Hay pocas cosas más centrales para la vida en la tierra que el agua. Domina el paisaje físico, cubriendo gran parte del planeta como océanos. También es un componente importante del cuerpo humano, que comprende, por ejemplo, más del 70% delmasa de un bebé recién nacido.
Sin embargo, a pesar de su omnipresencia, el agua tiene muchas propiedades físicas que aún no son completamente entendidas por la comunidad científica. Una de las más desconcertantes se relaciona con la actividad de las moléculas de agua después de que se someten a un proceso llamado "sobreenfriamiento".
Ahora, los nuevos hallazgos de la Universidad Roma Tre, en Roma, Italia, sobre las interacciones de las moléculas de agua en estas condiciones exóticas aparecen esta semana en el Revista de Física Química , de AIP Publishing.
"Normalmente, cuando el agua líquida se enfría por debajo de su punto de congelación, las moléculas de agua se organizan en la estructura cristalina ordenada que es hielo", dijo Paola Gallo, profesora asociada de física en la Universidad de Roma Tre. "Con el sobreenfriamiento, especialSe emplean técnicas para enfriar el agua muy rápidamente de tal manera que permanece líquida a pesar de que su temperatura se ha reducido muy por debajo de su punto de congelación. Hay una serie de anomalías en la actividad de las moléculas de agua en estas condiciones sobreenfriadas que aún no se han enfriado.completamente explicado "
Utilizando una simulación basada en computadora, Gallo y sus colegas arrojan luz sobre una propiedad termodinámica del agua que ayuda a explicar cómo las moléculas de agua en un estado sobreenfriado interactúan entre sí y con las moléculas de otros materiales.
"Si bien el sobreenfriamiento es un fenómeno importante para estudiar, el desafío es que es muy difícil enfriar el agua en un laboratorio", dijo Gallo.
En el pasado, los científicos han intentado abordar este problema enfriando el agua "en confinamiento", enfocando los esfuerzos en estudiar el agua confinada en poros fabricados que tienen un radio de unos pocos namómetros es decir, uno o dos órdenes de magnitud mayores que el diámetro dela molécula de agua. Esto, sin embargo, ha planteado una cuestión de si las propiedades de esta agua confinada difieren de las del agua a granel, donde las moléculas de agua interactúan libremente en grandes volúmenes.
"Esta pregunta ha sido un punto de interés continuo en nuestro trabajo", dijo Gallo. "En estudios anteriores, hemos demostrado que las interacciones con otras sustancias químicas afectan solo aquellas moléculas de agua que están muy cerca físicamente de las moléculas de otra sustancia química,como las moléculas que forman la pared del poro. Las moléculas de agua en el centro del poro, el agua libre, retienen muchas de las propiedades del agua a granel ".
"Con este estudio, descubrimos que existen más paralelos", dijo Gallo también. "Específicamente, nuestra simulación muestra que se puede utilizar una propiedad de la estructura de la red de moléculas de agua, que se puede medir y verificar experimentalmente.para determinar los cambios en la entropía del agua, la cantidad termodinámica que mide el trastorno en un sistema que [...] puede ofrecer información sobre algunas de las facetas termodinámicas más inusuales de la actividad del agua en este estado sobreenfriado ".
Estos hallazgos crean un marco para que otros físicos experimentales recreen la simulación con muestras físicas en un laboratorio. Para Gallo y sus colegas, su trabajo ofrece una base para una mayor investigación de las relaciones entre las características termodinámicas del agua confinada y a granel.
"El agua es el líquido más importante que tenemos en la tierra", explicó Gallo. "Cualquier información que los investigadores puedan descubrir sobre sus propiedades puede avanzar no solo en nuestra comprensión colectiva de la física, sino también de la biología y la química, y abrir nuevosposibilidades para integrar este conocimiento en diferentes aplicaciones tecnológicas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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