a cura di Marco Taddia
É necessario imparare tanto a lungo quanto a lungo si vive. Seneca
Intorno alla reazione fra sodio ed acqua e ai suoi effetti spettacolari è fiorita una gustosa aneddotica e ciascuno di noi, probabilmente, ha in serbo qualcosa da raccontare. Non hanno mancato di farlo gli scrittori, da Oliver Sacks (Zio Tungsteno, Adelphi, 2006) a Joe Schwarcz (Il genio della bottiglia, Longanesi, 2010). Quest’ultimo ne cita un paio che risalgono ai tempi in cui era studente. Il più originale si riferisce a un professore di chimica dell’Università di Glasgow il quale, mosso da impellente bisogno di svuotare la vescica e per evitare di scendere dal terzo piano dove aveva l’ufficio al piano terra, dove c’era la toilette, si recava sul terrazzino e ricorreva alla grondaia. Venuti a conoscenza del suo segreto, gli studenti introdussero alcuni pezzetti di sodio nell’insolito vaso sanitario con i fragorosi risultati che si possono immaginare e che lo spiritoso professore non mancò di apprezzare. La spiegazione del fenomeno riportata da Schwartz è la stessa che circola, potremmo dire, da sempre: il sodio a contatto con l’acqua genera idrogeno gassoso che, a causa dell’intenso calore sviluppato dalla reazione, può incendiarsi ed esplodere.
Oggi questa interpretazione andrebbe rivista e corretta sulla base dei risultati ottenuti da un gruppo composito di chimici organici e teorici della Repubblica Ceca e della Repubblica Federale di Germania, pubblicati online da Nature Chemistry il 26 gennaio 2015 (http://dx.doi.org/10.1038/nchem.2161). Gli Autori hanno condotto una serie di esperimenti ed effettuati alcuni interessanti calcoli per chiarire i primissimi stadi della nota reazione. Hanno introdotto in acqua, per mezzo di una siringa, alcune gocce (diametro 6 mm) di una lega liquida Na/K (ca. 70% K) e registrato gli eventi con una fotocamera ad alta velocità (risoluzione ca. 100 µs). Hanno visto che l’esplosione ha luogo dopo circa 0,5 ms ma il momento cruciale è quando, dopo 0, 35 ms, la goccia di lega si trasforma in una specie di minuscolo “porcospino” schiacciato, con lunghi aculei acuminati. In sostanza, come scrivono gli A. si tratta di “spikes” metallici di natura dendritica che protrudono nel liquido. La superficie in questo modo si espande con un’accelerazione di circa 10.000 m s-2 e gli ioni sodio e potassio superficiali, respingendosi a vicenda, danno luogo a un’esplosione di natura coulombiana, del tipo di quella sfruttata nella tecnica di elettro-nebulizzazione (HPLC-MS). Nell’intorno della goccia gli elettroni solvatano, come rivela il colore blu del liquido, mentre la superficie si rinnova con enorme rapidità a vantaggio della reazione eterogenea che evolve in esplosione.
Chi vuole saperne di più, anche in merito ai dettagli sperimentali e ai calcoli quanto-meccanici di simulazione, può ricorrere all’originale e al filmato citato in calce.
http://www.nature.com/news/sodium-s-explosive-secrets-revealed-1.16771
La Chimica e la Società 