Nel 1864 il chimico inglese John Newlands notò la Legge delle Ottave nella Tavola Periodica degli Elementi Chimici
La Legge delle Ottave, proposta dal chimico inglese John Alexander Reina Newlands nel 1864 (e raffinata nel 1865-1866), rappresenta un passo significativo nello sviluppo della tavola periodica degli elementi. Sebbene non fosse la classificazione definitiva, fu un'intuizione fondamentale che aprì la strada ai lavori successivi di Mendeleev e Meyer.
Il Contesto Pre-Newlands
Prima di Newlands, altri scienziati avevano tentato di organizzare gli elementi. Un esempio notevole è quello delle Triadi di Döbereiner (1829), che raggruppavano elementi con proprietà simili in gruppi di tre, dove l'elemento centrale aveva una massa atomica intermedia rispetto agli altri due. Tuttavia, questi tentativi erano parziali e non riuscivano a includere tutti gli elementi conosciuti.
Il problema principale era che, sebbene fossero stati identificati molti elementi, non esisteva un sistema coerente per raggrupparli e prevedere le loro proprietà. La determinazione accurata delle masse atomiche, grazie anche al lavoro di Stanislao Cannizzaro (1860), fu cruciale per i successivi sviluppi.
L'Intuizione di Newlands: La "Musica" degli Elementi
Newlands notò che, disponendo gli elementi chimici in ordine crescente di massa atomica, le loro proprietà chimiche tendevano a ripetersi in modo regolare. Questa regolarità lo colpì e gli ricordò le scale musicali, dove ogni ottava nota ripete le caratteristiche della prima (do, re, mi, fa, sol, la, si, do').
Da questa analogia, Newlands formulò la sua Legge delle Ottave:
Principio: Quando gli elementi sono ordinati in base alla loro massa atomica crescente, le proprietà chimiche dell'ottavo elemento sono simili a quelle del primo, quelle del nono simili a quelle del secondo, e così via. In altre parole, c'è una periodicità di sette elementi, e l'ottavo ripropone le caratteristiche del primo della serie precedente.
Applicazione: Newlands creò una tabella in cui gli elementi erano disposti in colonne orizzontali di sette elementi ciascuna, in modo che gli elementi con proprietà simili si trovassero nella stessa riga verticale.
Esempio della Legge delle Ottave
Consideriamo un esempio semplificato (Newlands lavorò con gli elementi allora noti, che erano circa 60):
1° elemento: Litio (Li) - metallo alcalino
2° elemento: Berillio (Be) - metallo alcalino terroso
3° elemento: Boro (B) - metalloide
4° elemento: Carbonio (C) - non metallo
5° elemento: Azoto (N) - non metallo
6° elemento: Ossigeno (O) - non metallo
7° elemento: Fluoro (F) - alogeno
8° elemento: Sodio (Na) - metallo alcalino (proprio come il Litio, il primo della serie!)
Questo schema si ripeteva per i primi elementi.
Limiti e Critiche della Legge delle Ottave
Nonostante l'intuizione brillante, la Legge delle Ottave di Newlands presentava diversi limiti che ne impedirono un'immediata accettazione da parte della comunità scientifica:
Validità Limitata: La legge funzionava abbastanza bene per i primi elementi (fino al calcio circa), ma iniziava a fallire per gli elementi più pesanti. Con l'aumentare della massa atomica, le somiglianze ogni otto elementi diventavano meno evidenti o addirittura assenti.
Mancanza di Spazi Vuoti: Newlands, nella sua versione definitiva, non lasciò spazi vuoti nella sua tabella per elementi non ancora scoperti. Questo era un difetto significativo, poiché la capacità di prevedere l'esistenza e le proprietà di nuovi elementi sarebbe stata una delle maggiori forze della successiva tavola periodica di Mendeleev. Inizialmente aveva provato a lasciarli, ma poi li rimosse per far rientrare tutti gli elementi nello schema delle ottave.
Rigidità dello Schema: L'analogia musicale, seppur suggestiva, portava a una certa rigidità. Newlands forzò alcuni elementi in posizioni dove le loro proprietà non corrispondevano perfettamente, solo per mantenere lo schema delle "ottave".
Scherzi e Ridicolo: La comunità scientifica dell'epoca, in particolare la Chemical Society di Londra, non prese sul serio la sua analogia musicale. Si narra che un professore gli abbia chiesto se non potesse trovare un'analogia più appropriata, magari con l'alfabeto, per classificare gli elementi. Questa critica, anche se forse eccessivamente severa, rifletteva la difficoltà di accettare un'idea così "artistica" in un campo rigorosamente scientifico.
Ignoranza dei Gas Nobili: I gas nobili (come elio, neon, argon) non erano ancora stati scoperti al tempo di Newlands. La loro successiva scoperta avrebbe alterato lo schema delle "ottave", richiedendo un periodo di otto elementi per includere i gas nobili, il che avrebbe spostato la periodicità a intervalli di 9 elementi (considerando gli 8 "gruppi" + il nuovo gruppo dei gas nobili).
L'Importanza Storica
Nonostante le sue imperfezioni e il ridicolo iniziale, il contributo di Newlands fu cruciale:
Prima vera periodicità: Fu tra i primi a proporre esplicitamente il concetto di periodicità delle proprietà chimiche in relazione alla massa atomica.
Precursore della Tavola Periodica: La sua Legge delle Ottave fu un precursore diretto dei lavori di Dmitri Mendeleev e Lothar Meyer, che pochi anni dopo avrebbero pubblicato versioni più complete e accurate della tavola periodica. Mendeleev stesso riconobbe l'importanza del lavoro di Newlands.
Riconoscimento Postumo: Anni dopo, quando la tavola periodica di Mendeleev fu ampiamente accettata e i suoi principi fondamentali confermati, il lavoro di Newlands fu finalmente riconosciuto. Nel 1887, la Royal Society gli conferì la prestigiosa Medaglia Davy in riconoscimento dei suoi contributi alla legge periodica degli elementi.
In sintesi, la Legge delle Ottave di John Newlands rappresenta un momento chiave nella storia della chimica, dimostrando un'intuizione precoce e significativa sulla natura periodica degli elementi e aprendo la strada alla creazione della tavola periodica come la conosciamo oggi.
