Cientistas mostram que a água pode existir como dois líquidos diferentes

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Por Fiona MacDonald
Publicado na ScienceAlert

A água é uma das moléculas mais fundamentais na Terra, e ainda assim os cientistas ainda estão só começando a descobrir o quão bizarra a substância realmente é.

Pesquisadores descobriram que a água existe não como uma, mas duas fases líquidas distintas, cada uma com grandes diferenças em estrutura e densidade. Usando raios-X para estudar o H2O com detalhes sem precedentes, físicos da Universidade de Estocolmo, na Suécia, apresentaram evidências que a água líquida que todos conhecemos e amamos não é apenas uma única fase, e sim uma flutuação entre duas formas – densidade alta e baixa.

“Os novos resultados dão um suporte muito forte à ideia de que a água, à temperatura ambiente, não consegue decidir em qual das duas formas deveria estar, alta ou baixa densidade, que resulta em flutuações locais entre as duas” disse um dos pesquisadores, Lars G. M. Pettersson. Resumindo: a água não é um líquido complicado, e sim dois líquidos simples em um relacionamento complicado.

A maioria de nós aprendeu na escola que a água existe em três fases distintas: água líquida, água sólida, e vapor de água. Mas, na verdade, não é tão simples – a água também pode existir em um estranho estado de plasma, e até mesmo as três fases da água que estamos acostumados são mais bizarras do que você poderia imaginar.

Por exemplo: com a exceção do mercúrio, a água tem a maior tensão superficial de todos os líquidos, e diferente de quase qualquer outra substância conhecida, a água se expande quando congelada. Além disso, enquanto os pontos de ebulição de outros hidretos (como o hidróxido de telurídeo e o sulfureto de hidrogênio) caem quanto menor for o tamanho da molécula, o H2O tem um ponto de ebulição surpreendentemente alto para uma molécula tão leve. De fato, cientistas identificaram 70 propriedades da água que são diferentes de quaisquer outras substâncias líquidas conhecidas.

Uma peculiaridade que tem sido debatida há tempos é se existe mais de uma fase líquida da água. Essa ideia é baseada no fato de que pesquisadores já sabem que o gelo pode existir em formas distintas de baixa e alta densidade. Nós não estamos falando do gelo que você tira de suas forminhas – ele é conhecido como gelo cristalino, que é altamente ordenado com todas as suas moléculas individuais alinhadas em um padrão repetitivo. O gelo também existe em outra forma conhecida como gelo amorfo, onde as moléculas são mais desorganizadas. Apesar de não ser algo com que a maioria de nós está acostumado, gelo amorfo é possivelmente o tipo de água sólida mais comum encontrada pelo Universo, e pode variar entre suas versões de baixa e alta densidade. Por causa disso, pesquisadores suspeitavam que talvez a água líquida pudesse fazer a mesma coisa. Mas, até agora, ninguém conseguia estudar as mudanças moleculares em detalhe suficiente para desvendar o que acontecia exatamente.

Um novo estudo usou dois tipos diferentes de técnicas de raios-X para rastrear o movimento e a distância entre moléculas de H2O enquanto a água ia de um estado líquido congelado, vítreo e amorfo para um líquido ainda mais viscoso, e depois para um líquido mais viscoso ainda, com densidade menor. O que eles viram foi evidência de duas fases líquidas distintas. “O notável da nova propriedade que descobrimos é que a água pode existir como dois líquidos diferentes à baixas temperaturas onde a cristalização do gelo é lenta,” disse um dos pesquisadores, Anders Nilsson.

Isso, claro, é apenas um estudo, e outros times independentes agora precisam realizar suas próprias verificações da pesquisa para apoiar a afirmação antes de reescrevermos os livros didáticos. Mas não é a primeira vez que cientistas se depararam com um estranho segundo estado líquido da água. No último ano, um time da Universidade de Oxford também mostrou que, entre 40 e 60 graus Celsius, a água líquida também poderia ‘trocar’ de estados e exibir uma nova gama de propriedades dependendo do estado em que se encontra.

Significativamente, essa nova pesquisa adiciona mais uma peça importante no quebra-cabeça que está começando a revelar gradativamente o quão estranha e fascinante essa molécula ubíqua é. “Ninguém realmente entende a água,” apontou Philip Ball na Nature no ano passado. “É embaraçoso admitir, mas essa coisa que cobre dois terços do nosso planeta ainda é um mistério. Pior, quanto mais olhamos, mais problemas se acumulam: novas técnicas que sondam cada vez mais profundamente a arquitetura molecular da água líquida estão criando mais quebra-cabeças.”

O novo estudo foi publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences.

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