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Elétrons hidratados : mais um pouco de luz sobre a química da água !

A química e física da água são ainda terrenos misteriosos. Um grupo de pesquisadores acaba de acrescentar alguns elementos novos sobre a formação de elétrons hidratados, agregados de moléculas de água que desempenham papel importante na física e na química da água.

Quando se injeta um excesso de elétrons na água líquida, se forma o que chamamos de agregados de elétrons hidratados. Uma verdadeira gaiola molecular se cria ao redor do elétron, composta de inúmeras moléculas de água, as quais, elas mesmas, se associam, graças a clássicas ligações de hidrogênio.

Pensa-se que, em média, seis moléculas intervêm. Mas, agregados neutros, com várias dezenas de moléculas, ou bem mais, devem espontaneamente se formar, embora de modo transitório, na água líquida. Verdadeiras estruturas sempre existem, contrariamente à imagem desordenada que se faz da água líquida.

A descoberta desse íon particular na água se deu de modo aleatório (portanto, por serendipitia...), quando pesquisadores, dos quais um químico do famoso laboratório de Argonne (EUA), estudaram, no início dos anos 1990, a física de pulsos de radiações na água. Uma curiosa banda de absorção foi descoberta e não demorou a ser interpretada como a assinatura de uma nova estrutura molecular: os agregados de elétrons hidratados.




Edwin Hort, químico descobridor dos elétrons hidratados.

Créditos: Argonne Lab



Seguiram-se várias pesquisas, porque esses estranhos elétrons aumentam a reatividade da água com as outras moléculas em um importante número de processos químicos, físicos e biológicos como a fotossíntese

É, portanto, em uma longa tradição de pesquisas sobre esses íons que se inscrevem os trabalhos de vários pesquisadores pertencentes ao Stanford Synchrotron Radiation Laboratory (SSRL), do Berkeley's Advanced Light Source, ambos nos Estados Unidos, e do MAX-Lab, na Suécia.

Em particular, a dinâmica das moléculas de água apontando seus átomos de hidrogênio para o elétron "aprisionado" na gaiola molecular não é bem compreendida. Para saber mais, os pesquisadores empregaram raios-X, a fim de ejetar um elétron de um átomo de oxigênio pertencente a uma molécula de água. O objetivo era medir quanto tempo decorria entre o aparecimento desse elétron e o início da formação de uma gaiola molecular.

Verificou-se, após as medidas, ser necessário em média 20 femtosegundos para que as outras moléculas de água reajam e comecem a se organizar, a fim de aprisionar no local esse elétron. Se o estado final, e mesmo o tempo gasto para formar completamente um aglomerado, começam a ser bem conhecidos, os detalhes do processo de formação e as diferentes escalas de tempo associadas não o são.

Trata-se, portando, de um primeiro passo para se saber mais, o que poderia, um dia, causar uma revolução na química. De modo geral, estruturas com moléculas de água formando gaiolas que lembram os fulerenos são potencialmente muito importantes e alguns especulam sobre seu papel tanto astrofísica ou como em processos de despoluição.




Isômeros de (H20)20, aglomerados de moléculas de água podendo formar "gaiolas" moleculares.

Créditos: William R. Wiley, Environmental Molecular Sciences Laboratory



Futura Sciences, consultado em 23 janeiro de 2008 (Tradução: MIA).


Nota do Scientific Editor: o trabalho completo que deu origem a esta notícia, intitulado: "Probing the electron delocalization in liquid water and ice at attosecond time scales" - de autoria de D. Nordlund, H. Ogasawara, H. Bluhm, O. Takahashi, M. Odelius, M. Nagasono, L. G. M. Pettersson, and A. Nilsson, foi publicado na revista Physical Review Letters, volume 99, p. 217406 de 2007.

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