La struttura dell’NaCl3. Crediti: Artem Oganov
Anche la chimica più semplice potrebbe essere appena diventata decisamente più complessa. Prendiamo il sale da cucina. Nulla di più ordinario, in teoria. Il cloruro di sodio è costituito da una parte di sodio e una parte di cloro. Se trasportassimo un po’ di sale al centro della Terra, dove la pressione è tre milioni di volte quella ala quale il sale è sottoposto sulla tavola delle nostre cucine, la sua struttura cristallina cambierebbe ma il rapporto tra i due elementi dovrebbe rimanere lo stesso. Tutte le regole chimiche prevedono infatti che l’NaCl sia l’unico composto stabile possibile formato da cloro e sodio.
Ma la nostra comprensione degli elementi che formano la materia, ormai piuttosto buona, diventa labile quando alcuni di questi elementi vengono sottoposti ad alte pressioni e temperature. E, secondo una nuova ricerca, il sale non fa eccezione. “Abbiamo scoperto che in condizioni estreme le regole della chimica standard, quella da libro di testo, non sono più valide”, ha detto Alexander Goncharov della Carnegie Institution for Science, nel team di questa nuova ricerca. Il ben noto NaCl viene trasformato, contro ogni attesa, in composti stabili di Na3Cl, Na2Cl, Na3Cl2 e NaCl7, composti con insoliti legami chimici e proprietà elettroniche particolari.
Capire come anche un semplice composto chimico, qual è il cloruro di sodio, sia in grado di trasformarsi, sotto condizioni di alta pressione, in una gamma così variegata di composti è un passo importante per comprendere meglio la chimica esotica in condizioni estreme. E, aggiunge Goncharov, “potrebbe aiutarci a risolvere diverse questioni in sospeso riguardanti i nuclei dei pianeti neonati”.
Che la chimica cambi ad alte pressioni non è una sorpresa. Alcuni elementi, per esempio, se sottoposti a pressioni elevate diventano superconduttori. Ma il cloruro di sodio era, sulla carta, una storia completamente diversa, proprio perché costituito da un forte legame ionico in un rapporto uno a uno. Tuttavia, i nuovi calcoli, pubblicati su Science, hanno indicato che anche il sale potrebbe essere rimaneggiato per produrre sostanze chimiche insolite. Il team di ricerca ha usato algoritmi avanzati per identificare una serie di possibili risultati strutturali stabili derivanti dalla compressione dell’NaCl, e ha poi verificato queste previsioni con una cella a incudine per ricreare l’ambiente di alta pressione .
I pianeti del nostro sistema solare ospitano spesso condizioni estreme, e capire come le sostanze chimiche che conosciamo si comportano e si modificano a pressioni elevate è importante per riuscire a comprendere e prevedere le condizioni presenti nei pianeti extrasolari, dei quali conosciamo ancora poco.