di Gabriele Mozzicato
L’acqua è il liquido incolore e insapore per antonomasia. Tuttavia riempiendo d’acqua demineralizzata un lungo tubo e guardandoci attraverso, si verifica che l’acqua è effettivamente colorata di un blu molto tenue.
Ripetendo lo stesso esperimento con dell’acqua pesante non si nota però nessun colore particolare. L’acqua pesante ha la stessa composizione chimica dell’acqua, ma nelle sue molecole gli atomi di Idrogeno sono sostituiti da un isotopo più pesante, il deuterio, che non influisce sulle proprietà chimiche della molecola.
A fare la differenza è la massa.
L’acqua infatti non trae il colore dal comportamento dei suoi elettroni, come la grande maggioranza delle altre sostanze, ma dalla capacità delle sue molecole di vibrare a frequenze specifiche. La geometria delle molecole d’acqua è tale per cui onde elettromagnetiche di particolari lunghezze d’onda riescono a eccitare l’intera molecola, provocando delle vibrazioni. Per far ciò però i fotoni devono essere assorbiti, e quindi l’intensità della luce riflessa a quelle particolari lunghezze d’onda risulta inferiore rispetto alle altre.
Questo è il fenomeno dell’assorbimento selettivo e, nel caso dell’acqua, consiste in un maggior assorbimento di lunghezze d’onda attorno ai 760, 660 e 605 nm, esattamente nella banda del rosso visibile, e di conseguenza una maggiore riflessione di lunghezze d’onda inferiori, a cui corrispondono colori dal verde al blu.
Le molecole d’acqua pesante hanno una massa maggiore, vibrano quindi a frequenze differenti, e risultano assorbire onde elettromagnetiche nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso, per questo l’intensità dei colori visibili non è influenzata in alcun modo e guardando attraverso il tubo non si nota nulla di strano.
L’acqua è l’unica sostanza conosciuta a trarre il proprio colore principalmente dalle sue proprietà vibrazionali e non dalla configurazione elettronica; la molecola alla base di tutta la vita non smette mai di stupire.
Fonti e approfondimenti:
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