Copenaghen trionfa: afnio! – NRC

L’elemento afnio (Hf) festeggia quest’anno il suo centenario. All’inizio di dicembre 1922 fu scoperto nel Istituto Universitario di Fisica Teorica dal fisico Niels Bohr, a Copenaghen. Lo stesso anno, Bohr ricevette il Premio Nobel per la Fisica per il suo modello atomico. Appropriato, perché la scoperta è dovuta proprio a questo modello atomico. Pochi giorni dopo la scoperta Bohr mantiene il suo Ringraziamento alla cerimonia di premiazione a Stoccolma l’11 dicembre 1922. Presentò subito la scoperta di questo “elemento ancora sconosciuto 72” come un trionfo del suo modello. La pubblicazione ufficiale dell’olandese Dirk Coster e dell’ungherese George de Hevesy (che vinse lui stesso un premio Nobel nel 1943) il 20 gennaio 1923, a Natura sotto il titolo Sherlock Holmes-esque Sull’elemento mancante del numero atomico 72.

Nella corsa al completamento della tavola periodica (istituita da Dmitri Mendeleev nel 1869), l’afnio è uno degli ultimi elementi stabili mancanti. Solo il renio (numero 75) viene scoperto più tardi, nel 1925. L’afnio non era mai stato notato prima perché assomiglia allo zirconio, un metallo molto più leggero (Zr, numero atomico 40, che fu isolato nel 1824). L’afnio si nasconde nei composti di zirconio, come un “inquinamento” di pochi punti percentuali, proprio al posto dello zirconio. Ora è usato in minuscole connessioni elettroniche e come additivo in titanio o leghe di tungsteno. La sua principale applicazione è dovuta alla sua enorme capacità di assorbimento dei neutroni – 600 volte maggiore di quella dello zirconio, che viene spesso utilizzato anche per la cattura dei neutroni. Questo è il motivo per cui l’afnio è spesso contenuto nelle barre di controllo che rallentano la reazione in una centrale nucleare. Soprattutto, è popolare con piccole centrali nucleari viziose utilizzate nei sottomarini.

La grande scoperta di Bohr è che gli elettroni si trovano all’esterno del nucleo atomico in “gusci” definiti in modo molto preciso, ciascuno con il proprio livello di energia. Grazie ai calcoli di Bohr, i suoi due dipendenti possono scoprire rapidamente il numero 72. Esatto. A causa di questi gusci definiti con precisione, quando gli elettroni saltano in un guscio inferiore, viene rilasciata una specifica quantità di energia, sotto forma di un fotone luminoso di una certa frequenza. Al contrario, per azione di un fotone specifico, un elettrone può essere respinto verso uno strato superiore. Bombardando una sostanza con raggi X, gli elettroni degli atomi colpiti saltano a tutti i tipi di strati superiori. I fotoni che poi emettono – salendo verso un guscio inferiore – appaiono sotto forma di righe spettrali sull’apparecchiatura di misurazione. E poiché i sette “shell principali” sono suddivisi ciascuno in subshell, e quei gusci non sempre si riempiono in modo pulito, la posizione precisa di tutti quegli elettroni è specifica dell’elemento.

L’innesco di Coster e de Hevesy è che all’inizio del 1922 i ricercatori francesi riferirono di aver trovato “72”, ma non con linee spettrali secondo il modello di Bohr. Con nonchalance i due si iscrivono Natura: „Siamo riusciti a rilevare sei righe che dovrebbero essere assegnate all’elemento 72”, esattamente secondo le previsioni di Bohr. Copenaghen trionfa. Ecco perché ’72’ diventa afnio chiamato, dopo Copenaghen (in latino: afnia).