LA PRIMA ALBA DELL' IDROGENO
di Franco LANUCARA
La tavola periodica di Mendeleev inizia con il simbolo di un elemento emblematico per la vita del nostro pianeta: l'Idrogeno, massimo rappresentante della progenie di tutti gli elementi, il Matusalemme dell'Universo. Il primogenito del grande Cosmo, che nasconde negli spazi infiniti energie inimmaginabili, un filo di Arianna lungo miliardi di chilometri e percorso ancora solo pochi centimetri.
Conosciamo però "colui" che all'inizio della nostra storia, vecchia miliardi di anni, scrisse la prima nota, dopo fu musica nell'Universo.
Rossi tramonti e bianche luci, notti interminabili piene solo di buchi neri, quando ancora non esistevano che atomi di Idrogeno, leggeri e vivaci, pronti ad inventare la luce, gli spettri, i colori.
Da ragazzo avevo definito ingiustamente l'Idrogeno, l'inesistente. Notavo la sua invisibile presenza nello svolgersi dell'elettrolisi dell'acqua, assieme all'Ossigeno, che però potevo "catturare" perchè presente nell'aria che ne è ricca di più del 20%. In qualche modo riuscivo ad immaginarlo, a sentirlo vicino trasportato dal vento, un gas a stretto contatto con gli esseri umani, indispensabile alla vita biologica del pianeta. L'Idrogeno invece, simbolo della vita stessa, si nascondeva nei diversi composti cui ero a contatto, combinato. Non riuscivo ad immaginarlo, non riuscivo a costruire una sua possibile "fisionomia", non aveva, per me, un volto. Cambiai drasticamente parere quando un giorno, quasi per caso, ne sviluppai una piccola quantità da una reazione tra polvere di zinco ed acido solforico. La sua voce fu forte e chiara anche se mi sembrò venisse da lontano. La provetta, innescata la reazione con un fiammifero, si ruppe tra le mie mani. Mi armai allora di tutti volumi di chimica che potei reperire, scolastici ed universitari. Rivalutai la sua presenza nascosta in ogni dove e pronta, se ben stimolata, a farsi conoscere, quando con buone energie, veniva trascinata fuori dalla sua tana. Ho ripreso il vecchio e mio primo libro di chimica che avevo tempo fa gelosamente rilegato. Ho trovato le proprietà chimiche e fisiche dell'Idrogeno sottolineate, allora, con la matita ma che il tempo ha indecorosamente sbiadite nei quasi otto lustri vissute in un angolo della mia libreria. Vi è scritto: "L'Idrogeno alla temperatura ambiente è un gas incoloro, inodoro, insaporo: non è respirabile. Un litro di Idrogeno alle condizioni normali pesa 0,08988 grammi ed è 14,4 volte più leggero dell'aria. Solidifica a -257,14°C e bolle a -252,85°C. E' un gas combustibile ma non è comburente. Si infiamma all'aria a 560°C. L'Idrogeno mescolato all'Ossigeno in rapporti stechiometrici, forma la miscela tonante che esplode se viene innescata. Sottrae l'Ossigeno agli altri corpi, cioè è riducente specie quando trovasi allo stato nascente ad alta temperatura"(1).
Tanti misteri mi vennero allora svelati. Rileggendo queste righe, ho provato le emozioni di un tempo. Ho chiuso per un attimo gli occhi ed ho subito ricordato a memoria le righe sottolineate e sbiadite. Un altro libro cui sono sentimentalmente legato, mi ricorda il primo approccio con il chimico poeta Alberto Cavaliere. Il suo volume "Chimica in versi" apre proprio con l'Idrogeno la sua ricerca poetico-scientifica sulla chimica inorganica.
Guardo come sempre il sistema periodico e vedo, non molto lontano, nello stesso periodo dell'Idrogeno, a pochissima distanza di protoni l'elio, primogenito dell'Idrogeno, partorito dopo un lungo travaglio di milioni di gradi, che chiude il primo periodo della tavola periodica. Visto da vicino chiuso in una provetta ho sviluppato nell'apparecchio di Kipp*, l'Idrogeno sembra quasi indifeso, la sua leggerezza è disarmante. L'Idrogeno vagava forse nell'universo alla ricerca di quel protone libero che conquistò l'energia necessaria per la formazione del tutto? La risposta è negli oceani delle galassie.
La struttura dell'atomo dell'Idrogeno è unica: un solo proptone e un solo elettrone compongono l'Idrogeno "comune". Anche l'Idrogeno "comune" ha parenti stretti naturali ed artificiali: gli isotopi.
Nel primo naturale isotopo il nucleo si arricchisce facendo posto ad un neutrone e prende il nome di Deuterio (Deutero= 2), mentre il Tritio (Tri= 3) è il secondo isotopo dell'Idrogeno che "feconda" il nucleo di un secondo neutrone e non si trova in natura.
1 H = H Idrogeno (1 - 1 = 0: assenza di neutroni)
1 H = D Deuterio ( 2 - 1 = 1: è presente nel nucleo un solo neutrone)
1 H = T Tritio ( 3 - 1 = 2: sono presenti nel nucleo due neutroni)
I tre isotopi dell'Idrogeno, dal "comune" al "Tritio" si distinguono solo per il numero di neutroni presenti nel nucleo. Il 99,98% dell'Idrogeno presente nel pianeta è di tipo "comune", mentre lo 0,02% è rappresentato dal Deuterio. Il Tritio non si trova in natura ma nasce artificialmente in laboratorio.
La famiglia dell'Idrogeno al completo svolge attività "normali" e "paranormali", combinato con l'Ossigeno (2H2 + O2 = 2H2O) lo troviavo con la formula H2O ed è l'acqua comunemente conosciuta. Un altro tipo di acqua meno comune, formata dall'isotopo 1H (Deutero) e con la formula D2O, prende il nome di acqua pesante è certo meno nota alla gente comune, non sgorga da nessuna fontana ma è importantissima per gli scienziati nucleari, in quanto rallenta o assorbe neutroni in particolari reattori nucleari.
La presenza dell'Idrogeno allo stato combinato, nella nostra vita quotidiana è una costante per il perfetto funzionamento delle reazioni di red-ox prodotte dalla macchina umana. L'aria atmosferica ne contiene solo una piccola quantità ma, a grandi altezze, la sua quantità aumenta. Allo stato libero si trova nei gas vulcanici ed in grande quantità nella fotosfera solare.
L'Idrogeno per gli alchimisti era l'aria infiammabile. Il chimico inglese Cavendish l'ottenne puro nel 1766. Bruciandolo ottenne acqua, ma fu Antoine Lavoisier che gli diede il nome. Allo stato combinato con l'Ossigeno è il dissetante per antonomasia. E' presente in tutte le sostanze organiche (D.N.A., proteine, amminoacidi, ecc.) che costituiscono gli esseri viventi, negli idrocarburi ed in moltissimi composti organici. Dopo l'Ossigeno ed il Silicio, è l'elemento più diffuso nel nostro pianeta.
E' probabile che nella voragine buoia di 15 miliardi di anni fa esistesse una massa fredda di Idrogeno atomico. Aspettava di destarsi da un sonno profondo da ibernato. Aspettava dai suoi nuclei abissali la formazione di oceani di vita. All'inizio secondo la teoria più accreditata proposta dall'astronomo Fred Hoyle, una massa enormemente grande di atomi di Idrogeno, sotto la spinta gravitazionale, si contrasse formando le stelle. La contrazione portò la temperatura all'interno delle stelle a più di 5 milioni di gradi. Si innescò così una reazione di fusione il cui risultato fu una trasformazione di 4 H in 1 di He con la formazione di un'enorme quantità di energia che salvò la stella appena nata dal collasso gravitazionale. Ora la stella ha un cuore che palpita di Elio, mentre l'Idrogeno che brucia fa da combustibile. Il ripetersi di fenomeni simili aumentano il battito del cuore dell'Elio che fa diventare la stella un grandissimo altoforno che raggiunge temperature di 200 milioni di gradi. A queste temperature il "miracolo": tre nuclei di Elio si fondono e formano il Carbonio (3 He C). Con l'apparizione del Carbonio nella stella si innescano complesse reazioni che portano all'Ossigeno ed al Magnesio ed aumentano la temperatura fino a 2.000 milioni di gradi. Avvengono adesso reazioni tra nuclei di Carbonio, Ossigeno, Silicio.
Il contenitore dell'universo si arricchisce sempre più di nuovi elementi fino alla formazione dei metalli quali il Ferro, e di altri gas come l'Azoto, e di nuovi elementi che cominciano timidamente a proporre la vita nell'universo. E' dunque un ottimo inizio per il nostro sistema solare. L'incontro tra i vari elementi della generazione dell'Idrogeno quali l'Ossigeno, il Carbonio, l'Azoto, il Silicio e tantissimi altri composti idrogenati presenti sulla superficie sferica di rocce di silicati portò ad un sistema chimico complesso dove nacque la vita.
Col ferro e un acido
già sviluppato
aria infiammabile
venne chiamato
