Speculazioni, azzardi e previsioni sulla fusione fredda

Nell’immaginario collettivo del volgo l’atomo di idrogeno si rappresenta come un sistema planetario in cui l’elettrone è un satellite che gira attorno al pianeta nucleo che in questo caso particolare è costituito da un protone.
Un po’ meno grossolana e senza dubbio più complessa è la descrizione dell’elettrone con una distribuzione probabilistica ottenuta dalla soluzione dell’equazione di Schroedinger.
Per l’orbitale 1s dell’atomo di idrogeno a quanto ammonta la probabilità che l’elettrone si trovi all’interno del nucleo? E’ nulla o maggiore di zero?
E’ piccola, molto piccola, ma non è e soprattutto non può essere nulla.
Questo significa che esiste una certa probabilità che il nucleo dell’idrogeno (un protone) si presenti elettricamente neutro. Che l’impossibile possa diventare possibile?
Quanto sopra vale per un atomo di idrogeno isolato.
Cosa accade per l’idrogeno in matrice metallica? Che dice l’equazione di Schroedinger?
Roba da chimici teorici (di quelli bravi), supercomputer e lunghe giornate di attesa.
Magari però un giorno si potrebbero scoprire le condizioni che fanno salire la probabilità di trovare l’elettrone all’interno del nucleo.

6 commenti:

  1. “Per l’orbitale 1s dell’atomo di idrogeno a quanto ammonta la probabilità che l’elettrone si trovi all’interno del nucleo? E’ nulla o maggiore di zero?
    E’ piccola, molto piccola, ma non è e soprattutto non può essere nulla.
    Questo significa che esiste una certa probabilità che il nucleo dell’idrogeno (un protone) si presenti elettricamente neutro. Che l’impossibile possa diventare possibile?”


    Qualcuno sostiene che nell’atomo di idrogeno la probabilità di trovare l’elettrone all’interno del nucleo sia dell’ordine di 10^-14 (=0,00000000000001). Questo numero è talmente piccolo da giustificare il motivo per cui le reazioni di fusione fredda in atomi di idrogeno isolati non possono avvenire a bassa temperatura. Tuttavia:

    “Quanto sopra vale per un atomo di idrogeno isolato.
    Cosa accade per l’idrogeno in matrice metallica? Che dice l’equazione di Schroedinger?”


    Quando dal nucleo di idrogeno isolato si passa al nucleo di idrogeno immerso in una matrice metallica il suo orbitale 1s cambia per effetto della presenza di altre cariche elettriche nelle vicinanze. Queste non sono solo gli elettroni e i nuclei del metallo, ma anche gli elettroni e i nuclei di altri atomi di idrogeno la cui concentrazione può variare di alcuni ordini di grandezza.
    Questo tipo di problema è

    “Roba da chimici teorici (di quelli bravi), supercomputer e lunghe giornate di attesa.”

    Con questo metodo si potrebbe dimostrare che la probabilità di trovare un elettrone all’interno del nucleo dell’idrogeno aumenta quando l’atomo si trova circondato da altre cariche elettriche come si avrebbe nel caso di idrogeno in una matrice metallica.
    Pensando ad una compressione dell’orbitale 1s, cioè l’atomo di idrogeno diventa più piccolo, si potrebbe spiegare perfino la mobilità dell’idrogeno all’interno del metallo (riscontrata sperimentalmente in alcuni metalli) senza dover per forza invocare la condivisione dell’unico elettrone dell’idrogeno con la nuvola elettronica del metallo e uno spostamento del suo nucleo nudo (protone).

    “Magari però un giorno si potrebbero scoprire le condizioni che fanno salire la probabilità di trovare l’elettrone all’interno del nucleo.”

    Simulazioni numeriche per diversi metalli con diverse concentrazioni di idrogeno potrebbero consentire di individuare degli andamenti e da questi le condizioni per massimizzare la probabilità che il nucleo dell’idrogeno si presenti elettricamente neutro.
    Magari si arriva a scoprire che quei metalli in cui il calcolo numerico stabilisce che la neutralità del nucleo dell’idrogeno è massima sono proprio quelli permeabili all’idrogeno.
    Con la neutralità del nucleo dell’idrogeno la barriera Coulombiana, che costituisce l’unico vero ostacolo alla fusione fredda, cessa di esistere.

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  2. Con un po’ di pazienza e tanto lavoro potrebbe prendere forma una teoria per spiegare il meccanismo che rende possibili le reazioni di fusione fredda senza emissione di radiazione gamma.
    Al momento il miglior candidato fra i nomi possibili per questa teoria è “Hydrogen Neutral Nucleus Theory (HNN Theory) – Teoria del nucleo neutro dell’idrogeno (Teoria HNN)”.

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  3. L’elettronegatività di un elemento indica la sua capacità di attirare gli elettroni di legame. Maggiore è il suo valore, maggiore è la capacità di polarizzare il legame attirando elettroni.
    Nel caso dell’idrogeno il suo valore è pari a 2,1.
    Quando l’idrogeno si lega con elementi a bassa elettronegatività come per esempio i metalli alcalini (litio, sodio, potassio, rubidio, cesio, francio) il legame in fase solida è di tipo ionico. L’idrogeno è sotto forma di idruro perchè uno degli elettroni del metallo è localizzato fortemente in prossimità dell’atomo di idrogeno (ed è come se l'idrogeno avesse acquisito una carica negativa).
    Con un elettrone in più le dimensioni dell’idrogeno aumentano e quindi in base alla teoria HNN se ne prevede una mobilità ridotta all’interno della matrice metallica (cioè i metalli alcalini non dovrebbero essere permeabili all’idrogeno).
    Quando invece l’elettronegatività dell’altro elemento si avvicina a quella dell’idrogeno, il legame non è più ionico e l’idrogeno legato non si presenta più con eccesso di carica di negativa.
    Si noti che il valore di elettronegatività dell’idrogeno è sorprendentemente vicino a quello del palladio, del platino, dell’iridio, dell’osmio, del rutenio, dell’astato e del molibdeno (2,2).
    Per quanto visto finora ci si attende che questi metalli siano tutti permeabili all’idrogeno.
    Scoprire un giorno che proprio uno di questi metalli risulti un ingrediente utile per la fusione fredda sarebbe un’ulteriore conferma dell’utilità dell’approccio teorico introdotto.
    E per non perdere di vista l’aspetto economico, fra i metalli elencati il molibdeno costa “solo” il 60% in più del nichel (che ha un’elettronegatività pari a 1,9).

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  4. Il legame ionico puro può esistere solo in fase solida in quanto la separazione di carica che caratterizza il questo tipo di legame risulta più stabile di un legame covalente polarizzato.
    Il legame ionico compare ovviamente solo quando gli atomi legati sono caratterizzati da una sufficiente differenza di elettronegatività.
    Viene da chiedersi che cosa accade quando l’idrogeno si lega a una matrice metallica i cui atomi sono caratterizzati da una elettronegatività confrontabile con quella dell’idrogeno.

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  5. La traduzione in inglese del post è disponibile a questo link
    http://heatenginescience.blogspot.it/2014/09/speculations-ventures-and-predictions.html

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  6. Consultando gli archivi si riscontra che l’elettronegatività del molibdeno è incerta. Alcune fonti riportano 2,2 altre 1,8.

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