Le due facce dell'acqua

Sofisticate analisi spettroscopiche mostrano che a fianco della struttura a gruppi tetraedrici di molecole si manifesta anche una seconda, meno definita struttura.

L'acqua si comporta in modo differente dagli altri liquidi: ha una notevole capacità di trasporto del calore, allo stato solido è meno densa di quando è liquida, ha una tensione superficiale insolitamente elevata...

Tutte queste proprietà sono essenziali perché essa possa svolgere il suo ruolo essenziale per lo sviluppo della vita, eppure il comportamento dell'acqua allo stato liquido non è ancora del tutto compreso ed è ancor oggi oggetto di dibattito.

Ora un gruppo internazionale di ricercatori che fanno capo allo Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), all'Università di Hiroshima e a quella di Stoccolma mette radicalmente in questione il quadro generalmente accettato di quello che sarebbe il comportamento dell'acqua allo stato liquido, secondo cui quando l'acqua passo dallo stato di ghiaccio a quello liquido si libererebbe dagli stretti vincoli tipici della fase solida, ma le sue molecole conserverebbero comunque una disposizione in gruppi tetraedrici.

Come viene spiegato in un articolo apparso sull'utimo numero delle Chemical Physics Letters, sfruttando tecniche di spettroscopia a emissione e assorbimento X, il gruppo di ricercatori coordinato da Anders Nilsson ha infatti scoperto che a fianco dei gruppi tetraedrici si manifesta anche una seconda, meno definita struttura.

L'idea che l'acqua in fase liquida sia costituita da due strutture e non da una non è nuova, essendo stata già avanzata alla fine del XIX secolo da Willhelm Conrad Röntgen, lo scopritore dei raggi X. "E' sorprendente come l'uso moderno dei raggi X dimostri che Röntgen, più di cento anni fa, avesse ragione", ha osservato Nilsson.

I ricercatori hanno infatti utilizzato in modo essenziale i raggi X generati da una fonte di luce di sincrotrone, sintonizzandoli su uno specifico range di energie ed eccitare così gli elettroni all'interno degli singoli atomi di ossigeno delle molecole d'acqua e quindi mettere in evidenza con straordinaria precisione la localizzazione e la disposizione delle molecole stesse.

"Nell'ultimo decennio abbiamo scoperto che materiali un tempo considerati omogenei mostrano alle nanoscale un ordine più complesso", ha commentato Jo Stöhr, direttore dello SLAC. "Penso che questo lavoro sull'acqua rappresenti un altro esempio della reale complessità della materia, anche nello stato semplice di liquido.

Le moderne tecniche con i raggi X sembrano poter avviare una nuova comprensione dei liquidi, e potremmo essere solo all'inizio di un cambiamento di paradigma nelle nostre concezioni."

La conoscenza dell'esatta struttura molecolare dell'acqua e del suo comportamento può avere importanti risvolti in campo chimico, biologico e medico, ricordano i ricercatori.
da:Le Scienze