water

Wetenschappers van de Universiteit Utrecht maken – in samenwerking met Italiaanse collega’s – een einde aan de zeer langdurige discussie over de vraag of een stof als water twee vloeibare fasen kan hebben. Ja dat kan!

Gene Stanley, een Amerikaanse natuurkundige, dacht in 1992 reeds dat water in twee toestanden kan voorkomen, een zogenaamde ‘lichte’ variant, bij normale druk. En bij een zeer hoge druk ontstaat ook nog eens een ‘zware’ variant. Deze zware variant bestaat nog altijd uit vloeibaar water, maar de dichtheid is veel hoger, omdat de moleculen dichter op elkaar zitten.

Tegennatuurlijk gedrag van water
Natuurkundigen van de Universiteit Utrecht en Italiaanse collega’s hebben nu een model ontwikkeld dat hen inzicht geeft in de algemeen geldende natuurkundige principes die dit zogenoemde ‘tegennatuurlijke gedrag’ van water (maar bijvoorbeeld ook silica en silicium) kunnen verklaren. Volgens het model zet water weer uit als het afkoelt tot onder 4 graden. ‘Normale’ stoffen krimpen alleen maar bij lagere temperaturen.

Twee vloeibare fasen
Door middel van een eenvoudig computermodel kon door de wetenschappers worden aangetoond dat water twee vloeibare fasen heeft. Volgens de wetenschappers moet de overgang van ‘licht’ naar ‘zwaar’ algemeen voorkomen bij stoffen met de moleculaire structuur van water, mits de bindingen tussen de deeltjes maar lang en flexibel genoeg zijn.

Uit het model blijkt onder welke omstandigheden de lichte en de zware variant van water stabiel naast elkaar bestaan. “Hieruit blijkt dat wij het gedrag van stoffen als water echt experimenteel kunnen onderzoeken. Dat opent deuren naar nieuwe kennis over dit soort voor mensen belangrijke stoffen. Bovendien levert dit inzichten die gebruikt kunnen worden voor de experimentele ontwikkeling van nieuwe materialen,” aldus Dr. Laura Filion, onderzoeker aan de Universiteit.