La Tavola Periodica compie 150 anni a.s. 2018-19

A cura di

Roberta Predonzan

L'UNESCO ha proclamato il 2019 Anno Internazionale della Tavola Periodica degli Elementi, per celebrare i 150 anni dalla prima pubblicazione della Tavola di D. I. Mendeleev.

Molte sono le iniziative che, a vari livelli, si stanno svolgendo nel mondo per ricordare il lavoro di Mendeleev, con lo scopo di valorizzare e divulgare il prezioso e vasto patrimonio di conoscenze chimiche sugli elementi così preziosi ma così poco conosciuti dai non addetti ai lavori. La nostra scuola non poteva mancare a questo appuntamento ed ha  partecipato con due attività.

PRIMA ATTIVITA'

 

"Gli elementi chimici - facciamoci un selfie"

E' il nome del progetto proposto dal Piano Nazionale Lauree Scientifiche (PLS) del Dipartimento di Scienze Chimiche dell'Università di Padova. La proposta prevedeva di realizzare una tavola periodica "impersonata" dai ragazzi. Le scuole del Veneto coinvolte sono state 25: contando sulla collaborazione degli insegnanti, alle scuole sono stati inviati alcuni nomi di elementi chimici. I ragazzi, dopo un breve approfondimento sugli elementi in questione e il loro utilizzo puri o in composti, hanno realizzato un travestimento a tema (non solo abiti, ma oggetti e/o accessori a tema) da cui è stata ricavata una fotografia  corredata da una didascalia che spieghi l’elemento e l' idea alla base di quanto realizzato.

Le foto di tutti sono state assemblate in una tavola periodica digitale, rese ingrandite al clic del mouse insieme alla comparsa di volta in volta della didascalia relativa.

All'attività hanno partecipato per la nostra scuola:

  • la classe 3DSA Liceo scientifico opzione Scienze applicate - guidata dalla prof.ssa Roberta Predonzan per la sede centrale "G: Veronese" ; elementi rappresentati: Na, Tl, Ge, Pu, Ru.
  • le classi 1D, 2D e 4D Tecnico in Biotecnologie Sanitarie - guidate dalla prof.ssa Maristella Cestaro per la sede associata "G. Marconi; elementi rappresentati: Li, S, Pd, Po, Gd.

La tavola è visualizzabile al link:

https://pls.scienze.unipd.it/tavolaperiodica/TavolPeriodica.html

Il progetto sarà presentato anche al convegno che si terrà a San Pietroburgo a luglio 2019; è stato attivato un link sul sito di Federchimica

https://mendeleevatavola.federchimica.it/news

 

SECONDA ATTIVITA'

 

"Tavola periodica quantitativa"

clicca sull'immagine a fianco per visualizzare il lavoro degli studenti

 

L'idea di costruire una tavola periodica quantitativa interattiva nasce il 22 novembre del 2017 grazie al progetto “La Scienza a Scuola” realizzato da Zanichelli, che prevedeva un ciclo di conferenze nelle scuole d'Italia in cui molti ricercatori, divulgatori e personalità del mondo scientifico incontravano i ragazzi e spiegavano loro le ultimissime novità della scienza. Per le discipline scientifico- naturalistiche,  la nostra scuola ospitò il dott. Nicola Armaroli - Dirigente di ricerca del CNR di Bologna - che trattò la conferenza "Energia per l'astronave Terra" ricavata dal suo omonimo libro di divulgazione.

Il messaggio era teso a far comprendere come le risorse minerali, in particolare i metalli rari, così preziose per lo sviluppo tecnologico - soprattutto nel campo delle tecnologie energetiche ma anche in quello delle tecnologie informatiche che pervadono la vita quotidiana - abbiano una disponibilità limitata. Per le loro proprietà chimico - fisiche, questi elementi sono difficilmente sostituibili.  

Basti pensare che per fabbricare uno smartphone sono utilizzati una quarantina di elementi chimici. Per lo schermo: In, Sn, O, Al, Si, K, Y, La, Tb, Pr, Eu, Dy, Gd. Per le batterie: Li, Co, O, C, Al. Per l'elettronica: Cu, Ag, Au, Ta, Ni, Dy, Pr, Tb, Nd, Gd, Si, O, Sb, As, P, Ga, Sn, Pb. Per l'involucro: C, Mg, Br, Ni.

La tavola periodica quantitativa ideata da W. F. Sheehan nel 1976, evidenzia bene la logica che gli elementi oggi importanti per queste tecnologie sono spesso anche i più rari in termini di abbondanze e reperibili solo in alcune aree del Pianeta che oggi sono oggetto di attività estrattive estremamente impattanti sull'ambiente e sulle popolazioni.

Un caso emblematico è quello del tantalio contenuto nel minerale tantalite. La tantalite si trova mescolata con la columbite in un minerale chiamato columbite-tantalite detto coltan. Il coltan è essenziale per la fabbricazione di congegni elettronici, dai cellulari alle cellule fotovoltaiche, dalle telecamere ai computer portatili fino all'industria aerospaziale, agli air bag, ai visori notturni, alle fibre ottiche.  Il suo valore è in costante ascesa, estrarlo non è semplice, si tratta di frantumare minutamente pietre in grandi cave all’aperto. Oltre a ciò, il suo sfruttamento e il suo commercio, in gran parte illegale, sono alla base di una guerra che devasta la Repubblica Democratica del Congo. I proventi della vendita del minerale servono a pagare i soldati e ad acquistare nuove armi alimentando la lotta tra gruppi paramilitari e guerriglieri nella parte orientale del Paese e nei vicini Rwanda e Uganda.

Il tema è pertanto di estremo interesse per l'educazione civica perché rimanda ai temi della sostenibilità ambientale e all'esigenza di passare da un'idea di economia lineare a quella di economia  circolare che valorizza i "rifiuti" e dove le parole chiave sono sostenibilità e ricicloLa presenza dei metalli pervade la nostra vita; sono presenti in moltissimi oggetti metallici,  graffette, utensili da cucina, dispositivi elettronici, macchine o bici, cavi e tubi, lampadine, martelli e pale; prodotti per la cura dei capelli, detergenti, medicinali, perfino nanoparticelle messe nei calzini per prevenire cattivi odori.

Molti di questi, presenti nei prodotti per l'igiene personale, vetro, vernici e pneumatici, non sono riciclati perché abrasi e dispersi nell'ambiente.

Con le risorse metalliche in via di esaurimento, scienziati e ingegneri stanno sviluppando strategie e tecnologie per recuperare economicamente i metalli dispersi come fanghi (biosolidi) nelle fognature.

“Se potessimo recuperare e riusare elementi chimici dagli scarti, avremmo l’opportunità di diminuire la dipendenza dalle nostre rimanenti risorse naturali e migliorare la sostenibilità”, dice Kathleen S. Smith, una geochimica alla U.S. Geological Survey. L'attenzione dei ricercatori ai cicli vitali dei metalli permette di pensare a vie alternative per acquisire metalli in modo che non debbano essere cercati nel suolo. Il loro lavoro è essenziale perché la qualità globale dei minerali sta scivolando, da minerali di alto grado in poca quantità a minerali di basso grado in grandi quantità.

Alcune ricerche si stanno concentrando sull'estrazione di metalli di valore dai fanghi provenienti dalle fognature - detti biosolidi - e al contempo liberarsi di quelli nocivi. Ciò, attraverso l'applicazione di tecnologie diverse dal "scanning electron microscopy" all'estrazione chimica, dall'utilizzo di indagini al microscopio elettronico SEM alla spettrometria di massa e spettroscopia a raggi X, allo sviluppo di materiali assorbenti fino al "agro - mining", metodo che sfrutta l'abilità di alcune piante di accumulare selettivamente certi metalli, come nickel, manganese e zinco, assorbiti dal terreno o dall'acqua. Implementare queste ricerche potrebbe rappresentare anche un'operazione economica vantaggiosa e redditizia.

Esposi al prof. Armaroli l'idea di lavorare con gli alunni su questo argomento e chiesi materiali di approfondimento. Nell'anno scolastico 2017-2018, con le allora classi 2D e 4D dell'indirizzo scienze applicate, iniziammo il lavoro di ricerca sulla descrizione degli elementi chimici che è continuato e si è concluso quest'anno. Ai ragazzi dell'attuale terza ho fornito una sitografia scelta per la ricerca delle caratteristiche chimico - fisiche degli elementi e alcuni libri di divulgazione scientifica sulla tavola periodica, che i ragazzi hanno letto durante le vacanze di Natale (si veda elenco a fondo pagina). Con l'aiuto del prof. Perazzolo, docente di informatica, i ragazzi di quarta, oggi 5DSA, hanno lavorato sulla costruzione della tavola e delle pagine web di descrizione, e sulla traduzione di articoli scientifici in lingua inglese, forniti dal prof. Armaroli. Il lavoro si è concluso quest'anno, in perfetta sincronia con le attività di celebrazione dei 150 anni dalla scoperta della tavola periodica. Visualizza il lavoro degli studenti.

  

Bibliografia:

Favole periodiche. La vita avventurosa degli elementi chimici

di Hugh Aldersey-Williams e D. Didero

Zio Tungsteno - Ricordi di un’infanzia chimica

Oliver Sacks

Il sistema periodico

   Autore Primo Levi

   Editore Einaudi

Il cucchiaino scomparso e altre storie della tavola periodica degli elementi

   Sam Kean

Passeggiando nella tavola periodica. Uno storytelling sugli elementi della tavola periodica nella nostra vita quotidiana 

   di Marcello Nicoletti (Autore)

Fonti sitografiche

   https://www.lenntech.it/periodica/tavola-periodica.htm

   https://it.wikipedia.org/wiki/Tavola_periodica_degli_elementi