Pela primeira vez, registaram a formação da água à escala molecular. Veja o vídeo!

A fórmula química da água é conhecida por quase todos, sendo o H2O apresentado em tenra idade. Por não se tratar, contudo, de um processo simples, este vídeo recente é impressionante: investigadores documentaram, pela primeira vez na história, a formação de água à escala molecular.

Desde cedo, as pessoas aprendem que as moléculas da água são constituídas por dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio: H2O. Além disso, aprende-se que é possível decompor uma molécula de água já formada em átomos de hidrogénio e oxigénio separados.

Este método, conhecido como hidrólise, é muito útil para obter o hidrogénio verde, utilizado como combustível. No entanto, ainda que pareça simples, o processo é complexo.

Por este motivo é que é interessante que investigadores da Universidade Northwestern tenham documentado, pela primeira vez, a formação de água à escala molecular.

Experiência feita à "nanoescala"

A razão pela qual foi tão difícil obter a reação de formação de água até agora é porque era necessário um catalisador. Sabia-se que um elemento metálico raro, chamado paládio, podia desempenhar essa função. No entanto, o mecanismo não era bem compreendido, pelo que não era fácil de replicar.

Algumas reações químicas, para terem lugar, necessitam do chamado catalisador. Ou seja, moléculas que aceleram o ritmo da reação até ao ponto em que os substratos podem entrar em contacto para dar origem aos seus produtos. Sem isso, a reação não acontece.

Portanto, os cientistas testaram diferentes configurações e, em seguida, procederam ao seu registo à escala nanométrica.

Geração de nano bolhas de H2O in situ. Fonte: Y. Liu, K. Koo, Z. Mao, X. Fu, X. Hu, V.P. Dravid, Unraveling the adsorption-limited hydrogen oxidation reaction at palladium surface via in situ electron microscopy, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 121 (40) e2408277121 (2024)

Para obter a reação de formação de água que se vê no vídeo, os cientistas colocaram amostras de paládio em reatores muito pequenos. Estes nanoreatores foram, por sua vez, fechados em membranas de vidro ultra-finas.

Uma vez preparado este suporte de reação, foi permitida a entrada de oxigénio e hidrogénio na membrana. Entretanto, o processo foi registado com microscópios eletrónicos de transmissão de alto vácuo, capazes de detetar detalhes.

Os investigadores verificaram que os átomos de hidrogénio estavam embebidos nas placas de paládio, separando os seus próprios átomos e intercalando-se uns com os outros. Pouco tempo depois, começaram a formar-se bolhas de água na superfície do paládio.

Os autores da investigação acreditam que são as bolhas de água mais pequenas alguma vez registadas.

Formar água artificialmente pode solucionar problemas terrestres e espaciais

Além de terem documentado a formação de água à escala molecular, os investigadores conseguiram que esta formação fosse concretizada artificialmente, o que pode ter aplicações interessantes.

Afinal, desde o início da corrida espacial, tem-se dado muita importância à procura de água no espaço. Não só porque poderia indicar a existência atual ou passada de vida, mas porque essa água pode ser utilizada para abastecer os futuros viajantes espaciais.

Contudo, uma vez que os investigadores têm conhecido dificuldades para encontrá-la, seria pertinente que os astronautas pudessem fabricar a sua própria água.

Atualmente, métodos como a reciclagem de urina têm sido testados, mas fabricar a água do zero seria, naturalmente, melhor.

Além da produção de água no espaço, conhecer a reação de formação da água pode ser muito útil para sintetizar em alturas, por exemplo, de seca.

Ainda que o paládio seja um elemento muito caro, não se desgasta nem deteriora ao catalisar a reação. Além disso, as membranas utilizadas podem ser reutilizadas vezes sem conta, sendo apenas necessário reabastecer-nos em matéria de gases, que são abundantes no ar.

De qualquer modo, apesar de impressionante e verdadeiramente útil, é crucial que mais investigações sejam conduzidas, no sentido de cimentar