10 estados e formas estranhas de água que você nunca imaginou que existiam

A água só existe como sólido, líquido ou gasoso, certo? Errado! Pode existir em vários outros estados e formas, incluindo alguns dos quais você talvez nunca tenha ouvido falar. Você acreditaria que a água pode se transformar em gelo quente ou até mesmo em pó? Sim, água em pó é uma coisa.

Agora, você pode estar pensando: “Como isso é possível?” Bem, isso depende de muitas coisas. Na maioria das vezes, a temperatura e a pressão são fatores importantes. Em outros casos, coisas estranhas acontecem quando a água é combinada com alguma outra substância.

10 Gelo-VII

O gelo está frio. Mas não o gelo-VII (também conhecido como gelo quente), que na verdade é quente. Os cientistas chamam o gelo regular que temos aqui na Terra de “gelo I h ”. O pequeno “h” significa “hexágono”, uma vez que os átomos de oxigênio se alinham em forma de hexágono quando a água congela sob pressão normal.

No entanto, o gelo I h ​​torna-se gelo II quando mais pressão é introduzida. O gelo-II torna-se gelo-III quando ainda mais pressão é aplicada, e continua indefinidamente até atingir (ou mesmo passar) o gelo-VII, onde os átomos de oxigênio estão dispostos em forma cúbica.

O gelo-VII é quente porque só se forma em altas temperaturas e pressões. Na Terra , teoricamente, só poderia existir nas profundezas do manto, onde a pressão é alta o suficiente para comprimir a água normal em gelo-VII. No entanto, não se formará no manto porque a alta temperatura transformará a água em vapor antes que a pressão possa transformá-la em gelo.

Os cientistas conseguiram criar o gelo-VII em laboratório. Eles também descobriram isso em diamantes formados nas profundezas do manto da Terra. O gelo foi formado a partir de gotículas de água que ficaram presas nos diamantes no momento em que se formaram no manto. [1]

9 Água Seca

Crédito da foto: Ben Carter

Água seca é o que obtemos quando misturamos água natural com sílica (com auxílio de uma máquina). Ele aparece e se comporta como um sólido, embora seja 95% água. Consiste em grãos em pó semelhantes a açúcar, que na verdade são gotas regulares de água cobertas com sílica. A sílica impede que a água se misture e se torne líquida.

A água seca foi desenvolvida pela primeira vez em 1968 e era usada em cosméticos na época. Todos logo se esqueceram dele, até que pesquisadores da Universidade de Hull, no Reino Unido, o reinventaram novamente em 2006.

Os cientistas pensam que a água seca poderia ser usada para absorver o dióxido de carbono da atmosfera . Isto poderia funcionar, considerando que a água seca absorve três vezes mais dióxido de carbono do que a água normal sozinha. Os cientistas também estão considerando usá-lo para armazenar e transportar produtos químicos nocivos. [2]

8 Água Supercrítica


Uma substância atinge um estado supercrítico quando sua temperatura e pressão tornam-se tão altas que não há diferença entre seus estados líquido e gasoso. Na água, isso ocorre depois do gás. Então a água vai: sólida, líquida, gasosa e supercrítica – nessa ordem. A água neste ponto existe como um vapor estranho que na verdade não é um gás.

A água atinge seu estado supercrítico a 373 graus Celsius (703 °F) e 220 bares de pressão. Não pode ser comprimido de volta a um líquido nesse estado. [3] A água supercrítica (como acontece com outros fluidos supercríticos) pode efundir-se através de um sólido como um gás, mas ainda pode dissolver outras substâncias como um líquido.

7 Água Plasmática

Gliese 1214 b é um planeta estranho . É seis vezes maior que a Terra e está cheio de água – incluindo água plasmática. Ou seja, água existente em estado de plasma. [4]

A matéria em estado de plasma é um pouco semelhante a um gás. Tem baixa densidade e não tem forma ou volume definido – assim como o gás. No entanto, ao contrário do gás, os átomos da matéria tiveram os seus electrões arrancados e os núcleos carregados positivamente movem-se livremente. É por isso que alguns cientistas consideram o plasma a versão eletricamente carregada do gás.

De volta a Gliese 1214 b. O planeta está tão perto de sua estrela que um ano dura apenas 38 horas. A Terra está 70 vezes mais distante do nosso Sol em comparação. A temperatura diurna em Gliese 1214 b pode atingir 282 graus Celsius (540 °F), o que é quente demais para que quase tudo sobreviva.

A proximidade de Gliese 1214 b com sua estrela é a razão pela qual a água pode existir como plasma ali. A temperatura extremamente alta da estrela e a alta pressão do planeta fazem com que a água aqueça e se comprima tanto que se transforme em plasma. A água plasmática é considerada uma das formas supercríticas de água que mencionamos anteriormente.

6 Ponto Triplo da Água


O ponto triplo de uma substância é definido como as condições em que os estados sólido, líquido e gasoso de uma substância podem existir em equilíbrio termodinâmico. Isso só pode acontecer quando a substância atinge uma temperatura e pressão específicas. Para a água, essa temperatura e pressão são 273,16 graus Kelvin (0,01 °C, 32,02 °F) e 611,66 pascais (6,1166 mbar, 0,0060366 atm), respectivamente. [5]

O ponto triplo da água é usado para determinar a temperatura em Kelvin, calibrar termômetros e estabelecer o ponto triplo de outras substâncias. A água em seu ponto triplo pode ser transformada em sólido, líquido ou gasoso apenas ajustando sua pressão e temperatura de acordo.

5 Gelo Superiônico

O gelo superiônico, ou gelo XVIII, é outra forma de gelo formada por um grande aumento de temperatura e pressão. É quente, preto, denso e se comporta como metal. Um cubo sólido de gelo XVIII é quatro vezes mais pesado que um cubo sólido equivalente de gelo normal. Alguns cientistas acreditam que o gelo-XVIII pode ser a forma mais comum de água no universo , existindo em planetas “gigantes de gelo” como Urano e Netuno.

Curiosamente, os cientistas só confirmaram a existência do gelo XVIII em 2019, apesar de ter sido previsto em 1988. Naquele ano, um grupo de cientistas revelou que a água se comportaria como metal se a sua temperatura e pressão aumentassem o suficiente. O gelo XVIII só se forma quando a temperatura é de milhares de graus e a pressão é de milhões de atmosferas.

Os cientistas confirmaram o gelo-XVIII em um experimento no qual usaram lasers poderosos para criar ondas de choque que aumentaram rapidamente a temperatura e a pressão de uma gota de água . Os cientistas observaram que as moléculas de hidrogênio e oxigênio na água se separaram instantaneamente quando a água se transformou em gelo cristalino.

As moléculas de oxigênio formaram estruturas sólidas e congeladas chamadas redes cúbicas, enquanto os átomos de hidrogênio fluíam como um líquido em torno do oxigênio endurecido. Alguns cientistas dizem que este chamado “gelo” não pode ser considerado água porque as moléculas de hidrogénio e de oxigénio se separaram. Dizem que as moléculas de hidrogênio e oxigênio precisam estar juntas para que seja considerada água. [6]

4 Aeroice


Aeroice é a versão mais leve de gelo que existe. Foi “descoberto” em uma simulação em 2017 por pesquisadores da Universidade de Okayama, no Japão , durante um experimento para entender como a água se transforma em gelo. A equipe de pesquisa criou o gelo quando tentou descobrir o que acontecia quando a água congela na ausência de pressão.

As outras fases do gelo que mencionamos até agora foram criadas após extrema pressão ter sido aplicada à água. Esta simulação analisou pressão negativa.

Os cientistas “criaram” o aerogelo extraindo os dois átomos de oxigênio do dióxido de silício (também conhecido como sílica), deixando para trás apenas o silício. Então eles substituíram o átomo de silício por um átomo de oxigênio antes de introduzir dois átomos de hidrogênio para criar gelo. [7] Esta descoberta pode ter implicações na forma como a água se comporta em nanotubos, nanoporos ou outras partes do cosmos.

3 Gelo Amorfo

Crédito da foto: Fausto Martelli et al.

O gelo amorfo é criado pelo resfriamento rápido da água líquida , de modo que as moléculas não tenham tempo de formar uma rede cristalina. Na falta da estrutura cristalina ordenada do gelo normal, o gelo amorfo é geralmente considerado um vidro, pois é um líquido cujo movimento é incrivelmente lento. O gelo amorfo não é comum na Terra, mas acredita-se que seja a forma de água mais abundante no universo. [8]

Um estudo de 2017 envolvendo simulações computacionais de gelo amorfo implicou que os vidros podem representar um estado em algum lugar entre o cristalino e o líquido. O gelo amorfo simulado exibiu hiperuniformidade desordenada, na qual há ordem em grandes distâncias espaciais, mas nenhuma em distâncias curtas.

2 Gelo ardente

Os hidratos de metano são um tipo de gelo que pode realmente queimar, já que você pode incendiá-lo como um pedaço de papel. O gelo em questão contém metano. Forma-se naturalmente em certas profundidades oceânicas , no permafrost e até mesmo em oleodutos e gasodutos, onde pode causar bloqueios. Essa última parte foi como foi descoberta, na década de 1930.

A queima do gelo começa como metano comprimido e congelado. O metano congelado logo fica coberto de gelo, criando gelo ardente. Os cientistas consideram o gelo uma possível fonte de combustível, visto que contém muito metano. Um metro cúbico de gelo em chamas pode liberar 160 metros cúbicos de metano. Também é mais limpo que o carvão.

Infelizmente, muitos países não podem substituir o seu carvão pela queima de gelo porque é difícil extraí-lo debaixo de água. Também se torna instável quando trazido à superfície. Os cientistas dizem que a queima de gelo também pode funcionar no sentido inverso e agravar as alterações climáticas . Isso aconteceria quando o permafrost contendo hidrato de metano derretesse e liberasse metano na atmosfera. [9]

1 Água Quântica

Em 2016, cientistas do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia dos Estados Unidos criaram um novo estado quântico da água. Eles fizeram a descoberta “espremendo” moléculas de água entre cristais hexagonais de berilo.

A compressão maciça aumentou tanto a pressão que os átomos das moléculas de água ficaram desalinhados, altura em que a água já não seguia uma série de leis da física. As moléculas conseguiram atravessar barreiras no nível atômico, um comportamento que é explicado pela mecânica quântica e conhecido como “tunelamento”.

Esse comportamento só ocorre quando uma substância está em estado quântico. Os cientistas acreditam que a água muitas vezes entra no modo quântico para viajar através de espaços muito apertados nas rochas, no solo e até mesmo nas paredes das células vivas. [10]

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