Diário de um Químico Digital 3.0

No ano de 2011 eu escrevi um post falando sobre algumas propriedades curiosas da água e, no meio do post, eu citei o efeito Mpemba.

O estudante africano Erasto Mpemba observou que sua mistura para sorvete, colocada ainda quente no congelador, solidificou-se antes da mistura dos seus colegas. Isso aconteceu em 1963.

O coitado do Mpemba até foi alvo de críticas e chacotas por parte dos professores e colegas.

Bom, o fato é que agora temos uma provável explicação para este curioso efeito.

Encontrei nesse link uma matéria que dá conta da explicação.

Um grupo de físicos da Universidade Tecnológica Nanyang de Singapura, liderados por Xi Zhang, encontraram uma evidência de que são as ligações químicas que mantêm as moléculas d’água coesas as responsáveis pelo efeito.

Cada molécula de água é composta de um átomo de oxigênio ligado covalentemente a dois átomos de hidrogênio (ver imagem abaixo).

Essas ligações envolvem átomos compartilhando pares de elétrons, o que chamamos de ligação química covalente. Já as diversas moléculas d’água são mantidas coesas entre si por forças um pouco mais fracas geradas pelos átomos de hidrogênio.

São as “ligações de hidrogênio” (o termo arcaico era “pontes de hidrogênio”), que surgem sempre que o hidrogênio interage com elementos mais eletronegativos como o oxigênio e o nitrogênio, por exemplo.

Na água, essas forças surgem sempre entre o átomo de oxigênio de uma molécula e os átomos de hidrogênio das demais moléculas circundantes, o que provoca diversas anomalias físico-químicas nessa substância.

Voltando ao efeito Mpemba. O grupo de pesquisadores agora sugere que são essas ligações de hidrogênio que causam o já referido efeito.

De acordo com eles, quando as moléculas de água são colocadas em contato próximo, uma repulsão natural entre as moléculas faz com que as ligações covalentes (O-H) sejam “esticadas” e “armazenem” energia.

Quando o líquido é aquecido, as ligações de hidrogênio é que se “esticam” à medida que a água fica menos densa e as moléculas se afastam umas das outras.

O estiramento (para usar um termo mais adequado e científico) nas ligações de hidrogênio permite às ligações covalentes relaxar e comprimir (encolher), o que causa a liberação da energia anteriormente armazenada.

O processo de liberação da energia das ligações covalentes é essencialmente o mesmo de um resfriamento, e assim, aquecer a água poderia em teoria auxiliar a resfriá-la mais rapidamente do que simplesmente resfriá-la.

Os cálculos da equipe de cientistas sugerem que a magnitude da relaxação da ligação covalente corresponde às diferenças experimentais no tempo que água quente e fria levam para congelar.

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