Comportamento anômalo da água

Comportamento anômalo da água

Ao aquecermos a água a partir de 0º até 4º ela se contrai, quando na verdade deveria dilatar como acontece com as outras substâncias que conhecemos, somente quando aquecida a partir dos 4º é que á água começa a se dilatar.
Para entender esse fenômeno, temos que entender a estrutura molecular da água. As moléculas de água interagem entre si de uma forma ordenada, ou seja, cada uma delas pode atrair somente a quatro outras moléculas vizinhas, cujos centros, como resultado dessa união, formam um tetraedro.

As ligações entre as moléculas dessa estrutura tetraédrica, á medida que aumenta a temperatura, vai se rompendo paulatinamente e com isso cresce o número de moléculas livres que passam a ocupar os espaços vazios dessa estrutura, o que acarretará na diminuição do caráter quase cristalino da água.
A estrutura tetraédrica desses aglomerados na água, como substância quase cristalina --- e o posterior empacotamento --- explica devidamente a anomalia das propriedades físicas da água e, em particular, sua anomalia frente a dilatação térmica.
Por um lado, o aumento da temperatura conduz ao aumento das distâncias médias entre os átomos de cada molécula devido ao aumento das amplitudes de oscilação deles no interior das moléculas e, por outro lado, o aumento de temperatura provoca um rompimento da estrutura organizada dos aglomerados, o que, naturalmente, conduz a um empacotamento mas compacto das mesmas moléculas.
O primeiro efeito (efeito das oscilações) deve conduzir a uma diminuição da densidade da água. Esse é o efeito corrente da dilatação térmica dos sólidos. O segundo efeito (efeito do rompimento da estrutura), pelo contrário, deve conduzir a um aumento da densidade da água á medida que é aquecida.
Ao aquecermos a água até os 4oC prevalece o segundo efeito (empacotamento) e, por essa razão, sua densidade aumenta. acima dos 4oC começa a prevalecer o efeito das oscilações (distanciamento), e por isso a densidade da água