Cientistas testemunham o nascimento de moléculas de água na menor escala até agora

É uma daquelas questões científicas tão simples, tão fundamentais que é difícil acreditar que não tínhamos uma resposta – até agora: como é a água quando se forma? Dos oceanos às poças, sabemos qual é o resultado final, mas ninguém nunca viu o nascimento de uma nova molécula de água. Como diz o ditado, água, água, em todo lugar, mas como ela realmente se forma é tão misteriosa que dá vontade de beber.

Isso mudou graças ao trabalho dos engenheiros da Northwestern University. Usando um novo método para analisar moléculas de gás, eles conseguiram observar a formação de água na menor escala já registrada. Eles não apenas testemunharam a forma de uma pequena gota de água, mas também disseram que seu experimento poderia ter enormes ramificações, tanto aqui na Terra quanto em outros planetas.

O paládio é um metal interessante devido à sua capacidade de absorver grandes quantidades de hidrogênio. Embora algumas reações químicas exijam ambientes cuidadosamente calibrados, o paládio é capaz de realizar esse feito à temperatura ambiente e a pressões atmosféricas normais. Mas o porquê disso permaneceu “indescritível”, escreveram os engenheiros em seu estudo.

“É um fenômeno conhecido, mas nunca foi totalmente compreendido”, disse Yukun Liu, candidato a doutorado que trabalhou no estudo, em um comunicado. declaração. “Porque você realmente precisa combinar a visualização direta da geração de água e a análise da estrutura em escala atômica para descobrir o que está acontecendo com a reação e como otimizá-la.”

Em janeiro, o professor da Northwestern, Vinayak Dravid, revelou um novo técnica para observar átomos, usando uma membrana que contém moléculas de gás, que podem então ser examinadas sob poderosos microscópios eletrônicos. O novo método permitiu que as moléculas fossem vistas com resolução de 0,102 nanômetros, aproximadamente o mesmo tamanho das moléculas menores.

“Achamos que pode ser a menor bolha já formada que já foi vista diretamente. Não é o que esperávamos. Felizmente, estávamos gravando, para que pudéssemos provar para outras pessoas que não éramos loucos.”

Na revista PNAS, Liu, Dravid e seus colegas descrito como eles usaram a técnica para observar moléculas de hidrogênio entrando no paládio. Em tempo real, eles viram pequenas bolhas de água se formando na superfície do paládio.

“Achamos que pode ser a menor bolha já formada que foi vista diretamente”, disse Liu. “Não é o que esperávamos. Felizmente, estávamos gravando, para que pudéssemos provar para outras pessoas que não éramos loucos.”

O método é semelhante ao personagem de Matt Damon em O marciano queimar combustível de foguete para extrair hidrogênio e adicionar oxigênio para criar água, disse Dravid. “Nosso processo é análogo, exceto que evitamos a necessidade de incêndios e outras condições extremas”, acrescentou. “Nós simplesmente misturamos paládio e gases.”

Para confirmar que estavam observando água, eles mediram a energia perdida pelo espalhamento de elétrons durante o processo. O resultado foi idêntico ao encontrado no processo de ligação do oxigênio na água.

Como conseguiram ver o que estava acontecendo em uma escala tão pequena, os engenheiros puderam começar a mexer no processo, obtendo uma ideia mais exata das condições necessárias para que o paládio gerasse água. Eles descobriram que a exposição do metal ao oxigênio antes do hidrogênio diminuía a velocidade da reação, enquanto o inverso ocorria quando o hidrogênio era adicionado primeiro.

Essa constatação poderia ajudar a alimentar futuros projectos de geração de água, quer tenham como objectivo levar água a partes áridas do globo, ao espaço exterior ou mesmo a outros planetas. A melhor parte é que o processo não altera a composição molecular do paládio, o que significa que a mesma peça pode ser usada continuamente.

“O paládio pode parecer caro, mas é reciclável”, disse Liu. “Nosso processo não consome isso. A única coisa consumida é o gás, e o hidrogênio é o gás mais abundante no universo. Após a reação, podemos reutilizar a plataforma de paládio indefinidamente.”

Isso é uma ótima notícia, já que a água é necessária para qualquer base tripulada na Lua ou para missões em Marte. Isso é uma notícia ainda melhor para Matt Damon, que tem o péssimo hábito de ficar preso em planetas inóspitos.