Clatrato de água congelada.Os oxigênios são representados como esferas, e as ligações de hidrogênio como linhas: o trabalho mostrou como complexas estruturas cristalinas emergem a partir das interações da água.
Forma singular de arranjo entre suas moléculas é responsável por suas propriedades únicas, que permitem até que insetos caminhem por sua superfície
As propriedades da água fascinam cientistas por séculos, mas seu comportamento único ainda é um mistério. Uma colaboração entre pesquisadores das Universidades de Bristol e de Tóquio está experimentando um novo caminho para entender o que faz com que um líquido se comporte como a água. O grupo publicou esta semana um artigo na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, dos Estados Unidos.
Quando comparada a um líquido comum, a água exibe uma vasta gama de anomalias. Os exemplos mais citados incluem o fato de que a água líquida se expande quando resfriada a uma temperatura abaixo do 4o C, uma característica responsável pelo fato de os lagos congelarem a partir do topo, e não do fundo.
Outros exemplos incluem o fato de que a água se torna menos viscosa quando comprimida e sua incomumente alta tensão superficial, que permite aos insetos caminhar sobre sua superfície.
Essas e outras anomalias são de importância fundamental em inúmeros processos naturais e tecnológicos, como o clima terrestre e a própria possibilidade de vida. Do ponto de vista antrópico, é como se a molécula da água tivesse sido “ajustada” para possuir tais propriedades singulares.
Partindo da observação de que as propriedades da água parecem ter sido ajustadas, John Russo da Escola de Matemática da Universidade de Bristol e Hajme Tanaka da Universidade de Tóquio, aproveitaram o poder de supercomputadores para usar modelos computacionais e "descontrolar" lentamente as interações da água.
Esse experimento mostrou como as propriedades anômalas da água podem ser alteradas e, eventualmente, reduzidas às de um líquido simples. Por exemplo, ao invés de flutuar na água, a densidade do gelo pode ser modificada continuamente até que ele venha a afundar. E o mesmo pode ser feito com todas as outras anomalias da substância.
Russo diz que “com esse procedimento, descobrimos que o que faz a água se comportar de forma anômala é a presença de um arranjo singular entre suas moléculas, que é o arranjo tetraédrico. Nele, a molécula da água é ligada pelo hidrogênio a outras quatro moléculas localizadas nos vértices do tetraedro”.
Ele explica que quatro destes arranjos tetraédricos podem se organizar, sem sobreposições, de forma a dividir uma molécula de água em comum no centro. “É a presença desse arranjo muito ordenado de moléculas da água, junto a outros arranjos desordenados que dá a substância vital suas particularidades peculiares. Pensamos que esse trabalho fornece uma explicação simples das anomalias da água e assinala sua natureza excepcional, o que a faz tão especial se comparada com outras substâncias”, diz.
Universidade de Bristol
FONTE: SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL
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