Struttura molecolare dell'acqua: confermato il modello tetraedrico.

Fonte: Sci-X

-----------------

Risoluzione della controversia sulla struttura dell’acqua.

I ricercatori della Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU) hanno confermato il modello originale della struttura molecolare dell'acqua e hanno quindi permesso di risolvere una lunga controversia scientifica sulla struttura dell'acqua liquida. Il modello tetraedrico era stato postulato quasi 100 anni fa e si presuppone che ogni molecola d'acqua formi un cosiddetto legame idrogeno con quattro molecole adiacenti. Questo concetto è stato quasi rovesciato nel 2004, quando un gruppo di ricerca internazionale ha annunciato di aver sperimentalmente dimostrato che le molecole d'acqua formano legami solo con due altre molecole. "La qualità dei risultati era eccellente, ma rappresentava solo una fotografia istantanea della situazione", ha spiegato il Prof. Dr. Thomas Kühne. Egli ha dimostrato la fallacia della teoria del 'doppio legame', mediante simulazioni al computer, basate su nuovi tipi di combinazioni di due metodi computazionali recentemente sviluppate dal suo team.
Alcune caratteristiche molto particolari e uniche dell’acqua, come lo stato di aggregazione liquido e l’alto punto di ebollizione, sono attribuibili all'effetto dei legami idrogeno tra le molecole di acqua. I legami idrogeno si formano a causa delle cariche diverse portate dagli atomi di ossigeno e di idrogeno, che compongono le molecole di acqua e la struttura risultante dipolare.
La visione tradizionale generalmente accettata era quella per la quale l'acqua ha una struttura tetraedrica a temperatura ambiente, in modo che, in media, ogni molecola d'acqua sarebbe collegata con quattro molecole adiacenti, attraverso due legami donatori e due legami accettori. "Nel nostro approccio teorico, il risultato mediano che abbiamo osservato nel corso del tempo è stato sempre per legame quadruplo", ha dichiarato Kühne. Grazie alle nuove simulazioni, lui e il suo collega Dr. Rhustam Khaliullin sono stati in grado di confermare il vecchio modello e anche di fornire una spiegazione del perché il doppio legame era stato osservato nel 2004. Secondo Kühne, il risultato non era indicativo del legame doppio ", ma soltanto di fluttuazione istantanea asimmetrica".
Vi è quindi un’asimmetria significativa nei quattro legami H del modello tetraedrico, a causa della diversa energia dei contatti. Questa asimmetria è il risultato di interruzioni temporanee nella rete dei legami idrogeno, che assumono la forma di fluttuazioni a brevissimo termine, che si svolgono in un arco di tempo molto breve, da 100 a 200 femtosecondi. Queste fluttuazioni significano che uno dei due legami, donatore o accettore, è temporaneamente molto più forte rispetto agli altri. Ma proprio queste fluttuazioni si annullano a vicenda in modo che, in media nel tempo, la struttura tetraedrica venga mantenuta. (continua…)

Testo originario:
http://www.uni-mainz.de/presse/16217_ENG_HTML.php