Físicos afirmam ter descoberto um segundo estado de água líquida

A água é um dos compostos mais fundamentais na Terra e compõe cerca de 60 por cento do corpo humano, mesmo assim, ela está se transformando em algo mais estranho do que poderíamos ter imaginado.

Investigadores estudaram as propriedades físicas da água e descobriram que quando o líquido é aquecido entre 40 e 60 graus Celsius, atinge uma “temperatura de crossover”, iniciando a comutação entre dois estados diferentes de líquido.

É difícil imaginar um novo estado além dos três convencionais – sólido, líquido e gasoso -, em raros casos, plasma também pode se formar. Mas a verdade é que a água parece ter alguns segredos.

Com a exceção do mercúrio, a água tem a mais elevada tensão superficial dos líquidos. É também conhecida como uma das substâncias cujo estado sólido pode flutuar em seu estado líquido. Além disso, ao contrário de quase todas as outras substâncias, a água se expande quando se congela.

A água também tem um ponto de ebulição diferente. Enquanto os pontos de outros hidretos, tais como telureto de hidrogênio e sulfureto de hidrogênio, diminuem conforme seu tamanho, a molécula de H2O tem um ponto de ebulição surpreendentemente grande pelo seu pequeno peso molecular.

“Ninguém entende a água“, aponta o especialista Philip Ball. “É embaraçoso admitir, mas o material que cobre dois terços do nosso planeta ainda é um mistério. Quanto mais olhamos, mais problemas se acumulam: novas técnicas de sondagem mais profunda na arquitetura molecular de água líquida se tornam peças de quebra-cabeça“, acrescentou.

Os físicos mostraram que entre as temperaturas de 40 e 60 graus Celsius, a água líquida pode mudar de estado, apresentando um novo conjunto de propriedades. Para descobrir isso, uma equipe internacional liderada pela física Laura Maestro, da Universidade de Oxford, no Reino Unido, analisou um número de propriedades específicas de água.

Eles observaram a condutividade térmica, o índice de refração, condutividade, tensão superficial e a constante dielétrica – o quão bem um campo elétrico pode se espalhar através de uma substância – e como eles responderam a flutuações de temperatura entre 0 e 100 graus Celsius.

Quando a água atingiu 40 graus, as propriedades começaram a mudar até chegar nos 60 graus. Cada propriedade tinha uma “temperatura de crossover” diferente, e os pesquisadores acreditam que isso ocorre devido à água líquida estar mudando para uma fase diferente.

A equipe enumera algumas dessas: cerca de 64 graus Celsius para a condutividade térmica, 50 graus Celsius para o índice de refracção, cerca de 53 graus Celsius para a condutividade e 57 graus Celsius para a tensão de superfície. “Estes resultados confirmam que na faixa de 0 a 100 graus Celsius, a água líquida apresenta uma temperatura de crossover em muitas das suas propriedades perto de 50 graus“, concluem os pesquisadores.

Isso mostra que a água poderia ser alternar entre dois estados completamente diferentes de acordo com as temperaturas. As moléculas de água mantêm apenas ligações de duração muito curta entre si e estas ligações de hidrogênio são mais fracas do que as que unem os átomos de hidrogênio e oxigênio dentro das moléculas.

Por esta razão, as ligações de hidrogênio que ligam as moléculas de água uma à outra estão constantemente se quebrando. Dentro de todo este caos, as estruturas estabelecidas persistem. Os físicos acreditam que isso é o que oferece as propriedades incomuns da água, porém não sabem como funciona.

Laura e sua equipe dizem que sua descoberta pode ter grandes implicações sobre nossa compreensão de sistemas nanométricos e biológicos. A pesquisa foi publicada no International Journal of Nanotechnology.

[ Science Alert ] [ Foto: Reprodução / Felix Russell-Serra / Unsplash ]