A água é o líquido da vida.
Nós a bebemos,
tomamos banho com ela,
cultivamos,
cozinhamos,
e limpamos com ela.
É a molécula mais abundante em nosso corpo.
Na verdade, toda forma de vida que conhecemos
morreria sem ela.
Mas, principalmente, sem a água,
não teríamos
o chá gelado.
Hummm... chá gelado.
Por que esses cubos de gelo boiam?
Se fossem cubos de argônio sólido
em um copo com argônio líquido,
eles afundariam.
O mesmo vale para a maioria das outras substâncias.
Mas a água sólida, também conhecida como gelo,
é, por alguma razão, menos densa que a água líquida.
Como isso é possível?
Você já sabe que cada molécula de água
é composta de dois átomos de hidrogênio,
ligados a um átomo de oxigênio.
Vajamos algumas das moléculas
em uma gota de água,
e digamos que a temperatura seja de 25°C.
As moléculas estão se dobrando,
esticando-se,
girando
e se movendo pelo espaço.
Agora, vamos baixar a temperatura,
o que vai reduzir a energia cinética
que cada uma dessas moléculas possui,
fazendo-as se dobrar, esticar, girar e mover menos.
E isso significa que, em média,
elas ocuparão menos espaço.
Mas você pensaria que, conforme a água líquida
começa a congelar,
as moléculas se amontoariam,
cada vez mais próximas uma da outra,
mas não é isso o que acontece.
A água tem um tipo especial
de interação molecular
que a maioria das outras substâncias não têm,
que é chamada de ligação de hidrogênio.
Mas lembre-se de que em uma ligação covalente
dois elétrons são compartilhados,
geralmente de forma desigual,
entre os átomos.
Em uma ligação de hidrogênio,
um átomo de hidrogênio é compartilhado, também de forma desigual,
entre os átomos.
Uma ligação de hidrogênio é assim.
Duas são assim.
Aqui são três,
quatro,
cinco,
seis,
sete,
oito,
nove,
dez,
onze,
doze,
eu poderia continuar.
Em uma única gota de água,
as ligações de hidrogênio formam extensas redes
entre centenas, milhares, milhões,
bilhões, trilhões de moléculas,
e essas ligações constantemente se quebram e se restauram.
Bom, voltemos à nossa água, enquanto ela se resfria.
Acima dos 4°C,
a energia cinética das moléculas de água
mantém curtas suas interações umas com as outras.
As ligações de hidrogênio se formam e se quebram
como relacionamentos de escola,
ou seja, rapidamente.
Mas, abaixo de 4°C,
a energia cinética das moléculas de água
começa a cair, abaixo da energia
das ligações de hidrogênio.
Então, as ligações de hidrogênio se formam com muito mais frequência
do que se quebram,
e belas estruturas começam a surgir
a partir do caos.
É assim que a água sólida, o gelo,
fica em nível molecular.
Note que a estrutura hexagonal, ordenada,
é menos densa que a estrutura desordenada
da água líquida.
E você sabe que, se um objeto for menos denso
que o fluido onde estiver,
ele vai boiar.
Então, o gelo boia na água,
e daí?
Bem, vamos imaginar o mundo sem o gelo boiando.
A parte mais fria do oceano
seria o leito escuro do oceano.
Uma vez congelado, sempre congelado.
Esqueça os sanduíches de lagosta,
já que os crustáceos perderiam seus habitats,
ou o sushi, já que as florestas de algas não cresceriam.
O que as crianças canadenses fariam no inverno
sem o hóquei no lago ou a pesca no gelo?
E esqueça o Oscar de James Cameron,
porque o Titanic jamais teria afundado.
Diga adeus às brancas calotas polares,
que refletem a luz do Sol;
esta, do contrário, cozinharia o planeta.
Na verdade, esqueça os oceanos como os conhecemos,
os quais, ocupando mais de 70% da superfície da Terra,
regulam a atmosfera de todo o planeta.
Mas, pior que tudo isso,
não existiria o chá gelado.
Hummm, chá gelado.