Uma equipa de cientistas da Universidade de Estocolmo, na Suécia, descobriu duas fases da água em estado líquido com grandes diferenças na estrutura e na densidade, graças à utilização de raios X.
Todos sabemos que a água é essencial para a existência humana no planeta Terra. O que não é tão conhecido é que a água tem várias propriedades estranhas e anómalas e que se comporta de maneira muito diferente quando comparada com outros líquidos.
O ano passado, uma equipa de físicos britânicos tinha já descoberto que, numa certa gama de altas temperaturas, a água tem dois estados líquidos.
Agora, uma equipa de investigadores suecos descobriu que a baixas temperaturas, a água pode apresentar-se sob a forma de dois líquidos diferentes. Os resultados da pesquisa foram publicados na Proceedings of the National Academy of Science.
Ao todo, há mais de 70 propriedades da água que diferem dos restantes. Alguns desses exemplos são o ponto de fusão, a densidade ou a capacidade térmica.
“Descobrimos que a água pode existir como dois líquidos diferentes, a baixas temperaturas, às quais a cristalização do gelo é lenta”, explica Anders Nilsson, um dos responsáveis pelo estudo e professor de Física Química na Universidade de Estocolmo, na Suécia, citado pelo phys.org.
Esta descoberta foi possível graças a uma combinação de estudos com recurso a raios X na Argonne National Laboratory, perto de Chicago, nos EUA, onde as duas estruturas se tornaram evidentes, e no laboratório DESY em Hamburgo, Alemanha, onde foi possível investigar a dinâmica e se demonstrou que as duas fases eram, na realidade, líquidas.
“É muito emocionante poder utilizar os raios X para determinar as posições relativas entre as moléculas em diferentes momentos”, afirma Fivos Perakis, outro investigador da universidade sueca. “Em particular, fomos capazes de seguir a transformação da amostra a baixas temperaturas entre as duas fases e demonstrar que há difusão como é típico acontecer com os líquidos”, acrescenta.
Quando pensamos em gelo, o mais frequente é uma fase ordenada e cristalina, no entanto, a forma mais comum do gelo no sistema planetário é amorfa, desordenada e existem duas formas de gelo amorfo com baixa e alta densidade. As duas podem interconverter-se e já se tinha especulado que podiam estar relacionadas com formas de água líquida de baixa e alta densidade.
“Estudei gelos amorfos durante muito tempo com o objetivo de determinar se os podemos considerar um estado vítreo que representa um líquido congelado”, conta a investigadora Katrin Amann-Winkel.
“É um sonho tornado realidade perceber de forma tão detalhada como um estado vítreo da água se transforma num líquido viscoso que se transforma quase imediatamente num líquido diferente, até mais viscoso, de densidade muito mais baixa”, explica.
“Estes novos resultados suportam a imagem de que a água à temperatura ambiente não pode decidir em qual das duas formas deve estar, alta ou baixa densidade, o que dá lugar a flutuações locais entre as duas”, detalha Lars G.M. Pettersson, professor de Física Química Teórica na mesma universidade. “Em poucas palavras, podemos dizer que a água não é um líquido complicado, apenas dois líquidos simples com uma relação complicada”.
Estes novos resultados não só criam uma compreensão global da água a diferentes temperaturas e pressões, mas também como esta é afetada por sais e biomoléculas importantes para a vida.
Além disso, entender bem este líquido pode conduzir a novos conhecimentos sobre como purificar a água no futuro, algo que as alterações climáticas tornarão um dos principais desafios para a Humanidade.
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