Uma equipe 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 sabem que a água é essencial para a existência humana no planeta Terra. O que nem todo mundo sabe é que a água tem várias propriedades estranhas e anômalas e que se comporta de maneira muito diferente quando comparada com outros líquidos.
No ano passado, uma equipe de físicos britânicos já tinha descoberto que, em uma certa gama de altas temperaturas, a água tem dois estados líquidos.
Agora, uma equipe de pesquisadores suecos descobriu que a baixas temperaturas, a água pode se apresentar 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.
A descoberta foi possível graças a uma combinação de estudos com recurso a raios-X na Argonne National Laboratory, perto de Chicago (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 pesquisador 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 se “interconverter” 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 pesquisadora 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 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”, conclui.
Os novos resultados não só criam uma compreensão global da água a diferentes temperaturas e pressões, mas também como ela é afetada por sais e biomoléculas importantes para a vida.
Além disso, entender bem o 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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