O que causa esse pico? Respondendo a uma pergunta antiga sobre líquidos covalentes

Num artigo publicado na revista Nature Communications, uma equipa de investigadores da Universidade de Cambridge respondeu a uma questão de longa data sobre o comportamento de líquidos covalentes.

Líquidos covalentes são líquidos compostos de moléculas mantidas unidas por ligações covalentes. Estas ligações são mais fortes do que as forças de van der Waals que mantêm os líquidos moleculares unidos e, como resultado, os líquidos covalentes tendem a ser mais viscosos e a ter pontos de ebulição mais elevados.

Uma das propriedades mais incomuns dos líquidos covalentes é que eles exibem um pico na sua capacidade de calor específico a uma temperatura que é normalmente cerca de dois terços do seu ponto de ebulição. Este pico é conhecido há mais de um século, mas a sua origem permanece um mistério.

Os pesquisadores de Cambridge usaram uma combinação de medições experimentais e simulações de computador para mostrar que o pico na capacidade térmica específica é causado pela quebra e reforma de ligações covalentes.

A baixas temperaturas, as ligações covalentes num líquido são relativamente fortes e não se quebram facilmente. À medida que a temperatura aumenta, as ligações tornam-se mais fracas e começam a quebrar com mais frequência. Este processo atinge um máximo no pico da capacidade térmica específica. Em temperaturas mais altas, as ligações são quebradas com tanta frequência que o líquido começa a se comportar mais como um gás.

As descobertas dos pesquisadores fornecem uma nova compreensão do comportamento dos líquidos covalentes e podem ter implicações para o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias.

Plano de fundo

Líquidos covalentes são um tipo de líquido composto de moléculas mantidas unidas por ligações covalentes. As ligações covalentes são formadas quando dois átomos compartilham um ou mais pares de elétrons. Estas ligações são mais fortes do que as forças de van der Waals que mantêm os líquidos moleculares unidos e, como resultado, os líquidos covalentes tendem a ser mais viscosos e a ter pontos de ebulição mais elevados.

Uma das propriedades mais incomuns dos líquidos covalentes é que eles exibem um pico na sua capacidade de calor específico a uma temperatura que é normalmente cerca de dois terços do seu ponto de ebulição. Este pico é conhecido há mais de um século, mas a sua origem permanece um mistério.

O estudo de Cambridge

Num artigo publicado na revista Nature Communications, uma equipa de investigadores da Universidade de Cambridge respondeu à antiga questão sobre a origem do pico na capacidade térmica específica dos líquidos covalentes.

Os pesquisadores usaram uma combinação de medições experimentais e simulações computacionais para mostrar que o pico na capacidade térmica específica é causado pela quebra e reforma de ligações covalentes.

A baixas temperaturas, as ligações covalentes num líquido são relativamente fortes e não se quebram facilmente. À medida que a temperatura aumenta, as ligações tornam-se mais fracas e começam a quebrar com mais frequência. Este processo atinge um máximo no pico da capacidade térmica específica. Em temperaturas mais altas, as ligações são quebradas com tanta frequência que o líquido começa a se comportar mais como um gás.

Implicações

As descobertas dos pesquisadores fornecem uma nova compreensão do comportamento dos líquidos covalentes e podem ter implicações para o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias.

Por exemplo, a capacidade de controlar a quebra e a reforma de ligações covalentes poderia ser usada para projetar novos materiais com propriedades específicas. Isto poderia levar ao desenvolvimento de novos medicamentos, plásticos e outros materiais com melhor desempenho.

Conclusão

O estudo de Cambridge respondeu a uma questão antiga sobre o comportamento de líquidos covalentes. Este novo entendimento pode ter implicações para o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias.