Tentando mudar o estranho comportamento da água

Com informações da Universidade de Bristol -  10/05/2018

Um gelo de clatrato, com oxigênios representados como esferas e ligações de hidrogênio como linhas. O trabalho mostrou como estruturas cristalinas complexas emergem como resultado das interações da água.[Imagem: University of Bristol]

Anomalias da água

Cálculos e simulações feitas em computador mostraram que as propriedades anômalas da água podem ser alteradas e eventualmente reduzidas às de um líquido simples.

Por exemplo, em vez de flutuar na água, a densidade do gelo pode ser alterada continuamente até que ele afunde, e o mesmo pode ser feito com todas as anomalias da água, garante um trio de pesquisadores do Japão e do Reino Unido.

Quando comparada a um líquido comum, a água apresenta uma vasta gama de anomalias - são quase 100 esquisitices da água. O exemplo mais comum é que a água líquida se expande quando resfria abaixo de 4º C, o que é responsável pelo congelamento dos lagos a partir de cima, e não pelo fundo.

Além disso, o fato de a água se tornar menos viscosa quando comprimida, ou a sua tensão superficial incomum, permitem que os insetos caminhem na superfície dos lagos e rios.

Essas e muitas outras anomalias são de fundamental importância em inúmeros processos naturais, como o clima da Terra e a própria possibilidade da vida - de um ponto de vista antrópico, é como se a molécula de água tivesse sido ajustada para ter tais propriedades únicas essenciais à vida.

Extraindo o incomum

Partindo da observação de que as propriedades da água parecem ter passado por um ajuste fino, os pesquisadores aproveitaram o poder dos supercomputadores para rodar modelos programados para "dessintonizar" passo a passo as interações da água, tirando dela suas anomalias.

"Com este procedimento, descobrimos que o que faz a água se comportar de maneira anômala é a presença de um arranjo particular das moléculas da água, como o arranjo tetraédrico, onde uma molécula de água é ligada [por ligações de] hidrogênio a quatro moléculas localizadas na superfície dos vértices de um tetraedro.

"Quatro desses arranjos tetraédricos podem se organizar de tal maneira que compartilham uma molécula de água comum no centro, sem sobreposição.

"É a presença deste arranjo altamente ordenado de moléculas de água, misturado com outros arranjos desordenados, que dá à água suas propriedades peculiares.

"Acreditamos que este trabalho fornece uma explicação simples das anomalias e destaca a natureza excepcional da água, o que a torna tão especial em comparação com qualquer outra substância," disse o professor John Russo.

Bibliografia:

Water-like anomalies as a function of tetrahedrality
John Russo, Kenji Akahane, Hajime Tanaka
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 1722339115
DOI: 10.1073/pnas.1722339115