Água: a substância mais peculiar do universo
Para observar uma das coisas mais únicas do Universo, não precisamos viajar anos-luz ou entrar em lugares inóspitos. Basta abrir uma torneira! Saiba aqui o porquê.
A água é uma das moléculas mais abundantes do universo. Não tem cheiro, cor ou sabor, mas não só isso a torna uma das substâncias mais enigmáticas da natureza.
Este composto, formado por dois elementos (hidrogênio e oxigênio), pode ser encontrado em planetas, cometas, luas, estrelas e em qualquer lugar que você possa imaginar em nossa galáxia, a Via Láctea, ou em outras. É o que moldou nosso planeta, e sem ele a vida não existiria, mas não o valorizamos o suficiente.
É que estamos tão acostumados à sua existência que já perdemos nossa capacidade de admiração ao analisar seu comportamento, que quebra regras conhecidas da física e da química.
A água não deveria ser líquida
Sim! A coisa menos surpreendente sobre a água acaba sendo a mais diferente: a água à temperatura ambiente deveria ser um gás!
A água deveria ser um gás fundamentalmente porque este composto químico inorgânico é composto por dois átomos de hidrogênio e um oxigênio: H2O. Tanto o hidrogênio quanto o oxigênio são gases à temperatura e pressão ambiente, mas estão em estado líquido apenas se estiverem em uma temperatura muito baixa (aproximadamente -183ºC para oxigênio e -253ºC para hidrogênio).
No entanto, a temperatura de ebulição da água é de 100ºC.
O oxigênio, que tem uma temperatura de ebulição pouco acima de -183ºC, faz parte de um grupo da tabela periódica formado por outros elementos com os quais compartilha propriedades, como o enxofre (S), o selênio (Se) e o telúrio (Te).
Se substituirmos o oxigênio por esses outros elementos na fórmula da água, o composto ferveria entre -62ºC e -4ºC, então a água deveria ferver abaixo de -80ºC. E se fizermos essa analogia com o ponto de congelamento, a água deveria solidificar a cerca de -100ºC.
O gelo deveria afundar, não flutuar
Todos nós sabemos que quando um corpo é aquecido, ele se expande e, quando esfria, se contrai. É por isso que a Torre Eiffel fica alguns centímetros mais alta no verão do que no inverno. Chamamos isso de expansão ou contração térmica.
Pois bem: a água, a única substância que pode ser encontrada naturalmente nos três estados da matéria, tem um comportamento anômalo diante das mudanças de temperatura. Se uma substância é aquecida, sua densidade diminui, enquanto se é resfriada, ela aumenta.
No caso da água, como em qualquer outra substância, sua densidade aumenta se ela esfria. Até agora tudo bem. Mas abaixo de 4ºC seu comportamento é muito diferente: à medida que esfria, seu volume aumenta, então a densidade diminui e, consequentemente, a água congelada é menos densa que a água líquida... e flutua!
E felizmente é assim!
Basta pensar o que aconteceria ao nosso planeta se a água congelada afundasse como as regras da física indicam para qualquer outra substância (exceto a água)? Nos mares polares, quando chega o inverno, a água da superfície congela. Mas devido à sua peculiaridade, ele não afunda, mas sim flutua, gerando uma camada que isola a água das temperaturas exteriores, o que permite que toda a água não congele e as plantas e animais aquáticos possam sobreviver. Se o gelo afundasse, cairia no fundo e se acumularia, congelando completamente o mar.
Este processo nas eras glaciais teria significado o fim da vida em nosso planeta.
E a lista continua...
Durante séculos, a água deslumbrou pensadores e cientistas. Não só pelo seu significado cultural ou religioso, mas também pela sua utilização na medicina tradicional (hidroterapia, termalismo), medicina alternativa (como a homeopatia) e outras propriedades.
A água é um solvente universal, moldou nosso planeta através da erosão. Serve como lubrificante (responsável por escorregar em pisos molhados), e ao mesmo tempo é um ótimo aderente (experimente separar dois copos molhados). Sua tensão superficial permite ver gotas de orvalho em cima de folhas, ou insetos aquáticos deslizando em superfícies aquáticas, e só é superada pela tensão do mercúrio.
E algo que pode ajudá-lo no verão se você ficar sem cubos de gelo: se adicionar água quente na fôrma de gelo ao invés de água fria, o gelo será formado mais rapidamente. É o chamado efeito Mpemba, estudado por Aristóteles há mais de 2.000 anos.
O efeito Mpemba tem o nome de um estudante da Tanzânia, Erasto Mpemba, que em 1963 descobriu em uma aula de culinária que a água quente congelava mais rápido que a água fria, sob certas condições. Desde então, a ciência em todo o mundo tentou encontrar uma explicação satisfatória para esse efeito.
Então, quem sabe... um de nós pode descobrir alguma nova anomalia da água, e talvez imortalizar nosso sobrenome, como Erasto.