Questo sito contribuisce alla audience di

I segreti dell’acqua

Semplice come l’acqua. Affermazione ovvia per poeti e letterati, sicuramente per il senso comune, ma in grado di suscitare dubbi e perplessità agli occhi degli scienziati

Semplice come l’acqua. Affermazione ovvia per poeti e letterati, sicuramente per il senso comune, ma in grado di suscitare dubbi e perplessità agli occhi degli scienziati.
L’acqua nelle sue diverse forme rappresenta una sostanza tra le più comuni presenti in natura. Le sue proprietà chimiche e fisiche sono in realtà molto particolari e in buona parte differiscono da quelle di tutti gli altri liquidi. Proprio queste sue proprietà eccezionali hanno consentito lo sviluppo della vita sulla terra.
Formata da molecole composte da 2 atomi di idrogeno (H) e 1 atomo di ossigeno (O), l’acqua è l’unica sostanza in natura, che a temperatura ambiente, possa manifestarsi in tutti e tre gli stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. Allo stato solido è presente, infatti, sotto forma di ghiaccio, nella neve, nella grandine o nelle nubi; allo stato liquido si trova nella pioggia, ma soprattutto ricopre gran parte della superficie terrestre formando oceani, mari, laghi e fiumi; allo stato gassoso, infine, forma le nebbie oltre al vapore, principale costituente delle nuvole.
Una delle caratteristiche più insolite dell’acqua è di aumentare il volume nel passaggio dallo stato liquido a quello solido. La materia è formata al suo interno da particelle, atomi e molecole, separate tra loro da distanze ben stabilite. Queste distanze, generalmente, si riducono, quando la materia è nello stato solido e per questo motivo quando un liquido solidifica il suo volume diminuisce, ma questa regola rimane disattesa nel caso dell’acqua. Quando l’acqua viene portata ad una temperatura di zero gradi e si trasforma in ghiaccio, il suo volume aumenta, mentre la sua densità raggiunge il suo valore massimo a 4°C. Ciò significa che a questa temperatura l’acqua occupa il minimo spazio.
In termini partici questa situazione si traduce nella proprietà del ghiaccio di galleggiare sull’acqua come se fosse legno o sughero.
In determinate condizioni però, ad esempio nel caso in cui l’acqua sia purissima, depurata quindi da qualsiasi contaminante, può permanere in uno stato liquido anche a temperature inferiori allo zero, in una condizione che i fisici chiamano “sotto raffreddata”. Se si spinge ancora il processo di raffreddamento è possibile ottenere infine un “solido amorfo”, un materiale cioè molto simile al vetro, un vero e propriovetro d’acqua.
Proprio in questi giorni la rivista Nature ha pubblicato un importante studio realizzato presso i laboratori del LENS di Firenze riguardante, le proprietà che caratterizzano l’acqua in queste particolarissime condizioni. Nel Laboratorio Europeo di Spettroscopie non Lineari, sono stati utilizzati degli impulsi luminosi di durata brevissima, per misurare sperimentalmente le dinamiche che caratterizzano il comportamento dell’acqua quando questa viene portata a temperature inferiori ai –20 °C. Lo studio italiano, realizzato da Renato Torre, Paolo Bartolini e Roberto Righini, ha permesso per la prima volta di guardare da vicino la struttura che possiede questo liquido. Si è scoperto così che la “semplice acqua” è in realtà un sistema molto complesso, caratterizzato da comportamenti che possono variare in funzione della scala temporale presa in esame. Per realizzare queste ricerche sono stati utilizzati perciò degli impulsi laser brevissimi, di durata pari a qualche decina di femto secondo, un unità che misurata con il nostro orologio equivale a un milionesimo di miliardesimo di secondo. In questo modo è stato possibile “fotografare istante per istante” l’evoluzione della struttura dell’acqua, applicando una tecnica chiamata dagli esperti Optical Kerr Effect (OKE). Questa tecnica, oltre ad offrire un’eccezionale risoluzione temporale, risulta estremamente sensibile ai legami intermolecolari presenti nell’acqua e può quindi misurare le variazioni dinamiche che avvengono in questo sistema quando si modificano le condizioni esterne.
Lo studio, in particolare, ha permesso di rilevare come all’interno del liquido siano presenti una molteplicità di strutture, che interagiscono tra loro in maniera diversa al variare della temperatura. Un andamento che subisce una brusca variazione quando la temperatura approssima i –43 °C, che rappresenta così una vera e propria temperatura critica per l’acqua sotto raffreddata.
Risultati che potranno essere particolarmente utili nello studio della formazione delle nuvole, dei sistemi biologici conservati a basse temperature, o per la ricerca della presenza di acqua nei pianeti e sulle comete e più in generale nello spazio interstellare

Ultimi interventi

Vedi tutti

Link correlati