Cientistas descobrem duas formas de água líquida

Cientistas descobrem duas formas de água líquida

Fonte: http://s.hswstatic.com/gif/water-life-crop.jpg

Normalmente consideramos a água em estado líquido como desordenada, com as moléculas rearranjando-se numa curta escala de tempo a cerca de alguma estrutura. Agora, no entanto, cientistas da Universidade de Estocolmo, na Suécia, descobriram duas fases do líquido com grandes diferenças na estrutura e densidade. Os resultados baseiam-se em estudos experimentais usando raios X, que estão agora publicados na Proceedings of the National Academy of Science dos Estados Unidos.

Todos sabem que a água é essencial para nossa existência no planeta. O que a maioria não sabe é o fato de que ela possui muitos mistérios ou propriedades anômalas e age bem diferente de todos os outros líquidos. Alguns exemplos são o ponto de fusão, a densidade e a capacidade calorífica; mas de um modo geral, existem mais de 70 propriedades que a diferem da maioria dos líquidos. Essas propriedades anômalas da água são um pré-requisito para a vida tal como a conhecemos.

“A mais nova propriedade que descobrimos, é que a água pode existir sob a forma de dois diferentes líquidos a baixas temperaturas, quando a cristalização do gelo ocorre lentamente”, disse Anders Nilsson, professor de físico-química na universidade de Estocolmo. O avanço na compreensão dessa propriedade foi possível através de uma combinação de experimentos usando raios X, no Laboratório Nacional de Argonne perto de Chicago, quando as duas diferentes estruturas foram observadas no mais poderoso raio X do laboratório DESY em Hamburgo, onde as dinâmicas poderiam ser estudadas e se demonstrou que as duas fases,  na realidade, eram líquidas. A água, portanto, pode existir como dois líquidos diferentes.

Cientistas descobrem duas formas de água líquida

Visão artística das duas formas de água líquida ultra viscosa com densidade diferente

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

“É muito excitante poder usar raios X para determinar as posições relativas entre as moléculas em diferentes momentos”, disse Fivos Perakis, pós-doutorado pela universidade sueca com formação em Espectroscopia Óptica Ultra Rápida. “Particularmente fomos capazes de acompanhar a transformação da amostra em baixas temperaturas entre as duas fases e comprovamos que existe difusão, como é típico no caso dos líquidos”, completa. Quando pensamos no gelo é quase sempre como numa ordenada, fase cristalina que sai do congelador, mas a mais comum forma do gelo em nosso sistema planetário é amorfa que é desordenada e, existem duas formas de gelo amorfo, com baixa e alta densidade. As duas formas podem interligar-se e, por isso, houve especulações que elas poderiam estar relacionadas com formas de baixa e alta densidade da água líquida. Para investigar experimentalmente essas hipóteses houve um grande desafio que o grupo de cientistas conseguiu superar.

Cientistas descobrem duas formas de água líquida

Gelo amorfo

Fonte: http://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.5.7020/full/

“Eu tenho estudado gelos amorfos há muito tempo com o objetivo de determinar se eles podem ser considerados um estado vítreo correspondente a um líquido congelado”, explica Katrin Amann-Winkel, pesquisadora em físico-química da Universidade. “É um sonho que se realiza poder acompanhar com tanto detalhe, como um estado vítreo da água se transforma em um líquido viscoso que converte quase imediatamente para outro estado, ainda mais viscoso, um líquido de densidade muito menor”, acrescenta.

“A possibilidade de fazer novas descobertas com a água é totalmente fascinante e uma grande inspiração aos meus estudos complementares”, afirma Daniel Mariedah, estudante em doutorado em físico-química na Universidade. “É sobretudo emocionante que esta nova informação tenha sido fornecida por raios X desde que o precursor da radiação de raio X, Wilhem Conrad Röntgen, especulou que a água possa existir em duas formas diferentes e que a interação entre elas poderia dar origem às suas propriedades estranhas”, conclui.

Os novos resultados suportam a imagem de que a água à temperatura ambiente não pode estabelecer-se em qual das duas formas se manterá, alta ou baixa densidade. “Em resumo, a água não é um líquido complicado, mas dois líquidos simples com uma relação complicada”.

Esses novos resultados não somente criam uma compreensão geral da água em diferentes temperaturas e pressões, mas também como ela é afetada por sais e biomoléculas importantes para a vida. Além disso, uma maior compreensão da água pode nos conduzir a novas perspectivas sobre a forma de purificar e dessalinizá-la no futuro. Este será um dos principais desafios para a humanidade em virtude das alterações climáticas mundiais.

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Fonte do texto: https://phys.org/physics-news/

Traduzido por: Nelson Vicente Soares (Autor e Instrutor Render)

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