Ghiaccio XVII

Il ghiaccio XVII è una fase metastabile di acqua solida che si ottiene da un idrato di idrogeno a seguito per rilascio di questo gas. È stata scoperta e caratterizzata nel 2016

Produzione

Disegno schematico della struttura molecolare del ghiaccio XVII (generato con il software VESTA)

L'acqua forma idrati solidi con diversi gas, tra cui l'idrogeno molecolare (Diidrogeno). Con questo gas, a pressioni dell'ordine di 400 MPa (4 kbar) ed intorno a 0 °C, forma la cosiddetta fase C₀, un solido composto da acqua e idrogeno molecolare. Una volta prodotto ad alta pressione, il solido nella fase C₀ può essere portato a pressione ambiente, senza che la sua struttura cambi, purché mantenuto a una temperatura molto bassa, tipicamente quella dell'azoto liquido (77 K). Aumentando la temperatura fino a circa 110 - 120 K e mantenendo il materiale in vuoto, l'idrogeno viene rilasciato ed il solido risultante, che contiene solo molecole di acqua, non collassa e costituisce una particolare fase di ghiaccio. Il ghiaccio XVII così ottenuto è metastabile fino a 130-140 K.

Proprietà e struttura

Il ghiaccio XVII può assorbire e rilasciare ripetutamente idrogeno ed altri gas, mostrando una maggiore o minore isteresi, a seconda della temperatura del processo. La sua struttura è particolare, diversa in molti aspetti da quella degli altri ghiacci. Come in tutti i tipi di ghiaccio, le molecole di acqua sono legate da legami ad idrogeno a formare dei tetraedri, ma nel ghiaccio XVII ogni molecola è parte di un anello che contiene cinque molecole, a differenza del ghiaccio ordinario dove le molecole sono legate in anelli esagonali. Più strana è la sua struttura chirale: nel solido sono presenti canali vuoti a spirale, con diametro di circa 5.3 Å, che possono ospitare molecole di vari gas.