Cientistas provam que a água tem vários estados líquidos

A água é um líquido com muitas propriedades exclusivas.
A forma como responde a mudanças de pressão e temperatura pode ser completamente diferente de outros líquidos que conhecemos, e essas propriedades são essenciais para muitas aplicações práticas e particularmente para a vida como a conhecemos.

O que causa essas anomalias tem sido uma fonte de inspiração científica com várias explicações teóricas, mas agora uma equipa internacional de cientistas, que inclui Nicolas Giovambattista, professor do The Graduate Center, CUNY e presidente do Departamento de Física do Brooklyn College, EUA, provou que a água pode existir em dois estados líquidos diferentes – uma descoberta que pode explicar muitas das propriedades anómalas da água, avança o portal cientifico EurekAlert.

A investigação aparece num artigo publicado na edição de 20 de novembro da revista Science. A possibilidade de que a água pudesse existir em dois estados líquidos diferentes foi proposta há cerca de 30 anos, com base em resultados obtidos em simulações de computador”, disse Giovambattista. “Essa hipótese contra-intuitiva tem sido uma das questões mais importantes na química e na física da água, e um cenário polémico desde os seus primórdios. Isto ocorre porque as experiências que podem aceder aos dois estados líquidos na água têm sido muito desafiadores devido à formação de gelo aparentemente inevitável nas condições onde os dois líquidos deveriam existir.”

O estado “líquido” normal da água com o qual estamos familiarizados corresponde à água líquida em temperaturas normais (aproximadamente 25 graus centígrados). No entanto, o artigo mostra que a água em baixas temperaturas (aproximadamente -63 centígrados) existe em dois estados líquidos diferentes, um líquido de baixa densidade em baixas pressões e um líquido de alta densidade em altas pressões.

Esses dois líquidos têm propriedades visivelmente diferentes e diferem em 20% em densidade. Os resultados implicam que em condições apropriadas, a água deve existir como dois líquidos imiscíveis separados por uma interface fina semelhante à coexistência de óleo e água.

Como a água é uma das substâncias mais importantes na Terra – o solvente da vida como a conhecemos – o seu comportamento de fase desempenha um papel fundamental em diferentes campos, incluindo bioquímica, clima, criopreservação, criobiologia, ciência de materiais e em muitos setores industriais, processos em que a água atua como solvente, produto, reagente ou impureza. Conclui-se que características incomuns no comportamento de fase da água, como a presença de dois estados líquidos, podem afetar inúmeras aplicações científicas e de engenharia.

“Permanece uma questão em aberto como a presença de dois líquidos pode afetar o comportamento das soluções aquosas em geral e, em particular, como os dois líquidos podem afetar biomoléculas em ambientes aquosos”, disse Giovambattista. “Isto motiva mais estudos na procura de aplicações potenciais.”

A equipa internacional utilizou experiências complexas e simulações de computador para provar esta teoria. As experiências, descritas como “semelhantes à ficção científica” por Giovambattista, foram realizados por cientistas suecos, coreanos e americanos. As simulações em computador foram realizadas por Giovambattista e Peter H. Poole, professor da Universidade St. Francis Xavier, no Canadá. As simulações de computador desempenharam um papel importante na interpretação das experiências, devido à complexidade das mesmas.