Un gruppo di ricerca internazionale con la partecipazione dell'Università di Zurigo ha spiegato, con l'aiuto del computer, la dinamica di un processo poco conosciuto: l'autoionizzazione delle molecole d'acqua.

L'acqua, la sostanza più comune sulla faccia della terra, la più studiata nel corso dei secoli da generazioni di fisici e chimici, nasconde ancora dei segreti. Uno di questi è il fenomeno dell'autoionizzazione: alcune molecole del liquido, in media una ogni dieci milioni, si spezzano spontaneamente e danno luogo a due frammenti, uno carico positivamente e l'altro negativamente. Questo accade continuamente nell'acqua mantenuta a temperatura ambiente.

Fino ad ora, l'origine e la dinamica del processo erano sconosciute a causa delle ridotte dimensioni degli oggetti coinvolti e della brevissima durata del fenomeno stesso. Nella maggior parte dei casi,infatti, i frammenti delle molecole spezzate tornano ad unirsi nell'arco di una frazione di secondo.

Ora Michele Parrinello, dell'Istituto di Chimica Organica dell'Università di Zurigo, membro di un gruppo di ricerca internazionale, ha svelato il meccanismo microscopico dell'autoionizzazione con l'aiuto del computer. Il resoconto della ricerca è apparso sull'ultimo numero della rivista Science.

Parrinello e i suoi colleghi tedeschi e americani hanno usato un programma capace di simulare il comportamento delle particelle elementari che formano le molecole d'acqua. Hanno scoperto così che le fluttuazioni del campo elettrico generato dalle molecole stesse hanno il potere di interferire con il legame chimico che unisce l'ossigeno all'idrogeno e trasferire un protone,una particella subatomica dotata di carica elettrica positiva, da una parte all'altra del legame.

In alcuni casi, questo processo non provoca la rottura definitiva del legame, ma solo un allontanamento momentaneo dei due frammenti della molecola, che si ricongiungono poi in tempi brevissimi. A volte, invece, il legame viene reciso e i frammenti si separano.

Il procedimento usato dai ricercatori per analizzare il meccanismo microscopico dell'autoionizzazione permette di tracciare le traiettorie di molecole, atomi e particelle subatomiche tenendo conto delle loro reciproche e complesse interazioni. È uno strumento potente, destinato a rivoluzionare nei prossimi anni la chimica e la fisica della materia.

Maria Cristina Valsecchi

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