Atomi strettamente legati

A scuola si studiano i legami chimici: quello singolo, quello doppio, il triplo. Poi si studia che negli anni Sessanta venne introdotto un nuovo concetto di legame, il quadruplo: due atomi di Renio ognuno dei quali capace di legarsi a quattro atomi. Una rivoluzione che segnò l’inizio della chimica del legame metallico multiplo. Ora Laura Gagliardi dell’Università di Palermo insieme a Bjorn O. Roos dell’Università di Lund in Svezia provano a rivoluzionare un’altra volta il mondo della chimica battezzando un nuovo legame: il quintuplo, mai prima d’ora ipotizzato. E presentandolo sulle pagine di Nature.

La ricercatrice italiana, già premiata lo scorso anno per i suoi studi di chimica computazionale dall’International Academy of Quantum Molecular Science, ha simulato il legame al computer dimostrando che in linea teorica due atomi di uranio si possono unire fra loro e dare vita a un legame unico. “Il legame covalente è quello comunemente osservato per esempio nella molecola di idrogeno, H₂, in cui una coppia di elettroni viene condivisa da due atomi che si uniscono fra loro”, spiega Gagliardi. A partire da questo caso semplice la chimica quantistica ha indagato casi più complessi lungo la tavola periodica degli elementi, confermando la teoria seconda la quale la maggior parte delle molecole sono tenute insieme da una coppia di elettroni per ogni legame.

Mai prima d’ora però si era andati così alla parte bassa della tavola periodica, raggiungendo gli elementi chiamati attinidi. “Abbiamo dimostrato che nonostante la forza del legame di U₂ sia paragonabile a quella dei legami multipli tra metalli di transizione, lo schema del legame è unico”, va avanti la ricercatrice. “Secondo i nostri studi la molecola contiene tre legami a due elettroni e quattro legami a singolo elettrone, per un totale di 10 elettroni di legame, che corrispondono a un quintuplo legame”.

La scoperta dei due ricercatori è ancora virtuale, il modello per ora è solo sul computer. Ora però la palla passa ai chimici di laboratorio. Sono loro infatti che dovranno produrre l’U₂. Realizzare le molecole al computer permette di accelerare la ricerca e di evitare di investire in esperimenti di laboratorio che non portano a risultati: in questo modo si prova a realizzare la molecola solo dopo che il Pc ha dimostrato la sua stabilità. Il che non vuol dire comunque che si tratti di un’impresa facile.

Lo studio ha un doppio valore, pedagogico e applicativo. Si tratta di una ricerca di base, che amplia il concetto di legame chimico e allo stesso tempo, se i ricercatori attualmente impegnati nei laboratori che lavorano insieme a Gagliardi e Roos riusciranno a produrre U₂ in laboratorio, potrà essere la base per un nuovo campo di ricerca. Si potrebbero così realizzare in laboratorio molecole con un “cuore” di U₂ con caratteristiche di catalizzatori: molecole cioè in grado di velocizzare il processo di rottura di altre molecole non appena vengono a contatto con questa.