Água: Livre no copo d’água ou aprisionada numa pedra de esmeralda?

A água no copo num dia de verão é uma visão de grande satisfação, possibilitando saciar a sede. Nos nossos corpos ela faz parte de 70% em massa. Fundamental para nossas funções vitais. Médicos e profissionais da área de saúde comentam sobre a necessidade da ingestão regular de água. Até agora nenhuma novidade sobre a importância da água para os seres vivos. O surgimento de vida no planeta foi possível graças a existência de água.

A água no estado líquido no planeta pode ser encontrada na superfície na forma de lagos, rios, represas e mares. Mas ela não é encontrada apenas no estado líquido, pois a água é a substância natural encontrada nos três estados na superfície terrestre, em condições normais de temperatura e pressão (Figura 1). A presença de água sob diferentes estados físicos, depende das condições de temperatura e pressão, como no estado sólido (neve e geleiras) ou gasoso (vapor d´água, formação das nuvens).

Figura 1: As cachoeiras da geleira Brasvellbreen (http://bloguedofranz.blogspot.com.br/2013/01/maravilhas-de-gelo.html)

Em função dos eventos climáticos, ocorrem transportes de grandes quantidades de massa d´água, através do que conhecemos como ciclo da água (Figura 2). Neste ciclo, a água muda de estado físico várias vezes, e pode ser deslocada pela ação do vento, efeito das marés, escoamentos pelos corpos d´água, infiltração através do solo, entre outros.

Figura 2: Principais etapas do ciclo hidrológico. Modificado de Shiklomanov, (1999) (In: Esteves 2011).

Mas a possibilidade da existência da água no planeta nos diferentes estados físicos deve-se a sua estrutura molecular. Com seus quase 105^o entre os átomos de hidrogênio e a formação de cargas nos átomos (Figura 3), propicia a formação de ligações, ou ponte de hidrogênio. Onde os átomos de hidrogênio de uma molécula se ligam ao oxigênio de outra molécula. Estas ligações entre as moléculas tornam a água capaz de ocorre em estado líquido na temperatura ambiente da Terra. O que não observamos em substâncias semelhantes, como o sulfeto de hidrogênio (H₂S gás sulfídrico ou ácido sulfídrico). Esta substância não apresenta a possibilidade de formação de pontes de hidrogênio, sendo um gás em temperatura ambiente. Particularmente conhecida pelo cheiro característico de ovo podre.

Figura 3: Fórmula estrutural da molécula da água.

Mas as mudanças de estado físico estão associadas ao ganho ou perda de energia (Figura 4). Observe com atenção a figura 4, pois nos livros de ciências, química ou física do ensino fundamental e médio, são apresentados apenas três estados físicos da matéria e suas transformações. Mas além dos estados sólido, líquido e gasoso, temos, comprovados experimentalmente: (1) aquém do sólido, o supersólido; (2) além do gasoso, o plasma. No primeiro caso, a substância encontra-se próxima ao zero absoluto, ou seja, – 273^oC, onde ocorre uma movimentação muito reduzida das moléculas, apresentando um comportamento como se o movimento das partículas representa-se apenas um corpo. No segundo caso, ao fornecer energia a um gás, suficientemente elevada para superar a energia que mantém os elétrons em órbita no átomo, os elétrons saltam de suas órbitas. Temos então, núcleo e elétrons dispersos no meio, este estado da matéria é muito comum nos corpos celestes como o sol. Apesar do plasma ser eletricamente neutro, em função do movimento das cargas elas produzem corrente elétrica. Podemos observar então que do estado supersólido para o plasma, ocorre uma considerável “desorganização” na estrutura da matéria.

Figura 4: Estados físicos da matéria.

http://gestordoocio.blogspot.com.br/2011/10/o-quinto-estado-da-materia.html

Mas, recentemente, foi observado uma condição especial para as moléculas de água sujeitas a elevadas pressões em recintos extremamente pequenos, ou seja, do tamanho equivalente a cinco átomos. Estas condições são conhecidas na física como efeito túnel. Mas tal efeito não pode ser explicado pela física clássica, e era observado apenas em partículas muito menores que a molécula de água, em estudos baseados em fenômenos da física quântica. No caso da água, no minério berilo, constituinte das esmeraldas (Figura 5), as moléculas formam pequenos túneis, onde os átomos de hidrogênio, ocupando a posição central de um anel, assume seis posições diferentes ao mesmo tempo. Isto significa que o átomo de hidrogênio não ocupa uma determinada posição, mas encontra-se espalhado formando um anel.

Figura 5: Foto de uma pedra de esmeralda.

Tal descoberta com relação a molécula da água ainda não pode ser explicado pela comunidade científica. Mas futuros estudos podem auxiliar quanto ao conhecimento do transporte da molécula de água em pequenos espaços como a membrana celular. Por isso, “livre” num copo d’água, ou “aprisionada” numa pedra de esmeralda, a água permanece fundamental para vida no planeta. Matando a sede ou decorando sonhos nas joias sob a forma de anéis, brincos ou colares.

Fontes:

Esteves, FA. Fundamentos de Limnologia. 3a edição. Rio de Janeiro. Editora Interciência.790p.

http://gestordoocio.blogspot.com.br/2011/10/o-quinto-estado-da-materia.html

http://www.mma.gov.br/port/cgmi/nossoamb/agua/agua/ndx04.html

http://exame.abril.com.br/ciencia/cientistas-descobrem-misterioso-quarto-estado-da-agua/

https://portal2013br.wordpress.com/2015/03/07/o-que-e-o-quarto-estado-da-agua/

https://www.google.com.br/?gws_rd=ssl

http://super.abril.com.br/ciencia/um-novo-estado-da-materia-foi-criado-em-laboratorio-conheca-os-supersolidos/