La ce temperatura se transforma apa în mod obligatoriu în gheata?

Un studiu, publicat miercuri, clarific\ acest fenomen, eviden]iat de numeroase înregistr\ri video postate pe internet. Emily Moore [i Valeria Molinero, de la catedra de chimie a Universit\]ii Utah din Statele Unite ale Americii, au explicat în acest studiu, publicat în revista britanic\ Nature, motivul pentru care apa nu înghea]\ în mod obligatoriu, decât dup\ ce temperatura scade pân\ la cel pu]in -48°C.
Aceasta nu este doar o chestiune care se refer\ la frigul extrem, ci una care depinde [i de maniera în care se organizeaz\ moleculele de ap\, au dezv\luit savan]ii americani. Apa, în suprafuziune – aflat\ înc\ în stare lichid\ chiar [i când temperatura ei a sc\zut sub 0°C – se transform\ în ghea]\ atunci când moleculele de ap\ se asociaz\ între ele pentru a forma tetraedre (piramide cu patru fe]e).
“Schimbarea structurii apei controleaz\ nivelul de formare a ghe]ei”, a precizat Valeria Molinera într-un comunicat. Se creeaz\ mai întâi o “ghea]\ intermediar\”, a c\rei structur\ se situeaz\ între cea a ghe]ei [i cea a lichidelor.
Apa lichid\ este o re]ea de molecule de ap\, slab asociate între ele, prin intermediul unui tip de leg\tur\ intermolecular\, denumit\ leg\tura hidrogen. Atunci când înghea]\, apa poate s\ formeze 16 tipuri diferite de cristale de ghea]\.
Oamenii de [tiin]\ care studiaz\ atmosfera au dorit s\ afle la ce temperatur\ [i în ce ritm apa înghe]at\ se transform\ în ghea]\.
“Este necesar pentru a prezice ce cantitate de ap\ din atmosfer\ este în stare lichid\ [i în stare de cristale”, a precizat Valeria Molinero.
Savan]ii vor s\ afle, totodat\, nivelul radia]iei solare care este absorbit\ de ap\ [i de ghea]a atmosferic\. “Este important pentru a putea face predic]ii despre clima planetei”, a ad\ugat aceea[i cercet\toare.
Pentru ca ghea]a s\ se formeze, trebuie mai întâi s\ se creeze mici nuclee sau bobi]e de ghea]\ în interiorul lichidului. În apa pur\, “singura posibilitate de a da na[tere unui astfel de nucleu este ob]inut\ prin schimbarea spontan\ a structurii lichidului”.
Întrebarea cheie, afirm\ Valeria Molinero, este urm\toarea: “În ce condi]ii se formeaz\ aceste nuclee [i cât de mari trebuie s\ fie pentru a putea apoi s\ creasc\?”.
Simulând pe computer comportamentul a mii de molecule de ap\, cele dou\ chimiste au încercat s\ determine viteza de formare a acestor cristale de ghea]\ [i valoarea la care trebuie s\ scad\ temperatura apei pentru ca acest lichid s\ î[i ating\ pragul minim de cristalizare [i de înghe]are obligatorie. R\spunsul oferit de acest calcul a fost de -48°C.