A água existe sob a forma de 2 líquidos diferentes.

Água: uma substância muito diferente.

A água líquida tem mais de 70 propriedades diferentes dos outros líquidos.

Normalmente consideramos a água líquida como uma substância desordenada com as suas moléculas reorganizando-se em escalas de tempo curtas conformando uma estrutura média.

Mas eis que os cientistas da Universidade de Estocolmo descobriram duas fases do líquido com grandes diferenças de estrutura e densidade.

Os resultados são baseados em estudos experimentais com recurso aos raios-X, e foram publicados nos Proceedings da Academia Nacional de Ciências (EUA).

A maioria das pessoas sabe que a água é essencial para a nossa existência no planeta Terra. O que é menos conhecido é que a água tem muitas propriedades estranhas ou anómalas e se comporta de forma muito diferente de todos os outros líquidos.

Alguns exemplos disso são o ponto de fusão, a densidade, a capacidade térmica e muitas outras propriedades, afinal existem mais de 70 propriedades da água que diferem da maioria dos líquidos. Estas propriedades anómalas da água são um pré-requisito para a vida tal como a conhecemos.

Impressão artística das duas formas de água líquida ultra-viscosas com densidades diferentes. Ao fundo surge o padrão de salpicos de raios-X obtidos a partir de dados reais do gelo amorfo de alta densidade, que é produzido por pressurização da água a temperaturas muito baixas.
Crédito: Mattias Karlén.

“A nova propriedade notável é que descobrimos que a água pode existir como dois líquidos diferentes a baixas temperaturas quando a cristalização do gelo é lenta”, disse Anders Nilsson, professor de Química e Física da Universidade de Estocolmo. O avanço na compreensão da água foi possível através duma combinação de estudos usando raios-X no Laboratório Nacional de Argonne, nos arredores de Chicago, onde as duas estruturas diferentes foram evidenciadas, e no Grande Laboratório de raios-X DESY em Hamburgo, onde esta dinâmica foi investigada e se demonstrou que as duas fases, de facto, eram fases líquidas. A água pode assim existir como dois líquidos diferentes.

“É muito emocionante poder usar raios-X para determinar as posições relativas entre as moléculas em momentos diferentes”, diz Fivos Perakis, pós-doutorado na Universidade de Estocolmo com antecedentes em espectroscopia óptica ultra-rápida. “Conseguimos, em específico, acompanhar a transformação da amostra a baixas temperaturas entre as duas fases e demonstrar que há difusão, como é típico nos líquidos.”

O gelo como o conhecemos não é o gelo mais abundante no Sistema Solar.

Quando pensamos no gelo, frequentemente pensamos numa fase cristalina ordenada que retiramos das couvettes do congelador do frigorífico, mas a forma mais comum de gelo no nosso sistema planetário é amorfa, ou seja é desordenada, e existem duas formas de gelo amorfo, uma com baixa e outra com alta densidade.

As duas formas podem interconverter-se e tem havido especulações que elas podem estar relacionadas a formas de água líquida de baixa e de alta densidade. Investigar experimentalmente esta hipótese tem sido um grande desafio que o grupo de Estocolmo já superou.

“Estudei gelos amorfos durante muito tempo com o objetivo de determinar se eles podem ser considerados um estado vítreo que representa um líquido congelado”, diz Katrin Amann-Winkel, pesquisadora em Física Química da Universidade de Estocolmo. “É um sonho tornado realidade seguir detalhadamente um estado de água vítrea transformar-se num líquido viscoso que quase imediatamente se transforma num líquido diferente, ainda mais viscoso, de densidade muito mais baixa”.

Gelo e fusão da água. Esta substância química tem mais de 70 propriedades diferentes na fase líquida quando comparada com outros líquidos.

“A oportunidade de fazer novas descobertas na água é totalmente fascinante e uma grande inspiração para meus estudos no futuro”, diz Daniel Mariedahl, estudante de doutoramento em Física Química da Universidade de Estocolmo. “É particularmente excitante que a nova informação tenha sido fornecida por raios-X desde que o pioneiro da radiação de raios-X, Wilhelm Conrad Röntgen, o próprio, especulou que a água pode existir em duas formas diferentes e que a interação entre elas poderia dar origem a propriedades estranhas “.

“Os novos resultados suportam muito firmemente um cenário em que a água na temperatura ambiente não pode decidir em qual das duas formas deve optar, alta ou baixa densidade, o que resulta em flutuações locais entre as duas”, afirma Lars G.M. Pettersson, professor em Física Teórica da Química na Universidade de Estocolmo. “Em poucas palavras: a água não é um líquido complicado, mas dois líquidos simples com um relacionamento complicado”.

Esses novos resultados não só criam uma compreensão geral da água em diferentes temperaturas e pressões, mas também como a água é afectada por sais e por biomoléculas importantes para a vida. Além disso, o aumento da compreensão da água pode levar a novos conhecimentos sobre como purificar e dessalinizar a água no futuro. Este será um dos principais desafios para a humanidade devido às mudanças climáticas globais.


Fonte original da descoberta: https://phys.org/news/2017-06-liquids.html

Nota final: escolho uma música inspiradora sobre este mundo de água…