Os dois estados da água líquida

Em um copo a água pode existir em duas fases líquidas tão diferentes que nem se misturariam. É o que sugere um estudo publicado no final de novembro de 2020 na revista Science. Obviamente, tal fenômeno não é observado à temperatura e pressão ambiente, é necessário que a existência de condições extremas. Isso corresponde ao que os pesquisadores chamam de terra de ninguém das fases.

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No caso da água, a terra de ninguém ocorre entre -110 °C e -40 °C. Nesse intervalo de temperatura a água é super-resfriada: na forma líquida, ela se transforma em gelo muito rapidamente ao menor distúrbio. O que torna qualquer observação difícil. Os pesquisadores exploraram uma porção dessa área em torno de -70 ° C com pressões entre 2.000 e 3.000 vezes a pressão atmosférica.

E é aí que observaram que a água líquida, composta por definição de moléculas em movimento, pode existir em duas configurações. A primeira possui uma aparência de organização com uma estrutura química hexagonal muito deformada típica de gelo. Essa característica permite uma mobilidade dessas moléculas. Sob pressão mais elevada, tem-se a segunda estrutura hexagonal da água, todavia com uma organização mais ou menos menor. A diferença de densidade entre as duas fases chega de fato a 20%, o que explica o porquê de uma estrutura flutuar acima da outra.

Para conseguir esse fenômeno, os pesquisadores enviaram um pulso de laser infravermelho de 10-10 segundos para amostras de gelo. Sob o efeito do laser, o gelo é brevemente aquecido e comprimido, o que cria as condições extremas desejadas. A fase líquida aparece primeiro em alta pressão, depois em pressão mais baixa quando o efeito do laser passa. Este é um grande avanço o que deve permitir, em particular, ordenar os modelos computacionais que procuram descrever o comportamento da água, porque nem todos preveem essas fases.

Fonte: Sciences et Avenir