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Dos estados calorimétricamente distintos de agua líquida por debajo de 150 Kelvin
1G. P. Johari, Department of Materials Science and Engineering, McMaster University, Hamilton, Ontario L8S 4L7, Canada. A. Hallbrucker and E. Mayer, Institut fur Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie, Universitat Innsbruck, A-6020 Innsbruck, Austria.
Science (New York, N.Y.)
|July 5, 1996
Resumen
Se identificaron dos formas distintas de agua viscosa (agua A y agua B), que difieren en sus propiedades cinéticas y termodinámicas. Estos únicos estados sólidos amorfos del agua ayudan a explicar su comportamiento de relajación y amorfización inducida por el estrés.
Área de la Ciencia:
- Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
- Química Física es la química física.
- Física de la materia condensada Física de la materia condensada
Sus antecedentes:
- Comprender los estados sólidos amorfos del agua es crucial para explicar sus propiedades únicas.
- Investigaciones anteriores han identificado diferentes formas de hielo amorfo, pero su interconversión y propiedades distintas siguen siendo áreas de investigación activa.
Objetivo del estudio:
- Investigar la transformación del sólido amorfo depositado en vapor y el agua cristalina hipercalentada bajo compresión y calentamiento.
- Para caracterizar las distintas propiedades de los diferentes estados de agua viscosa se formó.
- Aclarar el papel de estos estados en la relajación configuracional del agua y la amorfización inducida por el estrés.
Principales métodos:
- Compresión de sólido amorfo y agua cristalina hipercalentada a 77 Kelvin.
- Calentamiento de muestras comprimidas y no comprimidas a presión atmosférica.
- Ciclo térmico de hasta 148 grados Kelvin para observar la estabilidad del estado y la interconversión.
Principales resultados:
- La compresión a 77 K transforma irreversiblemente el agua amorfa en un sólido amorfo de alta densidad.
- El calentamiento de este sólido de alta densidad produce agua viscosa B con una transición vítreo-líquido a 129 ± 2 K.
- El calentamiento de agua amorfa no comprimida produce un agua viscosa distinta A; el agua B y el agua A permanecen cinéticamente y termodinámicamente separados en el ciclo térmico.
Conclusiones:
- Existen dos estados de agua viscosa distintos y no interconectados (agua A y agua B).
- Estos distintos estados proporcionan información sobre los mecanismos de relajación de la configuración del agua.
- Los hallazgos contribuyen a la comprensión de los fenómenos de amorfización inducida por el estrés en el agua.