Alle Olimpiadi Invernali è lo Sci lo sport più seguito, il più simbolico, e per poter vincere una medaglia nello sci sono necessari anni di preparazione, allenamento, sacrifici... e un po' di chimica.
Sì, perchè per poter sfrecciare a più di 100 Km/h su una pista innevata, non si perfezionano solo gli atleti, ma anche le attrezzature con cui questi atleti gareggiano.
Come chiunque abbia mai sciato sa perfettamente, esistono svariati tipi di cere che vengono applicati sugli sci per fare in modo che scivolino più velocemente sulla neve; ciò che apparentemente sembra semplice, come il gesto di spalmare della cera su un'asse, nasconde invece molti segreti.
Le cere
Chimicamente parlando, con il termine cera si indica una miscela di esteri che rispetta le seguenti caratteristiche:
- malleabilità a temperatura ambiente;
- un punto di fusione di circa 45 °C
- una viscosità relativamente bassa quando fusa (diversamente da quasi tutte le materie plastiche);
- insolubilità in acqua;
- idrofobia.
Sicuramente quando si parla di cera la prima a venire alla mente è la cera d'api, ma in realtà ne esistono moltissimi tipi, sia naturali (che possono essere di derivazione animale o vegetale) che sintetiche.
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| formula della cera d'api |
Esistono anche un terzo tipo di cere ed è quella detta paraffiniche, ricavate dalla distillazione del catrame, composte da idrocarburi solidi.
Le cere sono diffusissime in natura perchè svolgono molteplici ruoli di grande utilità: molte foglie sono ricoperte da sottilissimi strati di cera che le preservano dall'umidità, dalle malattie e dai parassiti; le mele, ad esempio, così come molti frutti, hanno sulla buccia uno strato di cera che fa scivolare via l'acqua (edè il motivo per cui acquistano lucentezza se vengono strofinate); molti animali producono cera per proteggersi dai predatori o dall'acqua.
Il primo strato applicato sul fondo dello sci è composto da idrocarburi (molecole, cioè, che hanno una lunga catena di atomi di carbonio) che formano con il materiale di cui questo è composto (di solito un materiale polimerico) un legame che fa in modo di tenere lontano lo sporco e, soprattutto, l'acqua.
Il secondo strato, che viene applicato sopra il primo, è composto invece da cere contenenti fluorocarburi (molecole che hanno, oltre al carbonio e all'idrogeno, anche il fluoro), queste cere sono più morbide di quelle idrocarburiche e quindi hanno l'effetto di aumentare la velocità, in quanto riducono l'attrito fra la superficie della neve e lo sci.
Quando si pensa alla chimica si pensa sempre a qualcosa di distante, un po' oscuro, forse persino pericoloso, eppure basta un po' di attenzione per accorgersi che può essere incredibilmente utile in tantissime attività, dal rendere una mela lucida e appetitosa fino a vincere una medaglia d'oro alle olimpiadi invernali. Un bel traguardo per un materiale spesso poco considerato e bistrattato come la cera.
Le cere sono diffusissime in natura perchè svolgono molteplici ruoli di grande utilità: molte foglie sono ricoperte da sottilissimi strati di cera che le preservano dall'umidità, dalle malattie e dai parassiti; le mele, ad esempio, così come molti frutti, hanno sulla buccia uno strato di cera che fa scivolare via l'acqua (edè il motivo per cui acquistano lucentezza se vengono strofinate); molti animali producono cera per proteggersi dai predatori o dall'acqua.
La cera per vincere una medaglia
Le cere per sci non sono tutte uguali e si basano su molti fattori che vanno tenuti in considerazione durante una gara: la consistenza della neve, la temperatura, l'umidità, il tempo atmosferico, il tipo di performance richiesta.
Naturalmente durante una discesa di velocità si dovrà usare un differente tipo di cera rispetto a chi invece pratica lo sci di fondo, così come una neve appena caduta vorrà un certo tipo di attrito a differenza di una neve più vecchia e quindi più compatta; usare la cera sbagliata può andare a inficiare anche di parecchio il rendimento di un atleta.
Ma come funziona?
Il primo strato applicato sul fondo dello sci è composto da idrocarburi (molecole, cioè, che hanno una lunga catena di atomi di carbonio) che formano con il materiale di cui questo è composto (di solito un materiale polimerico) un legame che fa in modo di tenere lontano lo sporco e, soprattutto, l'acqua.
Il secondo strato, che viene applicato sopra il primo, è composto invece da cere contenenti fluorocarburi (molecole che hanno, oltre al carbonio e all'idrogeno, anche il fluoro), queste cere sono più morbide di quelle idrocarburiche e quindi hanno l'effetto di aumentare la velocità, in quanto riducono l'attrito fra la superficie della neve e lo sci.
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| esempio di fluorocarburo |
Lo scienziato Jeffrey Bates, della Utah University negli U.S.A., ha inoltre inventato un nuovo tipo di cera che non ha bisogno di essere riapplicata ogni volta che si deve usare lo sci, ma che può durare anche tutto l'inverno.
Questa cera riesce a inserirsi negli spazi incredibilmente piccoli (nell'ordine dei nanometri, cioè la miliardesima parte del metro) che esistono nel materiale polimerico di cui è composto lo sci, rimanendo quindi lì anche per molto tempo prima di dover essere riapplicata.
Molti atleti in queste olimpiadi hanno usato e stanno usando questa nuova cera inventata da Bates, anche se lui sostiene di averla inventata principalmente per chi non è un atleta olimpico ma scia solo per divertimento.
Beh, che dire, grazie Jeffrey!
Quando si pensa alla chimica si pensa sempre a qualcosa di distante, un po' oscuro, forse persino pericoloso, eppure basta un po' di attenzione per accorgersi che può essere incredibilmente utile in tantissime attività, dal rendere una mela lucida e appetitosa fino a vincere una medaglia d'oro alle olimpiadi invernali. Un bel traguardo per un materiale spesso poco considerato e bistrattato come la cera.
Bibliografia:
- http://www.chimicamo.org/chimica-generale/cere.html
- https://www.sciencenewsforstudents.org/article/olympic-ski-racers-use-chemistry-enhance-their-performance
