Il mistero dell'acqua svelato: ha due volti.
I ricercatori: "Ecco perché è così unica"
Uno studio italiano su Nature Communication: il liquido, pur composto dagli stessi atomi, ha una diversa organizzazione molecolare, a bassa e alta densità. Un'ipotesi che potrebbe spiegare le anomalie delle sue caratteristiche fisiche rispetto agli altri liquidi.
La struttura molecolare dell'acqua DUE ATOMI di idrogeno legati a uno di ossigeno. Te la insegnano alla prima lezione di chimica e se non sai quale è la formula dell'acqua, la bocciatura all'esame è assicurata. Ma le cose non sono poi così semplici come sembra. E sì, perché se le molecole che la compongono restano le stesse, in un bicchiere d'acqua in realtà ci sono contemporaneamente due liquidi. Lo dimostra un nuovo studio, pubblicato su Nature Communication, di un team di ricercatori italiani.
E non si parla certo di acqua naturale o leggermente frizzante: in ogni momento, alcune molecole dell'acqua si comportano quasi come fossero ghiaccio e altre in maniera molto più 'liquida'. Questo doppio volto dell'acqua è quello che rende così difficile agli scienziati - caso unico in natura - il descrivere matematicamente la sua struttura.
Insomma, nello stesso recipiente d'acqua, una parte è sempre più densa dell'altra, con le molecole che si mescolano in continuazione, tanto da rendere il composto un'anomalia rispetto a tutti gli altri liquidi presenti e un'impresa ai limiti dell'impossibile descriverla
E' questo il risultato del gruppo di ricercatori dell'Università di Firenze e dell'Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche, che nello studio hanno trovato una conferma all'ipotesi fisica dell'esistenza di due distinte forme di organizzazione molecolare nell'acqua grazie a una particolare tecnica di spettroscopia ultraveloce basata su sorgenti laser.
In pratica gli scienziati sono riusciti a misurare i movimenti delle molecole dell'acqua fino a temperature di 28 gradi sotto zero, portandola in una fase metastabile detta "supercooled" senza che avvenga il congelamento. In alcuni casi, i legami tra le molecole del liquido sono forti e si avvicinano a quelli del ghiaccio, quindi con densità minore, mentre in altre zone sono poco ordinate e la densità aumenta.
"La misura delle vibrazioni intermolecolari ha rilevato la presenza di due principali organizzazioni molecolari: una caratterizzata da un elevato ordine tetraedrico dei legami a idrogeno, molto simile a quelle presente nel ghiaccio, mentre l'altra presenta forti distorsioni del reticolo locale e dunque strutture meno ordinate e più compatte. Questi due tipi di organizzazione locale delle molecole d'acqua possono essere interpretati come evidenze dell'esistenza di acqua di bassa e alta densità", spiega uno degli scienziati, Renato Torre.
E' questo il motivo per cui lo studio dell'acqua è molto complesso: "Il liquido è formato da molecole relativamente semplici, ma interconnesse da legami forti ad idrogeno. Queste peculiarità sono alla base di alcuni comportamenti specifici dell'acqua e spiegano la difficoltà ad approdare a un modello fisico definitivo", conclude Torre. Alla ricerca fiorentina, oltre a Torre, hanno contribuito anche Andrea Taschin, Paolo Bartolini, Roberto Righini e Robeto Eramo.
E' da quindici anni che l'ipotesi della doppia struttura dell'acqua è tra le più accreditate, dopo che alcuni scienziati avevano scoperto che, a temperature bassissime, quando l'acqua vetrifica, si formano due distinti tipi di vetro, uno a bassa e uno ad alta densità.