UN NOVO ACHADO SOBRE A AUGA OBRIGARÁ A REESCRIBIR OS LIBROS DE TEXTO

O gráfico representa a interface auga/aire nunha solución de cloruro de sodio usada polos investigadores / Yair Lipman

Toca, de novo, reescribir os libros de texto. E esta vez por mor dun descubrimento, outro, sobre a auga, o líquido máis coñecido e á vez máis misterioso e estraño que existe.

As dúas terceiras partes da superficie da Terra están cubertas de auga, e sen ela a vida no planeta non sería posible. Pero iso non quita que se trate dunha das substancias máis extraordinarios que existen. Para empezar, é a única que podemos atopar, en condicións ambientais, tanto en estado líquido como sólido ou gaseoso. E as súas propiedades anómalas, como o feito de que ao arrefriarse expándese no canto de contraerse (razón pola que o xeo flota) traen de cabeza aos científicos desde hai séculos.

A lista das propiedades únicas da auga é longa, pero non está, nin moito menos, completa. De feito, un equipo de investigadores da Universidade de Cambridge e do Instituto Max Planck para a Investigación de Polímeros acaba de engadir unha nova característica, descoñecida ata o momento pero que podería revolucionar a nosa comprensión sobre os fenómenos químicos, vitais para nós, que teñen lugar na atmosfera: as moléculas de auga salgada organízanse, na superficie mariña, dun modo totalmente distinto ao que se pensaba.

Nin que dicir ten que existen numerosas e importantes reaccións que teñen lugar, precisamente, xusto no bordo da superficie oceánica, alí onde as moléculas de auga interactúan co aire. Un exemplo: a evaporación da auga dos océanos xoga un papel fundamental na química atmosférica responsable do clima terrestre.

Por iso, se resulta que as moléculas desa auga mariña superficial non se organizan da forma que criamos, a súa interacción co aire pode afectar os procesos atmosféricos, e ao propio clima, de formas que nin sequera sospeitaramos ata o de agora. Non en balde, os científicos levan moitos anos debatendo intensamente sobre cales son as reaccións microscópicas exactas que se producen nesta importante interface auga/aire.

Nun artigo  publicado en Nature Chemistry, os investigadores británicos e alemáns mostran que os ións e as moléculas de auga na superficie da maioría das solucións de auga salgada, coñecidas como solucións de electrolitos, están organizadas dunha maneira sorprendente e distinta por completo da que se pensaba ata o momento. Un achado que podería conducir a mellores modelos de química atmosférica e ter outras importantes aplicacións prácticas.

Co seu traballo, os investigadores propuxéronse estudar como as moléculas de auga ven afectadas pola distribución de ións no punto exacto onde o aire e a auga atópanse. Tradicionalmente, isto facíase cunha técnica chamada ’xeración vibratoria de suma de frecuencia’ (VSFG), coa cal, e por medio de radiación láser, é posible medir as vibracións moleculares directamente nestas interfaces crave. Con todo, e aínda que se pode medir a intensidade dos sinais, a técnica non permite distinguir entre sinais positivos e negativos, o que dificultou moito ata o de agora a interpretación dos datos.

Os autores do novo artigo, con todo, conseguiron evitar ese grave inconveniente usando unha forma máis sofisticada de VSFG (chamada HD-VSFG) para estudar diferentes solucións de electrolitos. Con eses datos, desenvolveron despois modelos informáticos avanzados para simular a interface auga/aire en diferentes escenarios.

Os resultados mostran que tanto os catións (ións cargados positivamente), como os anións (os que levan carga negativa) esgótanse na interface auga/aire. E que os catiónsxe anións de electrolitos simples son capaces de orientar as moléculas de auga tanto cara arriba como cara abaixo. O cal non coincide cos modelos dos libros de texto, que ensinan que os ións forman unha dobre capa eléctrica e orientan as moléculas de auga nunha soa dirección.

"O noso traballo, explica Yair Litman, co-primeiro autor do estudo, demostra que a superficie de solucións de electrolitos simples ten unha distribución de ións diferente do que se pensaba anteriormente. E que o subsolo enriquecido en ións determina como se organiza a interface: na parte superior hai algunhas capas de auga pura, daquela unha capa rica en ións e finalmente a solución salina a granel".

Kuo-Yang Chiang, tamén co primeiro autor da investigación, afirma pola súa banda que "este artigo mostra que combinar HD-VSFG de alto nivel con simulacións é unha ferramenta de incalculable valor que contribuirá á comprensión a nivel molecular das interfaces líquidas". Algo que, como moi ben saben os científicos, ocorre continuamente en todas partes no noso planeta, polo que estudalas non só axudará a comprender mellor como funciona o noso mundo, senón que tamén conducirá a tecnoloxías e dispositivos moito mellores que os actuais.

Con todo, hai algo do que os investigadores están completamente seguros: a auga non dixo aínda a súa última palabra, e garda moitos segredos que están aínda por descubrir.

FONTE: J. Manuel Nieves/abc.es/ciencia