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Nova pesquisa traz esclarecimentos sobre rede de ligações de hidrogênio que dá à água propriedades que desempenham um papel vital em muitos processos químicos e biológicos
A água é o líquido mais abundante e menos compreendido na natureza. Ele exibe muitos comportamentos estranhos que os cientistas ainda lutam para explicar. Enquanto a maioria dos líquidos fica mais densa à medida que fica mais fria, a água é mais densa a cerca de 4oC , logo acima de seu ponto de congelamento. É por isso que o gelo flutua no topo de um copo e os lagos congelam da superfície para baixo, permitindo que a vida marinha sobreviva a invernos frios. A água também tem uma tensão superficial excepcionalmente alta, permitindo que os insetos andem em sua superfície, e uma grande capacidade de armazenar calor, mantendo as temperaturas dos oceanos estáveis.
Recentemente, uma equipe que inclui pesquisadores do Departamento de Energia da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, e da Universidade de Estocolmo, na Suécia, fez a primeira observação direta de como os átomos de hidrogênio nas moléculas de água ‘puxam’ e ’empurram’ as moléculas de água vizinhas quando são excitados com luz laser. Os resultados, publicados na revista científica Nature, revelam efeitos que podem sustentar aspectos-chave da origem microscópica das propriedades estranhas da água e podem levar a uma melhor compreensão de como a água ajuda as proteínas a funcionar em organismos vivos.
“Embora este chamado efeito quântico nuclear tenha sido hipotetizado como estando no cerne de muitas das propriedades estranhas da água, este experimento marca a primeira vez em que foi observado diretamente”, disse o Dr. Anders Nilsson, professor de Físico-Química da Universidade de Estocolmo. “A questão é se esse efeito quântico poderia ser o elo perdido em modelos teóricos que descrevem as propriedades anômalas da água.”
Cada molécula de água contém um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio, e uma teia de ligações de hidrogênio entre átomos de hidrogênio carregados positivamente em uma molécula e átomos de oxigênio carregados negativamente em moléculas vizinhas os mantém todos juntos. Esta rede intrincada é a força motriz por trás de muitas das propriedades inexplicáveis da água, mas até recentemente, os pesquisadores eram incapazes de observar diretamente como uma molécula de água interage com as moléculas vizinhas.
“A baixa massa dos átomos de hidrogênio acentua seu comportamento de onda quântica”, disse o Dr. Kelly Gaffney, cientista de Stanford. “Este estudo é o primeiro a demonstrar diretamente que a resposta da rede de ligações de hidrogênio a um impulso de energia depende criticamente da natureza da mecânica quântica de como os átomos de hidrogênio estão espaçados, o que há muito tem sido sugerido como responsável pelos atributos únicos de água e sua rede de ligações de hidrogênio”, destacou o pesquisador.
Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).
Acesse a notícia completa na página da Universidade Stanford (em inglês).
Fonte: Ali Sundermier, Universidade Stanford.
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