Carl Gustaf Mosander: Il chimico che separò le terre rare

Nel 1839, un farmacista svedese trasformatosi in professore prese un pezzo di ciò che tutti in chimica chiamavano "ossido di cerio" e, attraverso una paziente sequenza di decomposizione parziale e trattamenti con acido nitrico diluito, dimostrò che non si trattava di una singola sostanza bensì di almeno due. Quel trucco da banco — separare elementi chimicamente così simili da comportarsi quasi come gemelli — divenne il tratto distintivo di Carl Gustaf Mosander, e avrebbe finito per aprire un'intera famiglia nascosta della tavola periodica: le terre rare.

Il percorso di un apprendista verso la chimica

Mosander nacque il 10 settembre 1797 a Kalmar, in Svezia, e non arrivò alla chimica attraverso una via accademica convenzionale. Frequentò la scuola nella sua città natale solo fino al 1809, quando la sua famiglia si trasferì a Stoccolma, e da quel momento la sua formazione fu pratica piuttosto che accademica: fece l'apprendista presso la farmacia Ugglan e completò il suo esame farmaceutico nel 1817. Ben nove anni dopo, nel 1826, fu nominato capo del laboratorio chimico presso quello che allora era il Caroline Medical Institute (oggi Karolinska Institute) a Stoccolma. Nel frattempo, intraprese studi medici regolari, immatricolandosi all'Istituto nel 1820 e superando l'esame medico nel 1825. Gestì anche, per un certo periodo, uno stabilimento termale a Stoccolma, un dettaglio che sottolinea quanto la sua carriera si fosse allontanata da qualsiasi singola e ordinata scala accademica.

All'ombra di Berzelius, poi accanto a lui

Il rapporto determinante della vita scientifica di Mosander fu quello con Jöns Jacob Berzelius, il chimico svedese che dominò la chimica europea all'inizio del XIX secolo. Mosander lavorò nel laboratorio di Berzelius, assorbendo i rigorosi standard del maestro in fatto di pesi atomici e precisione analitica, e fu lì che strinse amicizia con un compagno di studi che sarebbe anch'egli diventato uno dei grandi chimici del secolo, Friedrich Wöhler. Quando Berzelius si ritirò dalla sua cattedra, Mosander gli succedette nel 1832 come professore di chimica e mineralogia — alcune fonti indicano la cattedra come chimica e farmacia — al Karolinska Institute. Mantenne l'incarico fino al 1845, quando divenne professore e ispettore presso l'Istituto Farmaceutico, e per anni prestò servizio contemporaneamente come conservatore aggiunto delle collezioni mineralogiche presso quello che sarebbe diventato il Museo svedese di storia naturale, proprio l'incarico che pose minerali rari e poco compresi alla sua portata quotidiana.

Aprire il cerio

Quell'accesso contava perché i minerali di terre rare dell'inizio del XIX secolo erano l'incubo dei chimici: ossidi densi e dall'aspetto simile che resistevano alla separazione con qualsiasi tecnica standard dell'epoca. Il cerio, scoperto decenni prima da Berzelius e Wilhelm Hisinger, era ritenuto un singolo elemento legato nel suo minerale. Mosander sospettava il contrario. Lavorando con l'ossido di cerio, scoprì che un trattamento accurato e ripetuto — decomposizione parziale seguita da acido nitrico diluito — eliminava una seconda sostanza che si nascondeva al suo interno. Annunciò il nuovo elemento nel 1839 e lo chiamò lantanio, dal greco che significa "giacere nascosto", un nome appropriato per un elemento che aveva trascorso decenni a fingersi parte di qualcos'altro.

L'enigma dell'ittria

Mosander non si fermò lì. Rivolgendosi all'ittria, un altro ossido di terre rare già noto per essere chimicamente più complesso di quanto sembrasse, applicò la stessa pazienza investigativa e nel 1843 ne trasse altri due elementi: terbio ed erbio. La storia dei due nomi è di per sé un piccolo monumento a quanto fosse confusa questa chimica: in seguito i chimici scoprirono che le etichette originali di Mosander per le proprietà dei due elementi erano state invertite, cosicché ciò che oggi viene chiamato terbio e ciò che viene chiamato erbio sono, secondo alcuni resoconti, l'immagine speculare di ciò che egli aveva originariamente inteso. È una minima confusione storica, ma rivelatrice: mostra quanto vicino al limite della tecnica contemporanea questo lavoro venisse svolto.

Didimio: Un quasi fallimento che contava comunque

Nel 1840, Mosander identificò un'altra nuova sostanza all'interno dei minerali del gruppo del cerio e la chiamò didimio, dal greco che significa "gemello", perché le sue proprietà erano così vicine a quelle del lantanio e del cerio che riuscire a separarla era già un risultato straordinario. Il didimio mantenne il suo posto nei libri di testo di chimica per decenni. Ci volle fino al 1885 perché il chimico austriaco Carl Auer von Welsbach dimostrasse che il didimio non era affatto un singolo elemento, bensì una miscela di altri due elementi, neodimio e praseodimio — e, più tardi ancora, i chimici riconobbero il samario come un altro componente aggrovigliato nei campioni di terre rare dell'epoca. L'elemento "gemello" di Mosander era, alla fine, più simile a dei terzigemini. Il fatto che la sua scoperta provvisoria abbia retto come sostanza significativa, sebbene impura, per quasi mezzo secolo è di per sé una misura di quanto accuratamente avesse eseguito la separazione con gli strumenti a sua disposizione.

Riconoscimento e ultimi anni

I contributi di Mosander furono riconosciuti in patria relativamente presto: fu eletto alla Reale accademia svedese delle scienze nel 1833, mentre stava ancora consolidando il lavoro che lo avrebbe reso famoso. La sua vita personale si stabilizzò nello stesso periodo — sposò Hulda Philippina Forsström il 20 dicembre 1832 e la coppia ebbe quattro figli, nati come due coppie di gemelli. Negli ultimi anni la sua vista cedette a causa della cataratta, e morì il 15 ottobre 1858 nella sua residenza estiva sull'isola di Lövön (registrata anche come Ängsholmen) nella contea di Stoccolma, all'età di sessantun anni.

Perché Carl è definito un genio

La pretesa di Mosander al genio poggia su una forma ristretta ma reale di talento scientifico: una straordinaria tolleranza per l'ambiguità chimica, unita alla disciplina manuale e analitica necessaria per separare sostanze che si comportavano in modo quasi identico. Scoprire lantanio, terbio ed erbio non richiedeva una nuova teoria della materia: richiedeva di accorgersi che un composto "puro" non era puro, e poi di avere la pazienza di dimostrarlo attraverso ripetuti e ingrati cicli di precipitazione e trattamento con acido. Questa è abilità tanto quanto intuizione, più vicina all'abilità di un maestro metallurgo che ai salti di un teorico come il suo mentore Berzelius. Il onesto controargomento è che Mosander lavorò all'interno di un paradigma che Berzelius aveva già costruito, usando tecniche che Berzelius aveva perfezionato, e che la sua affermazione più ambiziosa — il didimio — si rivelò sbagliata esattamente nel modo che i suoi critici avrebbero potuto prevedere, una miscela scambiata per un elemento. Ma azzeccare tre elementi, in un campo in cui la confusione era la norma e in cui i suoi stessi errori furono corretti solo decenni dopo da strumenti più sensibili, costituisce un caso credibile per definire il suo occhio per la struttura nascosta della materia qualcosa di vicino al genio, anche se di tipo pratico e non teorico.

Eredità

Il nome di Mosander è oggi meno famoso degli elementi che ha trovato, ma il suo metodo — dubitare della purezza di ciò che chiunque altro chiama elemento e procedere a piccoli passi verso la prova — divenne il modello seguito dalla chimica delle terre rare per il resto del XIX secolo, poiché i chimici successivi usarono la sua stessa paziente logica per continuare a suddividere i suoi "elementi" in altri ancora.