p Normalmente consideramos a água líquida como desordenada, com as moléculas se reorganizando em uma escala de tempo curta em torno de alguma estrutura média. Agora, Contudo, cientistas da Universidade de Estocolmo descobriram duas fases do líquido com grandes diferenças em estrutura e densidade. Os resultados são baseados em estudos experimentais usando raios X, que agora são publicados em Proceedings of the National Academy of Science (NÓS). p A maioria de nós sabe que a água é essencial para nossa existência no planeta Terra. É menos conhecido que a água tem muitas propriedades estranhas ou anômalas e se comporta de maneira muito diferente de todos os outros líquidos. Alguns exemplos são o ponto de fusão, a densidade, a capacidade de calor, e, ao todo, existem mais de 70 propriedades da água que diferem da maioria dos líquidos. Essas propriedades anômalas da água são um pré-requisito para a vida como a conhecemos.

p "A nova propriedade notável é que descobrimos que a água pode existir como dois líquidos diferentes em baixas temperaturas, onde a cristalização do gelo é lenta", diz Anders Nilsson, professor de Física Química na Universidade de Estocolmo. O avanço na compreensão da água foi possível por meio de uma combinação de estudos usando raios-X no Laboratório Nacional de Argonne, perto de Chicago, onde as duas estruturas diferentes foram evidenciadas e no grande laboratório de raios-X DESY em Hamburgo, onde a dinâmica pôde ser investigada e demonstrou que as duas fases de fato eram ambas fases líquidas. A água pode, portanto, existir como dois líquidos diferentes.

p "É muito emocionante poder usar raios-X para determinar as posições relativas entre as moléculas em momentos diferentes", diz Fivos Perakis, pós-doutorado na Stockholm University com experiência em espectroscopia óptica ultrarrápida. “Em particular, pudemos acompanhar a transformação da amostra em baixas temperaturas entre as duas fases e demonstramos que há difusão típica dos líquidos”.

p Quando pensamos em gelo, é mais frequentemente como uma ordem, fase cristalina que você tira da caixa de gelo, mas a forma mais comum de gelo em nosso sistema planetário é amorfo, que é desordenado, e existem duas formas de gelo amorfo com baixa e alta densidade. As duas formas podem se interconverter e tem havido especulações de que podem estar relacionadas a formas de água líquida de baixa e alta densidade. Investigar experimentalmente essa hipótese tem sido um grande desafio que o grupo de Estocolmo já superou.

p “Estudei gelos amorfos por um longo tempo com o objetivo de determinar se eles podem ser considerados um estado vítreo representando um líquido congelado”, diz Katrin Amann-Winkel, pesquisador em Física Química na Universidade de Estocolmo. “É um sonho que se realiza acompanhar com tantos detalhes como um estado vítreo da água se transforma em um líquido viscoso que quase imediatamente se transforma em um diferente, ainda mais viscoso, líquido de densidade muito inferior ".

p “A possibilidade de fazer novas descobertas na água é totalmente fascinante e uma grande inspiração para meus estudos futuros”, diz Daniel Mariedahl, Estudante de Doutorado em Física Química na Universidade de Estocolmo. "É particularmente emocionante que as novas informações tenham sido fornecidas por raios-X desde o pioneiro da radiação de raios-X, Wilhelm Conrad Röntgen, o próprio especulou que a água pode existir em duas formas diferentes e que a interação entre elas poderia dar origem a suas propriedades estranhas ".

p "Os novos resultados dão um suporte muito forte para uma imagem em que a água em temperatura ambiente não consegue decidir em qual das duas formas ela deveria estar, alta ou baixa densidade, o que resulta em flutuações locais entre os dois ", diz Lars G.M. Pettersson, professor de Física Química Teórica na Universidade de Estocolmo. "Resumindo:a água não é um líquido complicado, mas dois líquidos simples com uma relação complicada. "

p Esses novos resultados não apenas criam uma compreensão geral da água em diferentes temperaturas e pressões, mas também como a água é afetada por sais e biomoléculas importantes para a vida. Além disso, a crescente compreensão da água pode levar a novos insights sobre como purificar e dessalinizar a água no futuro. Este será um dos principais desafios da humanidade frente às mudanças climáticas globais.