Cientistas conseguem “dissolver” água numa esmeralda

(dr) Moscow Institute of Physics and Technology

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Pela primeira vez, físicos russos conseguiram “dissolver” água numa esmeralda, substituindo as ligações de hidrogénio que geralmente mantêm as moléculas juntas.

Sem a influência dessas ligações de hidrogénio, as moléculas de água alinharam-se de acordo com a interação dos seus polos positiva e negativamente carregados, ou dipolos – algo que os investigadores tentam fazer há anos.

Tal como um cubo de açúcar se dissolve na água, porque as suas moléculas se incorporam no líquido, nesta experiência, a água tornou-se incorporada nas “gaiolas” minúsculas da esmeralda.

Esta é uma descoberta interessante porque esta propriedade particular da água, conhecida como ferroeletricidade, já havia sido prevista por numerosos modelos de computador mas nunca tinha sido demonstrada antes.

Os investigadores do Instituto de Moscovo de Física e Tecnologia, na Rússia, dizem que este comportamento evasivo das moléculas da água e os minúsculos campos elétricos que geram podem ser cruciais mesmo dentro das nossas próprias células.

“A ferroeletricidade de moléculas da água pode desempenhar um papel fundamental no funcionamento dos sistemas biológicos e ter aplicações em células de combustível e de memória, emissores de luz e outros dispositivos eletrónicos em nanoescala”, escreveram os investigadores no artigo publicado na revista científica Nature Communications.

Propriedades

A molécula de água – H2O – é composta por dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio. Os dois átomos de hidrogénio são ligeiramente carregados positivamente e o átomo de oxigénio, por sua vez, negativamente.

Como as moléculas da água têm uma forte atração pelo polo negativo, o que é conhecido como o seu momento de “dipolo elétrico”, no estado sólido espera-se que exibam o tal fenómeno de ferroeletricidade, ou seja, quando um material arrefece, todos os dipolos se alinham num padrão ordenado.

Mas, no caso da água líquida, o alinhamento ferroelétrico não ocorre porque as moléculas ficam tão juntas que são dominadas por ligações de hidrogénio de curto alcance.

Estas ligações de hidrogénio formam-se porque o átomo de oxigénio carregado negativamente de uma molécula pretende ligar-se com o hidrogénio carregado positivamente de outra molécula – e isso mantém as moléculas de água constantemente desorganizadas e fluidas.

(dr) Moscow Institute of Physics and Technology

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A experiência

Para superar isso, a equipa russa decidiu tentar separar as moléculas de água o suficiente para que a ligação de hidrogénio não ocorresse. Os investigadores prenderam então as moléculas de água dentro de “gaiola” em nanoescala na estrutura cristalina da esmeralda.

Isso fez com que as moléculas se mantivessem longe o suficiente para diminuir as ligações de hidrogénio, mas ainda perto o suficiente para que as forças dipolo-dipolo tivessem efeito.

Quando fizeram isso, os investigadores foram capazes de detetar pela primeira vez na história a água líquida a exibir o estado de ferroeletricidade.

ZAP / Hypescience

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