Água, a substância mais estranha da face da Terra

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Ela é menos densa no estado sólido que no líquido, desafia a gravidade e congela mais rápido se está fervendo. Essas são algumas das mais de 70 anomalias da água: um conjunto de características que nenhum outro líquido do Universo tem. Entenda por que os superpoderes do H2O são a chave para a vida na Terra.   --  Para ler a reportagem completa que serviu de base para o vídeo, acesse: https://super.abril.com.br/especiais/a-agua-e-a-substancia-mais-estranha-da-face-da-terra-entenda-por-que  Segue a gente lá no Insta:  https://www.instagram.com/revistasuper/ Inscreva-se na nossa newsletter: https://super.abril.com.br/homepage_blocks/353863/  Assine a Super: http://bit.ly/3NJLxGD

Transcript

00:00Talvez você já tenha colocado um copo de água no congelador.

00:03Se o copo for de plástico, ele racha.

00:05Se for de vidro, ele quebra.

00:07E se você for esperto, não vai repetir essa experiência em casa.

00:10Se for parar pra pensar, esse fenômeno não faz muito sentido.

00:13Quando você resfriar um líquido, você está tirando a energia dele.

00:17As moléculas ficam menos agitadas e mais quietinhas,

00:20que nem um cachorro que acabou de voltar de um passeio.

00:22E se as moléculas não estão esbarrando uma nas outras,

00:25elas deviam ficar mais encolhidas também.

00:27Só que isso não rola com H2O.

00:30A água é uma das únicas substâncias do mundo

00:32que aumenta de tamanho quando passa pra fase sólida.

00:35E não é só isso.

00:36A água tem mais de 70 anomalias.

00:39Ou seja, os físicos preveem que ela vai se comportar de um jeito,

00:42mas aí ela se comporta de outro.

00:44E isso rola de 70 formas diferentes.

00:46Este vídeo vai explicar 4 dessas anomalias.

00:49Mas pra fazer sentido, a gente tem que olhar pra água em escala microscópica.

00:53O átomo de oxigênio tem oito elétrons ao redor do núcleo.

01:05Dois numa primeira camada e seis na segunda.

01:07Só que a segunda camada só se estabiliza com oito elétrons.

01:11Daí tem o hidrogênio, que só tem um elétron na primeira camada.

01:15Ele precisa de dois pra se estabilizar.

01:17Esses átomos desesperados se juntam pra compartilhar elétrons.

01:20Dois hidrogênios emprestam um elétron pro oxigênio

01:24e o oxigênio empresta dois elétrons pra eles.

01:27Uma ligação covalente que deixa todo mundo feliz.

01:30A molécula de H2O fica com o formato de V,

01:32com o oxigênio no vértice e os hidrogênios nas pontas.

01:36Como os elétrons estão todos em volta do oxigênio,

01:39ele fica com uma carga ligeiramente negativa.

01:41Já os hidrogênios ficam com uma carga positiva.

01:44Esse é o maior segredo da molécula de água.

01:46É o que torna ela polar,

01:48com uma ponta positiva e outra negativa que dilui substâncias.

01:52E é essa polaridade que também junta as moléculas de água.

01:55Os hidrogênios positivos de uma molécula de H2O

01:58se atraem pelo oxigênio negativo de outro H2O.

02:02Eles dão a mão rapidinho e depois já largam,

02:04numa conexão entre moléculas chamada ligação de hidrogênio.

02:08Em escala microscópica,

02:10um copo de água é tipo um salão de baile caótico,

02:13em que todos os dançarinos ficam trocando de parceiro o tempo todo.

02:16São essas ligações entre moléculas que causam a primeira anomalia da água,

02:21sua alta tensão superficial.

02:23Graças às ligações de hidrogênio,

02:25as moléculas da superfície são puxadas para baixo pelas outras moléculas de água.

02:30Isso faz com que a superfície fique mais uniforme,

02:33tipo quando você faz pressão num balde de areia para ele ficar mais compacto.

02:37Esse monte de ligação puxando as moléculas da superfície para baixo

02:41é o que cria a alta tensão superficial.

02:43A gente percebe essa tensão quando enche o copo de água até a boca

02:47e vê o líquido avançar uns 2 milímetros.

02:50Ou quando vemos um inseto caminhando em cima d'água.

02:53Também é graças às ligações de hidrogênio que a água tem um altíssimo calor específico,

02:57um dos maiores do universo.

02:59Isso significa que a água demora muito para esquentar e virar vapor.

03:03Para ter uma ideia,

03:04um grama de água precisa de nove vezes mais energia

03:07para aumentar de temperatura em 1 grau Celsius do que um grama de ferro.

03:10Esquentar a água significa quebrar as ligações de hidrogênio

03:14para as moléculas de H2O se agitarem e eventualmente virarem vapor.

03:18Só que as ligações insistem em se refazer.

03:20E aí precisa de mais energia.

03:22Se não fossem essas ligações,

03:24a água seria um gás em temperatura ambiente.

03:26E de fato,

03:27outras moléculas parecidas com a água,

03:29só que sem ligação de hidrogênio,

03:31são gases a 20 graus Celsius.

03:33Ter água líquida em temperatura ambiente

03:34foi essencial para o desenvolvimento da vida na Terra.

03:37Dado que o nosso corpo é 60% água,

03:40você pode agradecer as ligações de hidrogênio por estar vivo.

03:43E sim, em vez de esquentar,

03:45a gente quiser resfriar a água.

03:47Tirar a energia significa menos agitação das moléculas,

03:50o que deveria fazê-las se aproximarem.

03:52Moleculas próximas tornam a substância densa.

03:55E é por isso que na maior parte dos compostos químicos,

03:58a fase sólida afunda na fase líquida.

04:00Com a água, ao contrário.

04:01O gelo é menos denso que o líquido.

04:04É por isso que os cubos flutuam no copo

04:06e as garrafas estouram no freezer.

04:08As moléculas de água, de fato,

04:10vão se aproximando à medida que você resfria elas.

04:12Mas isso só acontece até os 4 graus Celsius.

04:15Quando passa para temperaturas mais baixas que isso,

04:18a densidade começa a diminuir em vez de aumentar.

04:21Essa é mais uma característica da água

04:23que permitiu a vida na Terra.

04:25Se o gelo fosse mais denso que a água,

04:27os lagos, rios e o próprio oceano

04:29congelariam de baixo para cima.

04:32E com o leito congelado,

04:33a vida subaquática teria sido aniquilada nas eras glaciais.

04:37Durante o congelamento,

04:38as moléculas se afastam

04:40porque estão manobrando para encaixar em um padrão de hexágonos,

04:43como uma colmeia.

04:44Esse padrão hexagonal deixa buracos

04:47que não existem na água líquida.

04:49O gelo hexagonal é o único que existe na natureza da Terra.

04:52Mas há umas 20 configurações geométricas

04:54que as moléculas de gelo

04:55podem assumir em condições exóticas de temperatura e pressão.

04:59Elas podem ser obtidas em laboratório

05:01ou ocorrer naturalmente em outros cantos do universo.

05:04Mas uma das maiores bizarrices da água

05:06com certeza é o efeito Mpemba,

05:08que mostra que ela congela mais rápido

05:10quando está quente

05:11do que em temperatura ambiente.

05:12A propriedade recebe esse nome

05:14porque foi popularizada por um menino de 13 anos,

05:17chamado Erasto Mpemba.

05:19Ele vendia picolés caseiros

05:20em um vilarejo da Tanzânia

05:22e percebeu que a água congelava mais rápido

05:24quando é posta no freezer fervendo.

05:26Ninguém sabe os detalhes de como isso acontece.

05:29O que sabemos é que em certas circunstâncias

05:31é mais fácil para as moléculas

05:33atingirem a configuração geométrica do gelo

05:35partindo de uma temperatura mais alta.

05:38É como postar corrida num labirinto.

05:39Quem está mais perto da saída

05:41não tem garantia de que vai chegar primeiro,

05:43porque essa pessoa pode tomar caminhos errados.

05:45A gente está tão acostumado com a água

05:47que não percebe o quanto ela parece desafiar a física.

05:50Todos os líquidos que você bebe,

05:52tipo suco, refri e leite,

05:54são basicamente água.

05:55E todos os seres vivos têm uma boa parcela de água

05:58na sua composição também.

05:59A estranheza da água é um bom lembrete

06:02de que a vida como conhecemos é a exceção

06:04e não a regra do universo.

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