L’incredibile comportamento dei cristalli morbidi!

Mentre immaginiamo che un cristallo sia sempre solido e indeformabile, un nuovo studio dimostra che alcuni minerali, in particolare i sali idratati, possono ammorbidirsi in superficie pur mantenendo la loro struttura cristallina in profondità. Questo comportamento si verifica quando il cristallo inizia a sciogliersi.

Un cristallo è un solido la cui struttura atomica è sia ordinata che periodica. Ecco la definizione attuale. In generale, quando pensiamo ai cristalli, immaginiamo solidi rigidi, indeformabili (in condizioni superficiali) e dotati di una geometria distintiva che riflette la struttura molecolare sottostante ben ordinata. Un’immagine di cristalli di quarzo è una buona rappresentazione di ciò che può essere la forma cristallina.

Tuttavia, gli scienziati hanno appena scoperto che alcuni cristalli possono comportarsi in modo completamente diverso: possono diventare morbidi e deformabili in determinate condizioni. Non stiamo parlando di ciò che accade ad alta pressione e ad alta temperatura, nel profondo del mantello terrestre, ma di un fenomeno osservato a pressione e temperatura ambiente.

Strano comportamento dei sali idrati durante la dissoluzione

Studiando il comportamento di alcuni sali mentre si dissolvono, i ricercatori hanno notato questi straordinari adattamenti fisici. Non solo sale però. Sono stati i sali idrati ad attirare l’attenzione degli scienziati. Questi sali, come l’ammirazione (Na₂Non disponibile₄10 ore₂O) contengono una grande quantità di acqua all’interno della sua struttura cristallina. In un ambiente secco, i cristalli di mirabilite si comportano abbastanza normalmente: hanno facce identificabili e non sono deformabili. Le cose cambiano quando vengono poste in un ambiente umido e iniziano lentamente a decomporsi. Perché a differenza dei cristalli dei cosiddetti sali anidri (senza acqua), che mantengono la loro forma cristallina e rimangono solidi durante la dissoluzione, i cristalli di mirabilite diventano molli, si deformano e perdono la loro geometria.

Studiando questi cristalli, i ricercatori si sono resi conto che si comportano contemporaneamente in due modi diversi. Il nucleo del cristallo conserva già le sue proprietà di base, mentre la sua superficie si comporta come un liquido. D’altra parte, la struttura cristallina viene preservata, mentre le superfici subiscono un certo movimento molecolare.

Molecole d’acqua mobili all’interno della struttura cristallina

Questi risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla naturaEvidenziando l’influenza della presenza dell’acqua sulla struttura cristallina di questi minerali. Il comportamento della mirabilite durante la sua lenta dissoluzione sarà in realtà dovuto alla mobilità delle molecole d’acqua all’interno della struttura cristallina. Pertanto, i difetti superficiali causati dal fenomeno di atomizzazione verranno riempiti rapidamente e spontaneamente, con conseguente rammollimento della superficie del cristallo.

I sali idrati, come la mirabilite, sono minerali molto presenti in natura. Lo vediamo persino su Marte. I metalli sono stati a lungo considerati interessanti per immagazzinare energia termica. Infatti, le mirabiliti hanno un elevato calore latente di fusione, cioè quando un minerale passa dallo stato solido a quello liquido a temperatura e pressione costanti, assorbe una notevole quantità di calore. Tuttavia, per sfruttare questo processo termochimico, è necessario controllare il comportamento del metallo durante la sua fase di dissoluzione. Pertanto, questi risultati dovrebbero aprire nuovi orizzonti in questo campo.