Acqua, chimica e comunicazione

Ottima è l’acqua

Ἄριστον µὲν ὕδωρ, ὁ δὲ χρυσὸς αἰθόµενον πῦρ ἅτε διαπρέπει νυκτὶ µεγάνορος ἔξοχα πλούτου· εἰ δ᾽ ἄεθλα γαρύεν ἔλδεαι, φίλον ἦτορ”

“Ottima è l’acqua, l’oro come fuoco acceso nella notte sfolgora sull’esaltante ricchezza”

La citazione d’apertura deriva dalle Olimpiche del poeta lirico greco Pindaro (Cinoscefale, Beozia, 518 a. C. – Argo 438 a. C.), e precisamente questa ne introduce il primo componimento, dedicato al tiranno di Siracusa Ierone, vincitore della gara con il corsiero (cavallo da corsa montato a pelo) nel 476 a.C.

In quello che il retore e conferenziere greco Luciano di Samosata (Samosata, 125 d.C. circa – Atene, tra il 180 e il 192 d.C.) definisce il più bello di tutti i canti, Pindaro elogia ed inserisce le competizioni che si svolgono nella città di Olimpia fra le migliori del suo tempo.

E lo fa proprio accostando ad esse la sacralità di alcuni elementi, fra cui ritroviamo l’acqua, il fuoco ed il Sole. Sarà dunque un caso che, dopo essersi svolte per oltre mille anni ,- dal 776 a.C. fino a quando nel  393 d.C. l’imperatore Teodosio e il vescovo Ambrogio le proibirono – , siano state riprese nella nostra era contemporanea e siano attualmente i più grandi eventi a livello mondiale?

L’incipit appena menzionato comunque è idealmente legato agli accadimenti che narreremo adesso.
Il chimico Boero, impegnato in alcuni – a dir il vero poco edificanti e banali –  calcoli e misurazioni relativi all’acqua distillata, nota delle anomalie sul coefficiente di viscosità di quest’ultima: il suo valore è leggermente aumentato. Errore strumentale o metodologico, cioè sistematici? Oppure errore del “Vangelo” Landolt-Börnstein physikalisch-chemische tabellen (le comunemente dette Tabelle di Landolt)?
Dopo un acceso diverbio con Curti, il suo responsabile, lascia il laboratorio e va a contemplare il paesaggio sulla sabbia grigia del Sangone (siamo in Piemonte, fra la Val di Susa e Val Chisone in provincia di Torino).

A questo punto Boero nota che l’acqua del fiume ha un aspetto ed un comportamento inconsueto ovvero;

emanava il solito leggero odore palustre, eppure era strana. Dava l’impressione di essere meno mobile, meno viva: le cascatelle non trascinavano bolle d’aria, la superficie era meno increspata, anche lo scroscio non sembrava quello, era più sordo, come attutito…

Decide infine di prenderne un campione e di analizzarla, riconciliandosi nel frattempo con il suo titolare;

Quell’acqua era mostruosa: 1,300 centipoise a 20° C, il 30 per cento di più del valore normale.

L’acqua del Sangone era viscosa dalle sorgenti fino alla confluenza col Po: l’acqua di tutti gli altri torrenti e fiumi era normale. 

Ora l’anomalia preoccupa, è evidente, reale ed incontrovertibile anche agli occhi del Curti. Ma non finisce qui la storia, perché nemmeno il tempo di stendere una memoria congiunta dei due che

nel frattempo anche l’acqua del Chisone e quella del Pellice avevano cominciato a diventare viscose, e quella del Sangone aveva raggiunto un valore di 1,45. Queste acque resistevano inalterate alla distillazione, alla dialisi e al passaggio per colonne di assorbimento; se sottoposte ad elettrolisi con ricombinazione dell’idrogeno e dell’ossigeno, si otteneva acqua identica a quella di origine; dopo lunga elettrolisi sotto tensioni elevate, la viscosità aumentava ulteriormente.

La situazione peggiora inesorabilmente, arrivando a coinvolgere il Po;

che in maggio divenne anomalo, dapprima in alcuni suoi tratti, poi in tutto il corso fino alla foce. La viscosità dell’acqua era ormai visibile anche all’occhio non esercitato, le correnti fluivano silenziose e torpide, senza mormorio, come una colata d’olio esausto. I corsi alti erano ingorgati e tendevano a straripare, i corsi bassi invece erano in magra, e nel Pavese e nel Mantovano i rami morti si insabbiarono nel giro di poche settimane.

In breve, la materia prima “acqua” in generale è mutata nelle sue caratteristiche intrinseche, per cause non specificate nel testo, e di punto in bianco diventa talmente viscosa che le conseguenze sono disastrose: morte delle piante d’alto fusto, sconvolgimenti ambientali, malfunzionamenti di attrezzature, disagi stradali e problemi di salute che drasticamente hanno ridotto la vita degli esseri umani.

Letto in maniera superficiale e decontestualizzata questo aneddoto potrebbe destare preoccupazione, ma in realtà contiene solamente la trama e qualche passo del racconto di fantasia “Ottima è l’acqua” di Primo Levi, presente nella raccolta “Vizi di forma” pubblicata in prima edizione nel 1971 presso l’editore Einaudi.

Il protagonista Boero, in connessione spirituale con Pindaro – quest’ultimo per l’appunto rievocato nel racconto come ricordo liceale – è una sorta di alter ego dell’autore, anche per il semplice fatto che la struttura del testo ricorda moltissimo Nichel de Il Sistema periodico, già ampiamente menzionato da noi in altra sede.

Il gigante della letteratura novecentesca italiana qui esprime la sua tendenza verso il fantastico ed il fantascientifico –  non sempre apprezzato dalla critica letteraria – che contraddistingue anche l’altra raccolta di racconti Storie naturali (1966), in allontanamento dalla letteratura di testimonianza espressa in Se questo è un uomo (1947) e La tregua (1963).

Il brano proposto può essere visto sopra più piani di lettura e suscitare riflessioni con diverse profondità di pensiero: per esempio, quali sono le caratteristiche peculiari dell’acqua, che la rendono un composto così unica nel suo genere?

Perché l’acqua è “acqua”?

Innanzitutto l’acqua è un ottimo solvente, dunque permette un efficace trasporto delle sostanze chimiche, indispensabile a livello biologico per trasferire costituenti come sali, zuccheri ed aminoacidi e permettere cioè l’attuazione dei processi catabolici e metabolici.

Questa qualità è dovuta ad un’elevata costante dielettrica, ovvero la capacità di separare le cariche elettriche, consentendo perciò di allontanare gli ioni dal reticolo cristallino. Tutto questo permette la formazione di forti legami ad idrogeno con i gruppi funzionali idrossilici (OH) presenti – per esempio – negli zuccheri.

Non solo, se i gradienti di concentrazione ionica fossero diversi, non si avrebbe il funzionamento delle batterie. Sembra quasi un composto minuziosamente progettato per permettere tutte le funzioni che hanno permesso la nascita e lo sviluppo della vita, nonché della tecnologia.

A livello cristallino l’acqua allo stato liquido è tecnicamente un aggregato di nanocristalli termicamente labili, che conserva la struttura cristallina del ghiaccio (esagonale) e quella cubica tutt’e due parzialmente collassate. Dal riarrangiamento di queste due tipologie è possibile inoltre la formazione di nanocristalli icosaedrici.

Allo stato solido invece l’acqua costituisce varie tipologie di cristalli di ghiaccio (circa una ventina) stabili o metastabili, a struttura cristallina o amorfa con una variabilità non comune e che non si riscontra in nessun altro materiale.

In aggiunta, l’acqua presenta dei valori insolitamente alti di temperatura di fusione; temperatura di ebollizione; punto critico; tensione superficiale – non a caso una gocciolina può rimbalzare)- , viscosità e calore di vaporizzazione.

Oltre a possedere, come abbiamo citato, un elevato momento dipolare, l’acqua dà origine alla formazione di ponti idrogeno che permette agli atomi di quest’ultimo elemento di legare fra di loro le molecole d’acqua stessa o con altre molecole, in cui poi gli ioni vengono circondati e schermati elettrostaticamente da un “guscio” d’acqua.

Questo “strato protettivo” di molecole H2O attorno agli ioni viene denominato solvatazione (acquosa) o idratazione.

La doppia capacità di “disfare” e contemporaneamente “legare” le molecole è alla base del concetto di pH (pondus Hydrogenii), con la quale si esprime l’acidità o la basicità di una soluzione acquosa, assumendo come misura il logaritmo decimale dell’inverso della concentrazione (o, meglio, dell’attività) degli ioni idrogeno (pH = − log [H+]) (Treccani)

Nel dettaglio, nell’acqua pura (distillata) e nelle soluzioni neutre, la concentrazione degli ioni idrogeno (H+) è uguale a quella degli ioni idrossido (OH-).

Prendendo in riferimento il cosiddetto prodotto ionico dell’acqua, abbiamo che [H+][OH−]=10−14 e dunque [H+]=10−7; pertanto nel calcolo del logaritmo si ha che il pH dell’acqua distillata è uguale a 7 ovvero è neutra, mentre nelle soluzioni acide, in cui [H+] >10−7, il pH risulta minore di 7 ed ancora in quelle basiche (alcaline) maggiore di 7.

L’acqua perciò è una sostanza anfotera, cioè ha un comportamento sia acido, sia alcalino.

Altre considerazione sulla chemofobia

Un altro interessante collegamento che possono offrire le vicende narrate in Ottima è l’acqua è sicuramente relativo al già trattato argomento della comunicazione, specialmente in ambito scientifico, della chimica e delle sostanze chimiche in generale.

Abbiamo affrontato in altra sede il concetto di chemofobia, specialmente sotto il punto di vista dell’errata percezione delle sostanze chimiche sintetiche. Vediamo altri aspetti e dettagliamo maggiormente.

l’American Council on Science and Health (ACSH) definisce che “la chemofobia è una paura delle sostanze sintetiche che deriva da “storie di paura” e affermazioni esagerate sulla loro pericolosità diffuse dai media”.

Inoltre, è stato constatato che delle volte la chemofobia può insorgere con l’inizio dello studio della chimica, spesso fomentata dal presentimento che la chimica significhi innanzitutto un campo inaccessibile avente un linguaggio molto complesso da capire: una disciplina perciò intricata, noiosa e fatta di simboli oscuri.

La summa di tutto ciò può sintetizzarsi in un ampliamento della diffusione della chemofobia provocato da alcuni fattori scatenanti fra cui ricordiamo:

• Incidenti industriali, che hanno coinvolto delle sostanze chimiche come ad esempio è successo nel disastro di Bhopal (India, 1984), Minamata (Giappone, 1932-1968), Chernobyl (1986) e perché no, la nostrana Seveso (1976);
• Disastri naturali, come le eruzioni vulcaniche ;
• Minacce di guerra chimica, specialmente alla luce delle vicende che giungono dal fronte nell’attuale conflitto in Ucraina;
• Questioni ambientali;
• Polemiche sul marketing dei farmaci e sulle lobby, anche in vista delle recenti campagne vaccinali relative al Covid-19;
• Preoccupazioni circa l’utilizzo degli additivi alimentari;
• Utilizzo di pesticidi agricoli;
• Diffusione, specialmente online,  di informazioni fuorvianti, errate, incomplete o sensazionalistiche sui composti chimici che hanno un importante impatto sulla nostra vita quotidiana.

Anni addietro, il grande filosofo Karl Popper ha proposto delle metodologie interessanti per risolvere o quantomeno attutire questi fenomeni: ci sarà occasione per approfondire.

Bibliografia ed approfondimenti

• Nobili, Renato. (2020). Capitolo II – L’acqua. Rassegna di tutte le proprietà fisiche dell’acqua che sono essenziali per l’esistenza dei sistemi viventi.. 10.13140/RG.2.2.21544.11521.
• Polesello, Stefano. (2020). La gestione del ciclo delle acque tra storia, scienza e letteratura. Istituto Lombardo – Accademia di Scienze e Lettere – Rendiconti di Scienze. 10.4081/scie.2018.666.
• A.A. V.V. voce Pindaro, in Enciclopedia on line, Istituto dell’Enciclopedia Italiana.
• Luciano di Samosata, in Dizionario di filosofia,  Istituto dell’Enciclopedia Italiana, 2009.
• Pindaro, Le Olimpiche, a cura di Bruno Gentili, Carmine Catenacci, Pietro Giannini e Liana Lomiento, collana Fondazione Valla, Mondadori (2013), ISBN: 9788804664505
• Chaplin, Martin. (2008). Water Structure and Science.
•  IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (“Gold Book”). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Online version (2019-) created by S. J. Chalk. ISBN 0-9678550-9-8. https://doi.org/10.1351/goldbook
• Buck, R. & Rodinini, S. & Covington, Arthur & Baucke, F. & Brett, Christopher & Camoes, Maria & Milton, M. & Mussini, T. & Naumann, Renate & Pratt, Kenneth & Spitzer, Petra & Wilson, George. (2002). Measurement of pH. Definition, Standards, and Procedures. Pure and Applied Chemistry, v.74, 2169-2200 (2002). 74. 10.1201/b10501-77.
• A.A. V.V. voce Solvatazione, in Enciclopedia on line, Istituto dell’Enciclopedia Italiana.
• A.A. V.V. voce pH , in Enciclopedia on line, Istituto dell’Enciclopedia Italiana.
• Prosenc, Irena. (2018). “Quaestio de centauris: I racconti di Primo Levi tra fantastico e fantascientifico”, in Cose dell’altro mondo. Metamorfosi del fantastico nella letteratura italiana del XX secolo. Atti della Giornata internazionale di studi, Ljubljana, 29.10.2009, a cura di P. Farinelli, Pisa, ETS, 2012, pp. 133-146.

Edizioni Italiane del racconto Vizi di forma: 

• Vizio di forma, in Opere, a cura di Marco Belpoliti, introduzione di Daniele Del Giudice, Torino: Einaudi (“Nuova Universale Einaudi” n. 225), 1997 ISBN 88-06-14637-8
• Vizio di forma, in Tutti i racconti, a cura di Marco Belpoliti, Torino: Einaudi (“ET. Biblioteca” n. 6), 2005 ISBN 978-88-06-17917-5
• Serban, Bogdan-Catalin & Buiu, Octavian & Bumbac, Marius & Nicolescu, Cristina Mihaela & Cobianu, Cornel. (2018). Chemistry – the journey from central science to chemofobia; how should we address this?