Per spiegare il significato dello studio proveniente dall’Università di Stoccolma pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences, mi tocca fare una premessa forse un po’ pedante, perchè altrimenti potreste pensare: ok è una curiosità per chimici, ma dov’è l’importanza? Davvero abbiamo ancora bisogno di investigare le proprietà dell’acqua?
L’acqua, un liquido fuori dal comune
Probabilmente non esiste nozione più comunemente diffusa dell’importanza dell’acqua per la vita, nozione esatta naturalmente, è invece nozione molto meno diffusa il fatto che l’acqua sia un liquido molto particolare, strano o perlomeno, se confrontata con altri liquidi, con peculiarità tutte sue. Ecco queste caratteristiche non comuni dell’acqua sono in massima parte proprio quello che la rende tanto importante.
Un esempio facile facile (non scelto a caso, quando arriverò a parlare della nuova scoperta ve ne accorgerete). Se vi siete dimenticati una bottiglia di vetro nel freezer avete forse imparato a vostre spese che una delle caratteristiche dell’acqua è che quando ghiaccia aumenta di volume, non è affatto un comportamento comune a tutti i liquidi, per molti liquidi è esattamente il contrario. La battuta che mi viene da fare in proposito è che i pesci se avessero un cervello per capire la fisica ringrazierebbero tutti i giorni per questa caratteristica dell’acqua, il ghiaccio galleggia proprio per questa caratteristica, in caso contrario sarebbe sul fondo come Archimede e il suo principio ci ricordano.
La scoperta delle due forme dell’acqua
Gli scienziati vengono dall’università di Stoccolma ma lo studio è stato possibile investigando l’acqua con i raggi X presso l’Argonne National Laboratory che è vicino Chicago e presso il laboratorio a raggi X DESY di Amburgo. In questo modo i ricercatori hanno potuto investigare la posizione delle molecole, in particolare si sono soffermati sulle basse temperature, cioè sul processo di formazione del ghiaccio e hanno potuto constatare che il ghiaccio passa per due fasi, una prima fase in cui aumenta la sua viscosità rispetto alla forma liquida ed ha una alta densità, questa fase dura pochissimo, poi il ghiaccio passa ad una forma ancora più viscosa e a più bassa densità (quindi più leggera).
Daniel Mariedahl dottorando all’università di Stoccolma, uno dei firmatari dello studio, ha dichiarato che è particolarmente eccitante aver fatto questa scoperta grazie ai raggi X perchè l’idea non è completamente nuova e fu Wolfgang Röntgen, pioniere degli studi sui raggi X a ipotizzare che le particolari proprietà chimiche dell’acqua potessero dipendere dal fatto che poteva esistere in due differenti forme.
Significato della scoperta delle due forme dell’acqua
Il professore di chimica teorica Lars G.M. Pettersson, uno degli autori principali dello studio spiega l’importanza della ricerca con un’immagine suggestiva e facilmente comprensibile, quello che abbiamo osservato durante il congelamento vale anche per l’acqua a temperatura ambiente, quindi è come se l’acqua allo stato liquido fosse “indecisa” su quali delle due forme prendere e oscillasse continuamente tra due stati, questo spiegherebbe le sue caratteristiche uniche. Noi pensavamo che l’acqua fosse un liquido complicato, invece si tratta di due liquidi semplici con una relazione complicata.
Se ancora vi state chiedendo: ma comprendere così a fondo le proprietà chimiche dell’acqua che importanza ha a livello pratico? A parte l’amore per la conoscenza naturalmente. In realtà ha importanza sia per chi studia i processi biologici che la utilizzano, sia, in un mondo sempre più assetato, per processi industriali come la purificazione e la desalinizzazione. Sono convinto che negli scienziati israeliani, che per ovvi motivi sono all’avanguardia nel campo della desalinizzazione (ne scrissi l’anno scorso), questo studio qualche interesse lo susciterà.
Roberto Todini