Siamo figli delle stelle: è scritto nella tavola periodica

Per decisione delle Nazioni Unite, siamo nell’Anno Internazionale della Tavola Periodica che celebra i 150 anni della sua proposta del chimico russo Dmitri Mendeleiev. La tabella riassume, su un unico foglio A4, tutti i 118 elementi chimici noti fino ad oggi, disponendoli secondo le loro proprietà.

Tutta la materia conosciuta – l’Universo, il Sistema Solare, la Terra, il corpo umano – è composta da questi 118 elementi, naturalmente in quantità molto diversa. Sono come pezzi di Lego per il gioco della costruzione cosmica. E abbiamo solo bisogno di una scatola con 118 pezzi diversi per ottenere, collegandoli, le infinite possibilità del mondo chimico.

Gli elementi della stessa colonna della tavola periodica sono simili perché anche gli atomi che li costituiscono lo sono. Ma, ai tempi di Mendeleyev, non c’era nemmeno la certezza sull’esistenza degli atomi e la loro struttura era sconosciuta, come lo era il nucleo atomico e né gli elettroni che circolano attorno ad esso.

Ora sappiamo dalla teoria dei quanti, stabilita solo all’inizio del XX secolo, che occupazioni di elettroni di stati quantistici dello stesso tipo spiegano le somiglianze nel comportamento chimico degli atomi.

Gli atomi e il loro comportamento

Alcuni atomi si legano facilmente, come quelli nella prima colonna (i cosiddetti metalli alcalini), mentre l’ultima colonna si lega con difficoltà (i gas rari).

La visione unificante del creatore della Tavola fu straordinaria, così come lo fu la visione del naturalista inglese Charles Darwin quando scoprì, nel 1859, un ordine universale nell’estrema diversità del mondo vivente che solo la genetica moderna più tardi giunse a spiegare.

L’universo è fatto essenzialmente da due elementi più leggeri chimici che occupano i primi due caselle orizzontali della Tavola Periodica: idrogeno (che rappresenta il 75% della massa totale della materia nell’universo) e l’elio (che costituisce il 23% della massa totale).

Entrambi si sono formati nel Big Bang 14 miliardi di anni fa, ma alcuni degli elio esistenti sono stati prodotti nelle stelle dall’idrogeno. In effetti, stelle come il Sole non sono altro che centrali nucleari in cui l’idrogeno viene trasformato per sempre in elio.

In tutto l’Universo, i seguenti elementi sono molto meno abbondanti: l’ossigeno (1%), che si forma in alcune stelle che formano le galassie disseminate in tutto l’Universo.

Il Sole sarà in grado di produrre carbonio alla fine della sua vita con l’elio, ma per produrre ossigeno in quantità significative, occorrono stelle più grandi.

L’idrogeno e l’elio sono stati scoperti in date e con mezzi molto diversi. L’idrogeno è stato identificato dal fisico inglese e chimico Henry Cavendish nel 1766, studiando le reazioni chimiche di acidi con metalli, mentre l’elio è apparso solo nel 1868, quando gli astronomi Jules Jansen, francese, e Norman Lockyer, inglese, hanno analizzato la luce Sol (elio significa Sole in greco). Era il primo ed unico elemento da scoprire al di fuori della Terra.

Dal momento che l’ossigeno è contemporaneo all’emergere della chimica, fu scoperto nel 1772-1774 dai chimici Carl Scheele, svedese, e Joseph Priestley, inglese (il chimico francese Antoine Laurent Lavoisier, anche ha rivendicato la scoperta di ossigeno).

Sulla Terra, l’abbondanza di elementi è molto diversa da quella dell’Universo in generale, che è praticamente la stessa del sistema solare (la cui massa è dominata da quella del Sole).

Gli elementi più abbondanti della crosta terrestre sono l’ossigeno (46%), il silicio il 28% e l’alluminio (8%) come percentuale della massa. Per quanto riguarda l’ossigeno, il silicio e l’alluminio possono essere ottenuti solo da stelle pesanti. Erano tutti e tre dispersi nello spazio dalle supernove, ovvero grandi esplosioni di stelle massicce che si verificano quando raggiungono la fine della loro vita.

Ciò significa che c’era una stella prima che il Sole esplodesse violentemente diffondendo la sua materia nello spazio. Il Sole è, quindi, una stella di seconda generazione. Come l’elio, il silicio e l’alluminio furono identificati nel 19° secolo, e quasi contemporaneamente: il silicio fu scoperto nel 1824 dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius e l’alluminio nel 1825 dal fisico danese Hans-Christian Oersted.

Finalmente l’uomo. La maggior parte del corpo umano è acqua (H2O), il resto è dominato da molecole organiche che contengono carbonio. Come percentuale della massa, nel corpo umano si forma per lo più ossigeno (65%), seguito da carbonio (19%) e idrogeno (10%). Il resto (azoto, calcio, potassio, ecc.) non sono altro che piccole briciole.

Dei 118 elementi in tabella solo 17 sono necessari per il funzionamento del nostro corpo. Cosa più straordinaria, tranne l’idrogeno che proveniva dal Big Bang, tutti questi 17 provenivano dalle stelle: siamo quindi “figli” delle stelle.

Non conoscendo altri esseri viventi intelligenti, siamo gli unici “figli” delle stelle in grado di percepire da dove provengono.