STOCCOLMA – Gli scienziati della Università di Stoccolma hanno scoperto le due fasi del liquido acqua, con grandi differenze nella struttura e nella densità. I risultati si basano su studi sperimentali che utilizzano i raggi X, che sono ora pubblicati nel Proceedings of the National Academy of Science (USA).
L’acqua ha molte proprietà anomale e si comporta diversamente da tutti gli altri liquidi. Alcuni esempi sono il punto di fusione, la densità, la capacità termica, l’acqua ha più di 70 proprietà che differiscono dalla maggior parte dei liquidi.
Come studiare la struttura dell’acqua
La nuova proprietà è che l'acqua può esistere in due forme differenti, in base a diverse temperature e pressioni.
La svolta nella comprensione di acqua è stata possibile attraverso una combinazione di studi utilizzando raggi X dell’Argonne Nazionale Laboratory vicino a Chicago, dove sono state evidenziate le due strutture diverse e analizzate anche dai raggi X del laboratorio DESY di Amburgo, dove le dinamiche hanno dimostrato che le due fasi, effettivamente, erano entrambe liquide.
"È molto eccitante essere in grado di utilizzare i raggi X per determinare le posizioni relative tra le molecole in tempi diversi", dice Fivos Perakis, dell'Università di Stoccolma con un background in spettroscopia ottica ultraveloce.
"Abbiamo in particolare potuto seguire la trasformazione del campione a bassa temperatura tra le due fasi e dimostrato che esiste diffusione come è tipico per i liquidi".
Quando pensiamo al ghiaccio molto spesso pensiamo a qualcosa che abbia una forma, ma in realtà nel nostro sistema planetario il ghiaccio è amorfo e ci sono due forme di ghiaccio amorfo a bassa e alta densità.
"È un sogno che diventa realtà seguire in modo così dettagliato come uno stato vetroso di acqua si trasforma in un liquido viscoso, che trasforma quasi subito un altro, ancora più viscoso, liquido di densità molto più bassa", spiega Katrin Amann-Winkel, ricercatrice di Chimica Fisica all'Università di Stoccolma.
Una scoperta lungimirante
"La possibilità di fare nuove scoperte in acqua è assolutamente affascinante e di grande ispirazione per i miei ulteriori studi", dice Daniel Mariedahl, dottorando in Chimica Fisica presso l'Università di Stoccolma.
"È particolarmente interessante che le nuove informazioni sono state fornite dai raggi X, poiché il pioniere di radiazione di raggi X, Wilhelm Conrad Röntgen, ipotizza che l'acqua può esistere in due forme diverse e che la loro interazione potrebbe dar luogo a particolari proprietà".
Afferma Lars Pettersson GM, professore di Fisica teorica chimica presso l'Università di Stoccolma. "In poche parole: acqua non è un liquido complicato, ma è formata da due liquidi con un rapporto complicato."
Questi nuovi risultati non solo creano una comprensione globale dell’acqua a diverse temperature e pressioni, ma ci fanno capire come l'acqua è influenzata da sali e biomolecole importanti per la vita. Inoltre, la maggiore comprensione di acqua può portare a nuove intuizioni su come purificare e desalinizzare l'acqua in futuro.
Questa sarà una delle principali sfide per l'umanità in vista del cambiamento climatico globale.
di Valentina Izzo
13 luglio 2017
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