Propriedades Anômalas da Água

A gama de propriedades anômalas da água

As propriedades anômalas da água são aqueles em que o comportamento da água líquida é bem diferente do que é encontrado com outros líquidos [ 1414 ].uma água congelada (gelo) também mostra anomalias quando comparado com outros sólidos. Embora seja uma molécula aparentemente simples (H 2 O), tem um caráter altamente complexo e anômalo devido à sua intra-molecular ligação de hidrogênio (veja [ 1530 ], por exemplo). 

Como um gás, a água é um dosmais leves conhecidos , como um líquido é muito mais denso do que o esperado e como um sólido é muito mais leve do que o esperado quando comparado com a sua forma líquida. Uma história interessante do estudo das anomalias de água tenha sido publicado [ 1542 ].

Como a água líquida é tão lugar comum em nosso cotidiano, muitas vezes é considerado como um líquido 'típico'. Na realidade, a água é mais atípicas como um líquido, comportando-se como um material bastante diferente em baixas temperaturas para que quando está quente. Tem sido frequentemente afirmado (por exemplo, [ 127 ]) que a vida depende destas propriedades anômalas da água. Em particular, a alta coesão entre as moléculas lhe confere uma alta de congelamento e ponto de fusão, de modo que nós e nosso planeta está imerso em água líquida. 

Na grande capacidade calorífica, alta condutividade térmica e alto teor de água nos organismos contribuem para a regulação térmica e evitar flutuações de temperatura local, permitindo assim mais facilmente controlar a nossa temperatura corporal. O calor latente de evaporação elevada confere resistência à desidratação e à considerável resfriamento evaporativo. A água é um excelente solvente, devido à sua polaridade, tamanho alta constante dielétrica e pequenas, especialmente para compostos polares e iônicos e sais. b 

Tem única propriedades de hidratação para macromoléculas biológicas (particularmente proteínas e ácidos nucléicos) que determinam suas estruturas tridimensionais, e, portanto, suas funções, em solução. Esta hidratação formas géis que podem reversivelmente sofrem as transições de fase gel-sol que sustentam muitos mecanismos celulares [ 351 ]. água ioniza e permite fácil troca de prótons entre moléculas, contribuindo assim para a riqueza das interações iônicas na biologia.

A 4 ° C a água se expande no aquecimento ou resfriamento . Esta densidade máxima juntamente com os resultados de baixa densidade do gelo em (i) a necessidade de que todos os de um corpo de água doce (e não apenas a sua superfície) está perto de 4 ° C antes de qualquer congelamento pode ocorrer, (ii) o congelamento de rios, lagos e oceanos é de cima para baixo, de modo que permita a sobrevivência da ecologia fundo, isolando o congelamento da água ainda mais, refletindo a luz solar de volta para o espaço e permitindo o rápido degelo, e (iii) a densidade impulsionado convecção térmica causando mistura sazonais em águas temperadas carregando mais profundo vida-fornecer oxigênio para as profundezas. 

Na grande capacidade calorífica dos oceanos e mares lhes permite atuar como reservatórios de calor, que as temperaturas do mar variam apenas um terço, tanto quanto as temperaturas em terra e assim o nosso clima moderado (por exemplo, a corrente do Golfo transporta calor tropical ao noroeste da Europa). A compressibilidade da água reduz o nível do mar em cerca de 40 m, dando-nos a terra, mais 5% [ 65 ]. Água de alta tensão superficial além de sua expansão no congelamento incentiva a erosão das rochas para dar terra para a nossa agricultura.

Notáveis ​​entre as anomalias de água são as propriedades oposto de água quente e fria, com o comportamento anômalo mais acentuada a baixas temperaturas, onde as propriedades da água supercooled muitas vezes divergem dos de gelo hexagonal. cComo (supercooled) água líquida fria é aquecida ela encolhe , torna-se menos fácil de compactar , o seuíndice de refração aumenta, a velocidade do som dentro dele aumenta, gases se tornam menos solúveis e é mais fácil de calor e conduz o calor melhor. 

Em contraste como a água é aquecida líquido quente que se expande , torna-se mais fácil de compactar , o seu índice de refração diminui, a velocidade do som dentro dele diminui, gases tornam-se mais solúvele é mais difícil de calor e um pior condutor de calor . Com a pressão cada vez maior, as moléculas de água fria se mover mais rápido , mas as moléculas de água quente se move devagar . Água quente congela mais rápido do que a água fria e gelo derrete quando comprimido a altas pressões, exceto quando a água líquida congela quando comprimido . Nenhum outro material é comumente encontrado como sólido, líquido e gás.d

As anomalias de água aparecem como uma hierarquia de efeitos com limites diferentes [ 169 ]. Estas são mostradas indicativo oposto, como derivados de modelagem, e não dados experimentais.O 'estruturais' limites indicam onde a água é mais desordenado quando comprimido, o 'dinâmico' limites indicar onde a difusão aumenta com a densidade , e os 'termodinâmica' limites mostrar onde há uma temperatura de densidade máxima , com os dados a partir de [ 169 ] mudou 38 K para cima para dar a temperatura correta de densidade máxima sob pressão normal. Como a densidade sempre aumenta com o aumento da pressão, mantém uma relação semelhante com a pressão ao longo do eixo horizontal.

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