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Qual'è il numero minimo di molecole necessarie a formare un cristallo di ghiaccio

  Autore: n/a

  mercoledì 26 settembre 2012 ore: 00:00:00 - letto [ 4218 ]

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La struttura periodica regolare tipica del cristallo di ghiaccio inizia a emergere solo in presenza di almeno 275 molecole d'acqua. Questo numero è stato determinato grazie a misurazioni spettroscopiche effettuate su agglomerati d'acqua che andavano da 85 a 475 molecole.

Il numero minimo di molecole necessarie a formare un cristallo di ghiaccio è stato per la prima volta determinato da un gruppo di ricercatori del Max-Planck-Institut per la chimica fisica a Göttingen, che ne dà notizia in un articolo pubblicato su “Science”.

Il problema potrebbe sembrare a prima vista banale, ma non lo è affatto. I cristalli infatti sono definiti da struttura tridimensionale di molecole che si ripete in modo regolare, quindi non basta prendere un qualsiasi piccolo agglomerato di molecole e chiamarlo cristallo.

Per determinare il numero minimo di molecole di acqua necessarie per formare un cristallo di ghiaccio, è dunque necessario individuare piccoli raggruppamenti di molecole e contarle, ma anche trovare il modo di stabilire se quel raggruppamento può essere definito cristallo.

Per la prima operazione si usa la spettrometria di massa, mentre per la seconda si ricorre alla spettroscopia infrarossa, dato che le frequenze assorbite dai legami chimici presenti in un agglomerato regolare di acqua sono leggermente diverse da quelle assorbite dai cristalli di ghiaccio. L’uso simultaneo delle due tecniche ha però posto difficili problemi di natura sperimentale, che i ricercatori solo ora sono riusciti a superare.

Dato che precedenti studi erano comunque riusciti a escludere nano-aggregati più piccoli, gli scienziati hanno misurato le dimensioni di agglomerati d'acqua che andavano da 85 a 475 molecole, scoprendo così che la cristallizzazione si verificava sistematicamente solo quando il loro numero arrivava almeno alle 275. Ora i ricercatori intendono appurare se su questo numero influiscano le condizioni di temperatura e di pressione, procedendo a ulteriori esperimenti in cui faranno variare questi parametri.

“La determinazione dell'intervallo
di dimensioni in cui si formano i nuclei critici di cristallizzazione dell’acqua è un'informazione fondamentale per capire il meccanismo di cristallizzazione di acqua”, ricordano gli autori dello studio, che ha un ruolo chiave, per esempio, nei processi di nucleazione all’origine delle precipitazioni atmosferiche. Infine, l'approccio avuto in questa ricerca sarà utile in futuro per analizzare ancora più a fondo i cambiamenti di fase in altri solventi.



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Fonte
http://www.lescienze.it/news/2012/0...








 

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