, la situazione è rimasta immutata dall’inizio degli anni ’40 in poi, fino alla nascita delle tecnologie emergenti.

Tavola periodica elementi: il nuovo metodo faciliterebbe la scoperta di materiali inediti

In chimica, il posizionamento degli elementi dipende dalle proprietà che si vogliono evidenziare e, in questa direzione, originale è lo studio Nonempirical Definition of the Mendeleev Numbers: Organizing the Chemical Space, pubblicato recentemente sulla rivista accademica Journal of Physical Chemistry.

Gli autori della ricerca sono il professor Artem Oganov e il ricercatore Zahed Allahyari, che si occupano di modellazione computazionale e materiali avanzati presso il CEST – Center for Energy Science and Technology, afferente allo Skolkovo Institute di Mosca.

L’ordine da loro scelto per una nuova tavola periodica elementi si basa sul numero di Mendeleev, valore che risulta collegato al raggio atomico degli elementi e alla proprietà chimica di attrarre più o meno elettroni. Spiegano i due studiosi:

“Proponiamo un metodo universale per generare una sequenza unidimensionale di elementi che potrebbe facilitare la scoperta di nuovi materiali”

Questo nuovo tipo di approccio potrebbe aiutare la scienza e la tecnologia a immaginare composti non ancora realizzati a partire da un determinato MN (numero di Mendeleev) comune e ad aprire nuove strade, ad esempio, nell’ambito della scienza dei materiali e della progettazione di robot.

L’impatto della chimica e della tavola periodica elementi sulle nuove tecnologie

Lo studio di Oganov e Allahyari sulla tavola periodica elementi risponde a un recente bisogno di cambiare gli schemi del passato aprendosi al nuovo, un trend in cui rientra anche la tavola periodica presentata dall’European Chemical Society (Euchems).

In quest’ultimo esempio, i riquadri in cui sono scritti i nomi degli elementi non sono tutti uguali, ma la loro grandezza varia a seconda della disponibilità dell’elemento stesso. L’altra novità è l’introduzione di un disegno stilizzato di uno smartphone, usato per contrassegnare tutti gli elementi ricorrenti nel campo dell’innovazione tecnologica.

Leggendo la tabella secondo tali indicazioni, si può appurare che alcuni materiali scarseggiano e concludere che, per mantenere il progresso attuale, bisogna cercare soluzioni alternative.

Un altro strumento utile a livello grafico, a metà tra chimica e tecnologia, è quello ideato da un ingegnere informatico, Keith Enevoldsen, che ha affiancato agli elementi della tavola periodica tradizionale le immagini e i nomi di numerosi oggetti di vario tipo, per avvicinare così la chimica alle sfide quotidiane della tecnologia e renderla comprensibile a tutti.

Da questa rappresentazione si apprende, ad esempio, quali prodotti tecnologici derivano da un determinato elemento e, in particolare, si può notare l’importanza del silicio, fondamentale nella produzione dei semiconduttori, alla base di numerose innovazioni che hanno consentito l’evoluzione di tecnologie hardware in grado di supportare gli sviluppi in ambito software dell’intelligenza artificiale.

Proprio le tecnologie che fanno capo all’ambito di studi dell’intelligenza artificiale si sono confrontate spesso con la chimica, attraverso l’ideazione di algoritmi in grado di organizzare gli elementi della tavola periodica in base alle loro proprietà, giungendo a conclusioni simili a quelle degli uomini.

Sulla scia del 150esimo anniversario della Tavola di Mendeleev, festeggiato dalla comunità scientifica nel 2019, la chimica si mostra in continua evoluzione, legandosi a doppio filo con la tecnologia. Oltre al silicio, anche elementi come il litio, usato ad esempio per le batterie, e l’indio, metallo fondamentale per i cristalli liquidi, rappresentano una materia prima molto utile nell’ambito della robotica.

Gli sviluppi futuri della robotica e della scienza dei materiali, secondo la sfida lanciata dagli studi esposti, non possono più prescindere da una sempre più profonda conoscenza degli elementi chimici, né da un costante dibattito scientifico sulla materia.