Pesquisadores provam que a água tem vários estados líquidos

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A água é um líquido ubíquo com muitas propriedades exclusivas. A forma como ele responde às mudanças de pressão e temperatura pode ser completamente diferente de outros líquidos, 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 exploração científica, mas agora, uma equipe internacional de pesquisadores que inclui Nicolas Giovambattista, um professor da CUNY, provou que a água pode existir em dois estados líquidos diferentes – uma descoberta que pode explicar muitos dos propriedades anômalas da água. 

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A pesquisa deles aparece em um artigo publicado na edição de 20 de novembro da revista Science.

A possibilidade de a água existir em dois estados líquidos diferentes foi proposta há cerca de 30 anos, com base em resultados obtidos em simulações de computador”, disse Giovambattista. 

“Esta hipótese contra-intuitiva tem sido uma das questões mais importantes na química e física da água, e um cenário controverso desde o seu início. Isso ocorre porque os experimentos que podem acessar os dois estados líquidos na água têm sido muito desafiadores devido ao aparentemente inevitável formação de gelo nas condições em que os dois líquidos deveriam existir.

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O estado “líquido” usual da água com o qual estamos familiarizados corresponde à água líquida em temperaturas normais (aproximadamente 25 graus C). 

No entanto, o artigo mostra que a água em baixas temperaturas (aproximadamente -63 graus C) 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 da Terra – o solvente da vida como a conhecemos – seu comportamento de fase desempenha um papel fundamental em diferentes campos, incluindo bioquímica, clima, criopreservação, criobiologia, ciência de materiais e em muitos processos industriais onde 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 as biomoléculas em ambientes aquosos“, disse Giovambattista. “Isso motiva mais estudos na busca de aplicações potenciais.”

Giovambattista é membro do Ph.D. de Física e Química. programas na CUNY.

A equipe internacional, liderada por Anders Nilsson, professor de física química da Universidade de Estocolmo, usou experimentos complexos e simulações de computador para provar essa teoria. 

Os experimentos, descritos como “semelhantes à ficção científica” por Giovambattista, foram realizados por colegas da Universidade de Estocolmo na Suécia, Universidade POSTECH na Coréia, PAL-XFEL na Coréia e laboratório de aceleração nacional SLAC na Califórnia. 

As simulações de computador foram realizadas por Giovambattista e Peter H. Poole, professor da St. Francis Xavier University, no Canadá. 

As simulações de computador desempenharam um papel importante na interpretação dos experimentos, uma vez que esses experimentos são extremamente complexos e alguns observáveis ​​não são acessíveis durante os experimentos.

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Traduzido e editado por equipe Isto é Interessante 

Fonte: Phys Org

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