A água pode se separar em 2 líquidos diferentes. Acabamos de saber o porquê: WebCuriosos
A beleza deslumbrante de um floco de neve é uma prova das formas incríveis que a água pode formar abaixo do ponto de congelamento.
Sob pressão, a dança elegante do H2A molécula se contorce em algo bizarro em temperaturas extremamente frias, praticamente se amarrando em nós para evitar se transformar em gelo.
Pesquisadores da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, e da Sapienza Università di Roma, na Itália, examinaram o comportamento de moléculas em água líquida pressurizada colocada sob condições que normalmente causariam sua cristalização.
Com base numa nova forma de modelar o comportamento da água como uma suspensão de partículas, eles identificaram características principais de dois estados líquidos diferentes; um 'topologicamente complexo', ligado em um nó semelhante a um pretzel, o outro em uma formação de anéis mais simples de menor densidade.
“Este modelo coloidal de água fornece uma lupa para a água molecular e nos permite desvendar os segredos da água relativos à história de dois líquidos”, diz Químico da Universidade de Birmingham, Dwaipayan Chakrabarti.
Teorias estabelecido na década de 1990 sugeriram os tipos de interações moleculares que poderiam estar acontecendo quando a água é super-resfriado – refrigerados a temperaturas abaixo do seu ponto de congelamento típico sem solidificar.
Os cientistas têm ultrapassado os limites do resfriamento da água sem que ela se transforme em estado sólido há anos, eventualmente conseguindo mantê-la em uma forma líquida caótica a um frio insanamente frio de -263 graus Celsius (-441 graus Fahrenheit) por uma fração de momento sem ela. transformando-se em gelo.
Na medida em que foram feitos progressos na demonstração destes estados em laboratório, os cientistas ainda estão a tentar descobrir exatamente como são os líquidos super-arrefecidos quando privados de calor.
É claro que em pontos críticos, as atrações polares concorrentes entre as moléculas de água elevam-se acima do ruído termodinâmico das partículas em movimento. Sem espaço para se transformar em uma forma cristalina, as moléculas precisam encontrar outras configurações confortáveis.
Com tantos factores em jogo, os investigadores normalmente tentam simplificar o que podem e concentrar-se nas variáveis importantes. Neste caso, olhar para os “aglomerados” de água como se fossem partículas maiores dissolvidas no líquido ajuda a compreender melhor as transições de um arranjo para outro.
Modelos de computador baseados nesta perspectiva apontaram para uma mudança subtil entre a separação da água e uma forma feita de partículas que se estabelecem mais próximas umas das outras numa forma mais densa.
Curiosamente, a forma – ou topologia – das interações moleculares nesta paisagem aquática também parecia completamente diferente, com as moléculas a ficarem emaranhadas em redes intrincadas à medida que se aglomeram, ou em formas muito mais simples à medida que se afastam.
“Neste trabalho, propomos, pela primeira vez, uma visão da transição de fase líquido-líquido baseada em ideias de emaranhamento de redes,” diz Francesco Sciortino, físico de matéria condensada da Universidade Sapienza de Roma.
“Tenho certeza de que este trabalho inspirará uma nova modelagem teórica baseada em conceitos topológicos.”
Este estranho espaço de redes de partículas emaranhadas está pronto para ser explorado. Embora não sejam totalmente diferentes das longas cadeias de moléculas ligadas covalentemente, esses nós são transitórios, trocando de membros à medida que o ambiente líquido muda.
Dadas as suas interacções emaranhadas, a natureza da água líquida encontrada em ambientes de alta pressão e baixa temperatura deve ser bastante diferente de tudo o que encontraríamos na superfície da Terra.
Saber mais sobre o comportamento topológico não apenas da água nestas condições, mas de outros líquidos, poderia nos dar informações sobre a atividade dos materiais em ambientes extremos ou de difícil acesso, como as profundezas de planetas distantes.
“Sonhe como seria lindo se pudéssemos olhar para dentro do líquido e observar a dança das moléculas de água, a forma como elas oscilam e como trocam parceiros, reestruturando a rede de ligações de hidrogênio”, diz Sciortino.
“A realização do modelo coloidal para a água que propomos pode tornar este sonho realidade.”
Esta pesquisa foi publicada em Física da Natureza.
