MILANO - L’acqua può sembrare a prima vista l’elemento più semplice che possiamo trovare in natura. Tuttavia, la sua composizione nasconde molte caratteristiche interessanti e segreti non ancora rivelati. Un passo avanti verso la comprensione delle proprietà dell’acqua sembra averlo fatto un gruppo di ricerca internazionale guidato dal Centro d’Accelerazione Lineare di Stanford (Slac). Gli scienziati sono riusciti a vedere per la prima volta i suoi legami quantistici, degli “strattoni” tra le molecole quando vengono eccitate. Legami che sembrerebbero essere alla base di alcune particolari proprietà dell’acqua: la particolare tensione superficiale che permette a molti insetti di camminare sulla sua superficie, la grande capacità di immagazzinare calore e una densità minore quando è allo stato solido.
La chimica dell’acqua
Una molecola di acqua (H2O) è costituita da due atomi di idrogeno (H) e un atomo di ossigeno (O). In particolare, tra gli atomi di idrogeno di una e l’atomo di ossigeno delle altre si creano dei legami, i quali sono sempre stati difficili da osservare.
Gli scienziati hanno utilizzato una potente fotocamera elettronica ad alta velocità (MeV-UED) per di scattare delle istantanee ritraenti i movimenti molecolari provocati da brevi impulsi, generati grazie ad un potente fascio di elettroni, diretti su getti di acqua mille volte più sottili del diametro di un capello umano. Ciò ha permesso agli scienziati di vedere come gli atomi di idrogeno positivi di una molecola d’acqua interagiscono con l’ossigeno negativo delle altre molecole vicine, attirandole per poi, sotto impulso energetico, respingerle e aumentare lo spazio tra queste.
Gli sviluppi futuri
“Questo studio è il primo a dimostrare direttamente che la risposta della rete di legami idrogeno a un impulso di energia dipende in modo critico dalla natura quantomeccanica di come sono distanziati gli atomi di idrogeno, che è stato a lungo suggerito come il responsabile degli attributi unici dell’acqua e della sua rete di legami a idrogeno”, ha commentato Kelly Gaffney che ha collaborato allo studio* pubblicato su Nature.
L’esperimento ha fatto luce sulla natura più profonda dell’elemento naturale più importante del nostro pianeta. Ora che è possibile finalmente vedere i legami idrogeno in movimento, gli scienziati vorrebbero collegare quei movimenti con un quadro più ampio, che potrebbe far luce su come l’acqua ha portato all’origine e alla sopravvivenza della vita sulla Terra e ricavare conoscenze per lo sviluppo di metodi di energia rinnovabile.
Bibliografia:
* Direct observation of ultrafast hydrogen bond strengthening in liquid water; VV AA; 25 August 2021
