TAVOLA PERIODICA SOTTO PRESSIONE: UNA PERIODICITA' DIVERSA ED UNA CHIMICA ESOTICA

SUNTO .-La chimica, così come la conosciamo e come l'utilizziamo per descrivere ed interpretare le proprietà strutturali, di legame, di reattività dei diversi composti, si basa essenzialmente sulla periodicità delle proprietà degli atomi costituenti. Questa periodicità ha ispirato la proposizione della Ta vola Periodica degli elementi e ha poi guidato la sua razionalizzazione, grazie alle conoscenze via via acquisite sulla struttura elettronica atomica. La periodicità dei raggi atomici riflette la periodicità delle configurazioni elettroniche del guscio atomico più esterno. La diversità dei raggi differenzia le proprietà chimiche e di conseguenza le strutture e proprietà dei solidi elementari e dei l oro com- posti. Ma sotto una pressione esterna lo scenario può cambiare anche drasticamente. Quando un atomo viene compresso, la sua densità elettronica media aumenta: poiché il guscio esterno è il più facilmente comprimibile, già a 100 Giga Pascal (GPa), ovvero a 10+6 atmosfere, la variazione di raggio atomico diventa molto meno marcata lungo la Tavola Periodica. A 1000 GPa la nozione di periodicità è definitivamente persa. Sotto pressione, all'energia interna del sistema si somma l'energia dovuta al lavoro di compressione e con questa energia addizionale il sistema può esplorare regioni di energia potenziale normalmente inaccessibili. La natura del legame chimico cambia, anche dra- sticamente, e strutture e legami del tutto nuovi, caratterizzati da proprietà spesso inaspettate, div ntano energeticamente stabili e dunque possibili. Ad esempio il Sodio, da metallo di colore argenteo, diventa totalmente trasparente ed isolante; il Boro diventa parzialmente ionico con trasferimento di carica tra gli atomi, in una fase cristallina elementare; l'inerzia chimica dell'Elio viene superata formando un composto con il sodio, Na2He, altamente stabile. Si osservano composti con formule brute improbabili (Na3Cl2, Na2Cl, Na3Cl, NaCl3, NaCl7), si formano nuovi allotropi del carbonio, scompare l'aromaticità del benzene... Questa nuova chimica viene in genere predetta a livello computazionale e interpretata e razionalizzata con gli strumenti della meccanica quantistica e delle teorie più avanzate del legame chimico. Ma in molti casi i composti predetti in silico si sono poi potuti riprodurre in laboratorio, utilizzando le celle ad incudine di diamante, e caratterizzare con varie analisi strumentali in situ.