Carnevale della Chimica #11

Il 2011 è stato eletto Anno Internazionale della Chimica, e in questo stesso anno grazie a Chimicare i blogger scientifici italiani hanno animato un nuovo carnevale scientifico, il Carnevale della Chimica. E questa che state per leggere è la sua 11.ma edizione, e quindi è anche giusto andare a vedere chi è l'11.mo atomo della tavola periodica, il sodio.
La sua posizione sulla tavola è dovuta al criterio di ordinamento della usuale tavola periodica: gli atomi, infatti, vengono classificati essenzialmente grazie al numero atomico, che identifica la quantità di protoni e quindi di elettroni presenti in un dato atomo. E' un metallo alcalino che non si trova libero in natura: a contatto con l'acqua, infatti, la riduce liberando idrogeno e formando idrossido. Non essendo chimico, non proseguo con la descrizione del sodio, ma ricordo semplicemente che è presente all'interno del cloruro di sodio, NaCl, ovvero il comune sale da cucina, che può essere prodotto ad esempio facendo evaporare l'acqua di mare. A sua volta si può estrarre dal sale così ricavato il sodio, tornando così al nostro punto di partenza.
D'altra parte l'11.mo premio Nobel per la Chimica, assegnato giusto 100 anni fa, è andato alla fisica e chimica Marie Curie, protagonista dell'Anno Internazionale della Chimica

The year 2011 will coincide with the 100th anniversary of the Nobel Prize awarded to Madame Marie Curie—an opportunity to celebrate the contributions of women to science.

ma anche giustamente protagonista di questo carnevale, essendo novembre il mese della sua nascita.
La scienziata franco-polacca è stata la prima in assoluto a vincere ben due Nobel, uno in fisica nel 1903 per la scoperta della radioattività (scoperta che condividono insieme con Becquerel, che vinse con Marie e con il marito il premio di quell'anno) e l'altro, come detto nel 19011 in chimica.
I suoi contributi più importanti, che avrete modo di approfondire leggendo i contributi che animano questo Carnevale, sono innanzitutto l'utilizzo di un macchinario inventato negli anni Ottanta del XIX secolo dal marito Pierre insieme con il fratello Jacques per verificare la scoperta di Becquerel. A questi primi esperimenti seguirono le coperte di radio e polonio e successivamente l'applicazione delle radiazioni da una parte per la cura di lesioni varie e dall'altra per la realizzazione delle radiografie. Nasceva in questo modo una nuova branca della scienza, quella che oggi chiamiamo radiochimica.
D'altra parte l'importanza di Marie Curie va anche oltre i due Nobel e le sue fondamentali scoperte: permette infatti di enfatizzare il ruolo delle donne nella scienza in generale e nella chimica in particolare. E dell'importanza di questo ruolo, ad esempio, se ne rende conto anche Nature, che su Nature Chemistry pubblica la foto di seguito (un grazie per l'invio a Francesco Neve, i cui contributi al Carnevale sono più sotto nella seconda parte):

E' stata realizzata con un collage di 200 foto di altrettante scienziate, diventando la copertina del numero di NC di settembre di quest'anno (per la precisione il volume 3, numero 9). Su quello stesso numero compare anche uno splendido articolo di Michelle Francl, Sex and the citadel of science, dove la chimica statunitense si interroga su un paio di domande sicuramente molto interessanti:

Why are women still under-represented? A lack of ability or passion, or could it be that we create labs into which women don't quite fit?

Da ottima scienziata nel suo articolo mette in fila una serie di studi e rassegne per cercare più che di rispondere alla domanda di fotografare la situazione attuale. Sicuramente emergono nettamente le capacità di Marie Curie come scienziata, capacità che erano già state apprezzate da Rutherford quando andò a trovarla nel suo obiettivamente piccolo laboratorio (quello che all'inizio le era stato assegnato dalla Sorbona, prima che ne aprisse uno tutto suo):

It must have been dreadful not to have a laboratory to play around in

In effetti, sciolto qualsiasi dubbio su possibili cause naturali riguardo le capacità delle donne nella scienza, e constatato che le donne stanno aumentando la loro presenza nei laboratori e negli istituti di ricerca, resta probabilmente come unica spiegazione la difficoltà nel rompere con alcune convinzioni sociali ancora ben radicate non solo nel mondo in generale, ma anche in quello scientifico, tutte legate a una scarsa considerazione delle capacità delle donne. Questo rende ancora più importanti i premi vinti da Marie Curie e dalle sue discendenti, a iniziare dalla figlia Irene fino ad arrivare all'ultima vincitrice del Nobel per la Chimica, Ada Yonath nel 2009.
A questo punto, però, mi sono dilungato anche troppo: è giunto il momento di dare inizio alle danze!

Ritratti: Marie Curie

Il 2011 coincide con il 100.mo anniversario del Premio Nobel assegnato a Madame Marie Curie, una opportunità per celebrare il contributo delle donne alla scienza.

E' così che il sito ufficiale dell'Anno Internazionale della Chimica elegge Marie Curie come uno dei simboli stessi del 2011 scientifico. E non poteva esserci simbolo migliore, poiché la scienziata polacca naturalizzata francese non solo è stata una delle prime donne a vincere il Premio o la prima a vincerlo per ben due volte, ma soprattutto ha ottenuto il riconoscimento in due ambiti differenti, la fisica nel 1903 e la chimica nel 1911, stabilendo di fatto, qualora ce ne fosse bisogno, lo stretto legame tra le due discipline.

Marie Skłodowska Curie nacque il 7 novembre del 1867 a Varsavia, quando ancora la Polonia faceva parte della Russia, in una famiglia di insegnanti: sia il nonno paterno Józef, sia il padre Władysław e la madre Bronisława erano infatti insegnanti nelle scuole della regione. In particolare fu il padre a indirizzarla verso la matematica e la fisica, mentre il suo agnosticismo sembra sia generato soprattutto dalla morte della sorella maggiore, Sofia, e della madre a causa del tifo, una scelta a metà strada tra l'ateismo del padre e il cattolicesimo della madre.
Ad ogni modo iniziò ad andare a scuola all'età di dieci anni nella stessa scuola dove insegnava la madre, dalla quale si diplomò il 12 giugno del 1883. A questi studi, però, non seguì nell'immediato nessun tentativo di accedere all'istruzione superiore: a causa della partecipazione della famiglia ai moti patriottici di quel periodo, la sua famiglia iniziò un lungo periodo di difficoltà economica, che costrinse di fatto Marie a fare per molti anni il lavoro della governante, per sostenere da una parte la famiglia in quel di Varsavia e dall'altra la sorella Bronisława, più grande di due anni, andata a Parigi per intraprendere gli studi di medicina.
Ci furono, a questo punto, due eventi che alla fine spinsero Marie a seguire la sorella. Da una parte, agli inizi del 1890, la sorella Bronisława, che si era nel frattempo sposata con Kazimierz Dłuski, aveva iniziato a insistere con Marie affinché si trasferisse nella capitale francese, dall'altra, però, Marie aveva iniziato una relazione sentimentale con il matematico Kazimierz Żorawski. D'altra parte non aveva alcuna preparazione di tipo universitario, che iniziò in patria frequentando l'Università volante.
Come detto a quel tempo Varsavia era sotto il controllo della Russia, che insieme alla Prussia fu la nazione che oppresse maggiormente la popolazione polacca (diversamente, invece, da quanto avveniva nell'Austria-Ungheria, il terzo impero ad essersi spartito la Polonia). In particolare, probabilmente anche in conseguenza alle rivolte delle popolazioni locali per riottenere l'autonomia (quelle del 1830-31 e del 1863-64), l'accesso all'istruzione superiore in particolare di tipo universitario era preclusa alla maggior parte dei polacchi. In questo contesto politico estremamente oppressivo si può immaginare come la situazione delle donne fosse anche peggiore.
Per tutti questi motivi a partire dal 1882 il movimento positivista polacco decise di proporre almeno agli abitanti di Varsavia una serie di corsi clandestini, che grazie all'impegno di una delle studentesse, Jadwiga Szczawińska, iniziarono a coordinarsi insieme creando una vera e propria università clandestina, la Uniwersytet Latający, resa in inglese come flying university o anche floating university. I programmi si sviluppavano in un arco di 5-6 e coprivano i campi di scienze sociali, pedagogia, filologia e storia e scienze naturali. Questa resistenza culturale durò venti anni, fino al 1905, e in questo arco di tempo oltre a Marie Curie, tra gli altri studenti si ricordano Zofia Nałkowska, scrittrice, e Janusz Korczak, pediatra e scrittore per l'infanzia. I suoi studi scientifici in Polonia, comunque, la portarono, durante questo breve periodo, a lavorare nel Museo dell'Industria e dell'Agricoltura.
Partendo da ciò, dunque, poteva sembrare impossibile che Marie avrebbe lasciato il suo paese natale, ma Kazimierz Żorawski interruppe la loro relazione con una lunga lettera e così nell'ottobre del 1891 Marie decise di raggiungere la sorella a Parigi. Qui iniziò gli studi in fisica, chimica e matematica alla Sorbona.

La laurea arriva nel 1893 e la porta a lavorare in un laboratorio industriale, senza però abbandonare gli studi sempre alla Sorbona fino alla laurea in matematica nel 1894. Il suo interesse per il magnetismo, invece, le consente di collaborare con Pierre Curie, l'uomo con il quale condivise la vita, sposandolo nel luglio del 1895, il lavoro di ricerca e un Nobel, quello per la fisica del 1903 insieme con Henri Becquerel:

in riconoscimento dei servizi straordinari che essi hanno reso nella loro ricerca sui fenomeni radioattivi

Con il termine radioattività si intende il decadimento radioattivo dei nuclei atomici. Non tutti i nuclei, infatti, sono stabili, e la prima osservazione documentata del fenomeno è di Becquerel nel 1896. Il contributo di Marie alla nascente nuova linea di ricerca fu, innanzitutto, la riproduzione dei risultati del collega francese⁽¹⁾.
Circa 15 anni prima Pierre e il suo fratello maggiore, Jacques, inventarono un nuovo tipo di elettrometro, uno strumento che serve per misurare correnti elettriche estremamente basse. Marie utilizzò l'elettrometro dei Curie per misurare le piccole correnti che attraversano l'aria attraversata dai raggi dell'uranio. L'aria umida del magazzino nel quale conduceva gli esperimenti tendeva a dissipare la carica elettrica, ma nonostante questo riuscì a realizzare delle misure riproducibili.
Dopo molti esperimenti, la fisica polacca arrivò alle stesse conclusioni di Becquerel: gli effetti elettrici dovuti all'uranio erano costanti, indipendenti cioè dallo stato, solido o polverizzato, puro o in un composto, umido o asciutto, esposto alla luce o riscaldato, dell'uranio. Inoltre confermò l'osservazione di Becquerel sull'emissione di raggi più intensi in minerali contenenti una porzione maggiore di uranio. Al lavoro del collega francese, però, aggiunse anche una importante ipotesi: la radiazione emessa dai composti dell'uranio era una proprietà insita nell'uranio stesso, qualcosa di spiegabile solo dalla struttura interna dell'atomo stesso:

(...) I reached the conviction that the emission of rays by the compounds of uranium is a property of the metal itself—that it is an atomic property of the element uranium independent of its chemical or physical state.⁽²⁾