Di Chris Deziel | Aggiornato il 30 agosto 2022
Abbassare il punto di congelamento dell’acqua è un trucco comune in cucina:basta aggiungere sale, zucchero o qualsiasi altro soluto. Aumentare la temperatura di congelamento, tuttavia, è molto meno semplice e per molto tempo molti scienziati si sono chiesti se fosse possibile. Ricerche recenti hanno dimostrato che, in condizioni specifiche, il punto di congelamento dell'acqua pura e superraffreddata può effettivamente essere elevato utilizzando una manciata di tecniche non convenzionali.
L’acqua è una molecola polare che forma facilmente legami idrogeno. Quando una goccia di acqua pura viene sospesa nell'aria ferma e impedita di toccare qualsiasi superficie, può rimanere liquida ben al di sotto di 0°C, fino a circa -40°C in ambienti di laboratorio. L’aggiunta di alcol cambia radicalmente questo comportamento. Dopo il raffreddamento, le molecole di alcol si dispongono in esagoni simili al ghiaccio che fungono da siti di nucleazione. Le goccioline d'acqua si uniscono attorno a queste strutture, aumentando di fatto il punto di congelamento della miscela a 0°C, anche se l'acqua stessa era superraffreddata.
I ricercatori israeliani hanno esplorato una strada diversa generando celle cariche con cristalli piroelettrici alloggiati in cilindri di rame. In una stanza umida, raffreddavano l'ambiente finché l'acqua non si condensava sui cristalli. Su una superficie priva di carica, le goccioline congelavano a –12,5°C, ma quando la superficie portava una carica positiva congelavano a –7°C; con carica negativa il punto di congelamento scendeva fino a –18°C. Ancora più intrigante, le goccioline su una superficie caricata negativamente sono rimaste liquide a –11°C per dieci minuti. Quando la carica si è dissipata, l'aumento della temperatura ambiente a –8°C ha indotto un rapido congelamento, un risultato che il team attribuisce al ristabilimento di una carica positiva sui cristalli.
L’aggiunta di fuliggine all’acqua pura può aumentare il punto di congelamento di circa 7°C, ma l’effetto è molto più pronunciato con l’ormone maschile testosterone. Negli esperimenti, il testosterone ha aumentato il punto di congelamento dell’acqua superraffreddata da –40°C fino a –1°C. Anche se il meccanismo sottostante rimane poco chiaro, i ricercatori sospettano che operi in modo simile all'alcol, fornendo ulteriori siti di nucleazione che promuovono la formazione di ghiaccio.
La misura in cui è possibile abbassare il punto di congelamento dell’acqua dipende dalla concentrazione del soluto, ma esiste un limite pratico. Il punto zero della scala Fahrenheit (–17,8°C) è definito come la temperatura di congelamento di una soluzione salina satura; il sale non può più dissolversi, quindi 0°F rappresenta il punto di congelamento più basso ottenibile tramite l'aggiunta di soluto. Tuttavia, un vero sottoraffreddamento può spingere l'acqua a rimanere liquida a temperature fino a -48°C (-55°F), come dimostrato dai ricercatori dell'Università dello Utah.
