Scienziati dell'Università di Bristol nel Regno Unito e dell'Università di Tokyo in Giappone hanno spiegato le proprietà anomale dell'acqua che mostra quando si raffredda e si congela. Per fare ciò, i ricercatori, utilizzando la modellazione al computer, hanno apportato modifiche alla struttura della molecola H2O, dotandola di nuove funzionalità. Questo è stato segnalato da Science Alert.
Di solito, i liquidi diventano più densi quando la loro temperatura diminuisce, ma l'acqua raggiunge la sua densità massima a quattro gradi Celsius. Al di sotto di questo punto, la densità diminuisce di nuovo, a seguito della quale il ghiaccio galleggia sulla superficie dei corpi idrici. Inoltre, l'acqua ha un'elevata tensione superficiale, cedendo alla forma liquida del mercurio, un alto punto di ebollizione ed è un buon solvente.
Tali caratteristiche fisiche sono spiegate dalla presenza di legami idrogeno che si formano tra le molecole d'acqua. Questi ultimi sono collegati tra loro e formano un tetraedro (piramide triangolare).
Gli scienziati hanno utilizzato un supercomputer per creare vari modelli della struttura molecolare dell'acqua. Per fare ciò, hanno variato il parametro λ, chiamato potenziale di Stillinger-Weber, che viene utilizzato per descrivere le proprietà fisiche delle sostanze con una disposizione tetraedrica di molecole. I ricercatori hanno monitorato il modo in cui i cambiamenti di potenziale hanno influenzato la densità di una sostanza e il numero di legami chimici tra gli atomi (un modello a due stati). Ciò ha permesso di calcolare a quali valori di λ si manifestano le proprietà anomale dell'acqua.
Si è scoperto che con un aumento del potenziale di Stillinger-Weber, le proprietà anomale dell'acqua associate alla densità diventano più deboli. Di conseguenza, la densità massima si sposta verso la transizione di fase liquido-ghiaccio e la forma solida dell'acqua perde la sua galleggiabilità. Al diminuire di λ, anche le proprietà previste dal modello a due stati vengono indebolite.
