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SCOPERTE/ Si avvia a soluzione il giallo dello Xenon scomparso

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Un laboratorio - Infophoto  Un laboratorio - Infophoto

L’idea che lo Xenon sia in qualche modo imprigionato nel mantello terrestre era già stata avanzata come ipotesi di possibile soluzione del “giallo”: ora, con questo studio, non è più una semplice ipotesi ma assume la portata di una dimostrazione. Lo Xenon, come gli altri cosiddetti gas nobili, normalmente non forma composti: gli unici noti finora erano i fluoruri di Xenon e degli ossidi esplosivi. Invece, alle pressioni del mantello terrestre, diventano stabili gli ossidi di Xe, che nello studio i chimici hanno caratterizzato come XeO, XeO2 e XeO3. I silicati di Xenon risultano invece stabili solo a pressioni nettamente superiori a quelle degli ossidi di Xe  e si decompongono spontaneamente a tutte le pressioni presenti nel mantello (cioè fino a pressioni inferiori a 1.360.000 atmosfere).

La situazione reale è però meno semplice. «In effetti benché stabili, gli ossidi di Xe che abbiamo caratterizzato sono fortemente ossidanti e risultano pertanto instabili in equilibrio con il ferro metallico presente nel mantello inferiore. Nell’articolo però suggeriamo un’altra possibilità: dal momento che sotto pressione si possono formare forti legami Xe-O, gli atomi di Xenon possono essere catturati e poi tenuti stretti dai difetti e dai bordi di grano dei minerali del mantello o fungere da “tappi” là dove ci sono dei difetti nelle strutture del mantello, delle “dislocazioni”, cioè dei disallineamenti, degli strati di silicati a struttura perowskitica o post-perowskitica; come d’altra parte si è reso evidente dalle strutture geometriche locali dei siti di cattura, ottenute nelle simulazioni computazionali che abbiamo eseguito».

Nello studio pubblicato su Nature Chemistry il team dei chimici ha utilizzato metodi di ricerca delle strutture di minima energia basate su una combinazione di algoritmi genetici e di metodi di studio della struttura elettronica da primi principi. A Gatti, in particolare, è dovuta la caratterizzazione del peculiare legame chimico e delle proprietà elettroniche degli ossidi di Xenon, che presentano un elevato grado di ionicità e una progressiva deplezione della popolazione degli orbitali p dello Xenon all’aumentare del numero di ossigeni legati; il chimico del Cnr è autore del codice per lo studio topologico della densità elettronica in fase condensata, uno dei principali codici utilizzati nella ricerca.

Alla tradizionale domanda circa le possibili applicazioni di una scoperta del genere, Gatti è ovviamente cauto anche se ci segnala che le enormi pressioni necessarie potrebbero non essere un ostacolo in quanto oggi in alcuni laboratori anche quelle pressioni si possono ottenere. Resta comunque importante il fatto che sia stia spalancando la prospettiva di una nuova chimica dei gas inerti che, in fondo, così inerti non sono; «anche se è una chimica che, per ora, avviene solo nel mantello terreste e all’interno di qualche altro Pianeta».

 

(Mario Gargantini)



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