Sunt lucruri simple in viata, care ne surprind prin complexitatea lor, iar ceea ce constituia o certitudine in secolul trecut sau chiar in ultimele decenii, necesita o noua verificare, o reevaluare, al carei raport se schimba comparativ cu precedentele. De-a lungul celei de-a doua jumatati a secolului 20, de exemplu, celula (structura fundamentala a vietii) s-a constatat ca nu este doar un simplu glob de protoplasma, ci contine „masinarii” moleculare foarte complicate (ex: flagelul) ce inca sunt analizate astazi pentru a intelege rolul pe care il au in evolutia si perpetuarea vietii.
Apa este un alt compus chimic simplu, doar aparent insa. In realitate, structura, proprietatile fizice sau cele chimice dar si numarul mare de abateri de la ceea ce se cheama „lege” in natura, maresc atat de mult complexitatea acesteia, incat „lista” intrebarilor fara raspuns se largeste odata cu perfectionarea tehnologiilor folosite in cercetare.
Cu totii am fost invatati ca apa ingheata la 0°C si fierbe la 100°C, insa in realitate lucrurile nu exista tocmai in forma asta. Sunt multe abateri de la aceasta regula, abateri ce n-ar trebui sa existe teoretic intr-o natura guvernata de legi bine conturate. Un experiment recent, realizat pe 23.11.2011 de catre o echipa de cercetatori ai Universitatii din Utah, SUA, a dovedit ca in anumite conditii, apa se mentine in forma lichida pana la temperaturi de -48°C.
Apa ingheata in mod normal la temperatura de 0°C, fie de la margine, atunci cand se afla in contact cu alt material, fie din jurul unui mic nucleu de gheata format din lichid. Dar, in continutul norilor, a fost gasita apa in stare lichida inregistrand o temperatura de -40°C.
In apa cu o puritate extrema, care nu contine nimic care sa declanseze cristalizarea, singurul mod in care apa poate forma un nucleu este prin schimbarea instantanee a structurii lichidului. Acest produs, numit nuclearizare omogena, se intampla extrem de rapid.
Apa super-racita a fost studiata experimental pana la -41°C. Aceasta este o temperatura foarte apropiata de cea la care se petrece nuclearizarea omogena, adica cea mai joasa temperatura la care rata de cristalizare a apei poate fi masurata. Mecanismul complet de cristalizare a apei nu a putut fi insa inteles pe deplin pana acum, gheata cristalizandu-se mult prea repede pentru ca proprietatile ramase ale lichidului sa mai poata fi masurate.
Utilizand unele modele computerizate care sa simuleze procesul de inghetare al apei pure, cercetatorii au descoperit ca la temperatura de -48°C (mult sub temperatura de nuclearizare omogena), structura moleculara a apei se schimba, capatand o forma tetraedrica, in care fiecare molecula de apa se leaga strans de alte patru molecule adiacente. Conducatorul experimentului sustine ca „apa se transforma in altceva, foarte apropiat de gheata – aceasta forma intermediara de gheata are o structura situata intre structura completa a ghetii solide si cea a lichidului”.
Forma solida a apei are o densitate mai mica decât a apei lichide, datorita geometriei puntilor de hidrogen care se formeaza doar la temperaturi mai joase. Pentru aproape toate substantele si pentru toate celelalte 11 stari neobisnuite ale apei, cu exceptia ghetii, starea solida este mai densa decât cea lichida.
Titanicul a fost „victima” unei anomalii a apei. Icebergurile, desi cantaresc mii de tone, plutesc la suprafata apei, deoarece gheata este mai usoara decat apa lichida. Apa proaspata este cea mai densa la 4°C si se va scufunda prin convectie, pe masura ce se raceste la acea temperatura, iar daca se raceste in continuare se va ridica. Datorita acestei proprietati, apa de adancime va fi mai calda decat apa inghetata, de suprafata, astfel incat gheata se va forma incepand de la suprafata si se va extinde in jos, iar cea mai mare parte a apei de dedesubt va ramane constanta la 4°C. Astfel, fundul unui lac, mare sau ocean este practic izolat de frig, permitand supravietuirea speciilor de animale. Desi acest comportament poate parea banal, trebuie subliniat ca aproape toate celelalte substante chimice sunt mai dense in stare solida si ingheata de la fund spre suprafata.
Dupa cum se stie, prin racire toate substantele se contracta, numai apa se dilata. Daca apa s-ar contracta, gheata ar fi mai grea decat apa si s-ar scufunda. Treptat, intreaga cantitate de apa s-ar solidifica, iar Pamantul ar capata un invelis subtire de gheata.
Dintre toate proprietatile uimitoare pe care le are apa, cea mai putin cunoscuta este, probabil, capacitatea ei de a forma o pelicula superficiala rezistenta, care apare ca urmare a unei atractii reciproce extrem de puternice dintre moleculele straturilor ei superficiale. Forta de tensiune superficiala a apei este atat de puternica, incat poate mentine la suprafata obiecte care s-ar parea că nu pot pluti. Dacă se aseaza cu precautii infinite pe suprafata apei un ac de otel sau o lama de brici, in asa fel incat printr-o miscare neindemanatica sa nu se rupa pelicula, aceste obiecte nu se vor cufunda.
Oamenii de stiinta au observat de multa vreme ca, cu cat apa este mai curata, cu atat sunt necesare eforturi mai mari pentru a-i „sparge” suprafata. Moleculele substantelor dizolvate in apa (in special gazele), intercalandu-se printre moleculele apei, o fac mai putin rezistenta. O apa purificata, chiar daca nu total (in ea ramane intotdeauna o anumita cantitate de molecule ale diferitelor adaosuri secundare), poseda o rezistenta surprinzatoare. Pentru a sparge o coloana de apa cu diametrul de 2,5 cm trebuie exercitata o forta de aproximativ 900 kg. O asemenea rezistenta este proprie unor tipuri de oteluri. Si aceasta nu este inca o limita. Oamenii de stiinta au stabilit de mult ca pentru spargerea unei asemenea coloane de apa absolut pura este necesara o forta egala cu 95 tone. Daca pe Pamant ar exista un lac cu apa absolut pura, pe suprafata lui s-ar putea merge si patina ca pe gheata.
Sunt convins ca in urmatorii ani vom asista la noi descoperiri in ce priveste functiile, utilizarea sau proprietatile apei deoarece „cunostinta va creste”. Faptul ca un compus chimic simplu, asa cum este apa, ascunde inca multe taine nu trebuie sa mire pe nimeni. „Acum noi am facut un pas impunator în stiinta: am inteles, in adevar, ca aproape nu stim nimic despre apa. Deci este un pas colosal, pentru ca o data cu constientizarea acestui fapt, vine si dorinta arzatoare de a cunoaste.” – Vladimir Voicov, Doctor in Stiinta, Profesor al Facultatii de Biologie, Universitatea de Stat din Moscova (Rusia). Cartea naturii nu va fi niciodata „citita” in intregime; mereu vor fi „pasaje” care ne vor da impresia ca nu le-am parcurs niciodata !
Surse info:
http://www.selene.ro/articole/apa-vie
http://www.scritube.com/stiinta/chimie
http://unews.utah.edu/news_releases/supercool/
http://www.didactic.ro/materiale-didactice/anomaliile-apei
http://www.stiintasitehnica.com/
http://greenly.ro/greenly.ro//category/apa/
http://www.gelibert.md/ro/index/load/curiaz/
Surse foto:
http://www.gelibert.md/ro/index/load/curiaz/
