Oamenii de ştiinţă au demonstrat că apa poate rămâne în stare lichidă până la -48 grade Celsius

Cercetătorii au identificat cea mai mică temperatură posibilă până la care apa poate rămâne în stare lichidă, înainte să îngheţe. Chimistele Valeria Molinero şi Emily Moore, de la Universitatea din Utah au reuşit să păstreze apa lichidă până la -48 grade Celsius.

Studiul lor, publicat în revista Nature, ar putea fi de folos cercetătorilor care studiază fenomenul încălzirii globale, pentru a înţelege temperaturile şi modul în care acestea influenţează îngheţarea şi cristalizarea apei. Astfel de informaţii le vor permite să prognozeze mai bine cât anume din radiaţiile solare este absorbit de gheaţa şi apa conţinute de atmosferă.

Apa lichidă este compusă din molecule de apă, fiecare având câte doi atomi de hidrogen şi unul de oxigen.

În mod normal, apa îngheaţă la temperatura de 0 grade Celsius, fie de la margine, atunci când se află în contact cu alt material, fie din jurul unui mic nucleu de gheaţă format din lichid. Dar, în conţinutul norilor, a fost găsită apă în stare lichidă înregistrând o temperatură de -40 grade Celsius.

În apa cu o puritate extremă, care nu conţine nimic care să declanşeze cristalizarea, singurul mod în care apa poate forma un nucleu este prin schimbarea instantanee a structurii lichidului. Acest proces, numit nuclearizare omogenă, se întâmplă extrem de rapid.

Apa super-răcită a fost studiată experimental până la -41 grade Celsius. Aceasta este o temperatură foarte apropiată de cea la care se petrece nuclearizarea omogenă, adică cea mai joasă temperatură la care rata de cristalizare a apei poate fi măsurată. Mecanismul complet de cristalizare a apei nu a putut fi însă înţeles pe deplin până acum, gheaţa cristalizându-se mult prea repede pentru ca proprietăţile rămase ale lichidului să mai poată fi măsurate.

Pentru a putea realiza astfel de măsurători, cercetătoarele Valeria Molinero şi Emily Moore au dezvoltat noi modele computerizate care să simuleze procesul de îngheţare al apei pure.

În acest mod, au descoperit că la o temperatură de -48 grade Celsius, mult sub temperatura de nuclearizare omogenă, structura moleculară a apei se schimbă, căpătând o formă tetraedrică, în care fiecare moleculă de apă se leagă strâns de alte patru molecule adiacente. Doamna Molinero susţine că „apa se transformă în altceva, foarte apropiat de gheaţă – această formă intermediară de gheaţă are o structură situată între structura completă a gheţii solide şi cea a lichidului”.

Structurile descoperite de cele două chimiste se aseamănă foarte mult cu cercetările legate de cvasicristale ale laureatului Nobel pentru Chimie din acest an, Dan Schechtman.

Sursa