LA SCIENZA PER TUTTI

QUANDO UNA “DISTORSIONE” PUO' TIRAR SU IL MORALE!

Quella che vedete nella foto è una distorsione rimediata da un povero malcapitato, ma non è questo il tipo di distorsione di cui vi voglio parlare in questo post, anche perché questa non tira su il morale!

Dopo alcune settimane passate a studiare per l’esame “enciclopedico” di CHIMICA INORGANICA 1, è arrivato (e da poche ore passato) il momento clou: l’esame!

Leggendo le domande proposte dal docente, una tra tutte ha catturato la mia attenzione e riguardava la descrizione ed esemplificazione dell’effetto Jan-Teller , noto anche come “distorsione di Jan-Teller”.

Tale effetto/distorsione è stato descritto nel 1937 dal fisico inglese (di origini tedesche) Hermann Arthur Jahn e dal chimico-fisico statunitense Edward Teller.

Proprio di Edward Teller avevo accennato in uno dei post dedicati all’elenco dei chimici statunitensi, e ne approfitto ora per esporre una sua breve biografia,  per poi concludere spiegando in poche parole e accessibili a tutti (o quasi), la “distorsione” che tanto oggi mi ha colpito e che per fortuna è capitata all’esame (dal mio punto di vista).

Edward Teller (Budapest 1908 – Stanford 2003), statunitense ma di origine ebreo-ungherese, si può considerare più un fisico che chimico, in quanto uno dei suoi pochi contributi alla chimica è la distorsione che è oggetto di questo post.

I suoi principali contributi riguardano la fisica nucleare, in quanto rientra tra i "padri" della bomba termonucleare, o bomba all'idrogeno, il cui primo esemplare sperimentale fu fatto esplodere il 1º novembre 1952 nell'atollo Eniwetok dell'Oceano Pacifico (Operation Ivy).

Nel corso degli anni venti emigrò negli Stati Uniti. Durante la seconda guerra mondiale partecipò al Progetto Manhattan per la costruzione della bomba atomica, progetto coordinato dal fisico Robert Oppenheimer di cui Teller divenne in seguito acerrimo oppositore.

Teller appartenne a quel gruppo di famosi scienziati di nazionalità ungherese, cresciuti a Budapest all'inizio del XX secolo e che erano poi stati costretti a rifugiarsi negli Stati Uniti per sfuggire alle persecuzioni naziste, gruppo comprendente anche Paul Erdős, Eugene Wigner, John von Neumann (chi ha fatto un po’ di informatica non può di certo dimenticare questo nome) e Leó Szilárd. Questo straordinario gruppo di geni era anche stato ironicamente denominato come il "clan degli ungheresi".

Il 23 luglio 2003, meno di due mesi prima della sua morte, il presidente George W. Bush gli ha concesso la Medaglia presidenziale della libertà.

Domani (9 settembre), neanche farlo apposta, ricorre l’ottavo anniversario dalla scomparsa di questo grande scienziato!

EFFETTO JAHN-TELLER:

Le premesse che verranno presentate e la trattazione successiva sono puramente a titolo informativo e in modo molto semplificato (della serie “struca-struca”). Per ulteriori informazioni, curiosità o chiarimenti commentate pure (al limite c’è sempre il prof Anto che mi può dare una mano!ahah) o vi invito a consultare qualsiasi testo di base di Chimica Inorganica.

Gli atomi che compongono una molecola, a causa della repulsione coulombiana (cariche dello stesso segno si respingono), tendono a disporsi alla massima distanza reciproca, e in questo modo raggiungono una forma geometrica altamente simmetrica.

In realtà, se lo stato elettronico fondamentale è degenere (tutti gli stati considerati hanno la stessa energia), la disposizione degli atomi non raggiunge mai la massima simmetria possibile.

In base all'effetto Jahn-Teller (o distorsione Jahn-Teller) ogni molecola non lineare con uno stato elettronico fondamentale degenere subisce una distorsione geometrica che rimuove la degenerazione stessa.

In pratica, in condizioni ordinarie, simmetrie di tipo ottaedrico (vedi composti di coordinazione a sei leganti) non sono “perfette” ma “distorte” (allungate o accorciate secondo i vertici dell’ ottaedro stesso).

Hermann Arthur Jahn ed Edward Teller, utilizzando la teoria dei gruppi dimostrarono che le molecole degeneri non lineari non possono essere stabili nella configurazione di massima simmetria spaziale. L'effetto della distorsione è quello di diminuire l'energia della molecola.

L'effetto Jahn-Teller può essere indagato sperimentalmente grazie all'utilizzo di tecniche spettroscopiche quali la spettroscopia UV-VIS, che spesso mostra la separazione delle bande di assorbimento, e la risonanza paramagnetica elettronica (EPR), che permette di studiare gli elettroni spaiati.

Alla prossima puntata!!