Esistono due forme diverse di acqua: la scoperta italiana

di redazione Blitz
Pubblicato il 17 Luglio 2020 14:25 | Ultimo aggiornamento: 17 Luglio 2020 14:25
Esistono due forme diverse di acqua: la scoperta italiana

Esistono due forme diverse di acqua: la scoperta italiana (Ansa)

Scoperte due forme diverse di acqua. Lo studio mostra due diverse fasi del liquido che si separano.

Esistono due forme diverse di acqua. O meglio: due distinte fasi liquide dell’acqua che a bassissima temperatura si separano, galleggiando l’una sull’altra. 

Lo studio pubblicato su Science è stato condotto dallo scienziato italiano Francesco Sciortino de La Sapienza e da i ricercatori della Princeton University guidati dal fisico argentino Pablo Debenedetti.

I ricercatori hanno dimostrato per la prima volta “l’esistenza di due distinte fasi liquide dell’acqua che a bassissime temperature si separano, galleggiando l’una sull’altra”.

La scoperta, racconta all’Adnkronos il fisico Sciortino, “nasce da lunghe chiacchierate durante il mio anno sabbatico negli Usa” con il team del fisico argentino Pablo Debenedetti, “scienziato di origini italiane”. 

Per spiegare la scoperta, Sciortino ricorda che “tutti sappiamo che ogni liquido ha la forma del contenitore che lo accoglie. Sappiamo però che è così solo perché riusciamo a vederlo direttamente con i nostri occhi. Eppure questa affermazione vale unicamente a livello macroscopico”.

Lo scienziato spiega che “mentre nei liquidi ‘normali’ a livello molecolare esiste una sola struttura geometrica che descrive le posizioni relative degli atomi, nel caso dell’acqua abbiamo scoperto che esistono due forme microscopiche davvero distinte. E abbiamo anche scoperto che il passaggio dall’una all’altra forma, a bassa temperatura, avviene all’improvviso” riferisce ancora Sciortino.

Il cambio tra le due forme di acqua

Insomma, “abbiamo dimostrato anche che c’è un cambio repentino tra le due diverse forme dell’acqua, un cambio che i fisici chiamano ‘un punto critico’”.

L’acqua “a bassissime temperature ha non una ma bensì due forme molecolari diverse. In una forma ogni molecola è circondata da quattro altre molecole disposte con una geometria ordinata (tetraedrica) e con le quali forma dei legami particolarmente intensi (i legami idrogeno)”.

C’è poi l’altra forma. In questa “la struttura tetraedrica invece è significativamente distorta. C’è una configurazione più disordinata, in cui alcune molecole formano solo tre o cinque legami idrogeno”.

Le anomalie dell’acqua

Sciortino sottolinea che “la competizione tra queste due strutture” spiegherebbe le anomalie dell’elemento più prezioso e abbondante della Terra.”. 

Nonostante i molteplici lavori, teorici e sperimentali condotti negli ultimi venti anni, Sciortino osserva che “non erano però state prodotte prove definitive del ruolo giocato da queste due strutture all’interno dell’acqua”. Ed ora, il nuovo studio pubblicato da ‘Science’, “dà una prova inequivocabile”, secondo gli scienziati, “basata sui più accurati modelli oggi disponibili, che l’unicità dell’acqua dipenda proprio dalla non univocità della sua forma”.

In particolare, il lavoro frutto della collaborazione scientifica fra Francesco Sciortino ed il team di Pablo Debenedetti dimostra “per la prima volta che a temperature bassissime la ‘competizione’ tra le due strutture genera due fasi liquide ben distinte, con diversa densità e che il passaggio tra le due ‘acque’ costituisce una vera e propria transizione di fase, esattamente come avviene, ad esempio, da una fase solida a una gassosa”.

Come ghiaccio e acqua liquida

In particolare, i ricercatori hanno visto che “al di sotto della temperatura di circa -180 gradi Kelvin, l’equivalente di -90 gradi Celsius, dove l’acqua è metastabile rispetto al ghiaccio, la densità del liquido comincia a oscillare fra due valori: liquido a bassa densità e liquido ad alta densità” riferisce ancora il fisico palermitano.

“Come il ghiaccio che galleggia sull’acqua – spiega Francesco Sciortino – sotto i 180 gradi Kelvin, l’acqua di bassa densità galleggia sopra l’acqua di alta densità. Abbiamo dimostrato un punto critico per la transizione liquido-liquido. La prova teorica che serviva per convincere la comunità scientifica che è possibile avere un sistema puro (una sola componente) con più di una fase liquida“. (Fonte: AdnKronos)