water ontdekte twee verschillende vloeibare toestanden, die verschillen in fysische eigenschappen en kenmerken.
Bij verhitting boven de 50 graden Celsius veranderen veel van de eigenschappen van water drastisch. Volgens wetenschappers, wier artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Nanotechnology, kan dit wijzen op het bestaan van alternatieve toestanden van vloeibaar water bij verschillende temperaturen.
Water is wijdverbreid op aarde en in het heelal. Het is verantwoordelijk voor het leeuwendeel van ons lichaamsgewicht, en tegelijkertijd blijft water een van de vreemdste verbindingen die de chemie en fysica kennen. Het kookpunt is bijvoorbeeld erg hoog, en water gaat pas in stoom bij 100 graden Celsius (bij een bepaalde druk), die sterk verschilt van bijvoorbeeld waterstofsulfide of waterstoftelluride. De zwakke waterstofbruggen die constant ontstaan en breken tussen watermoleculen zorgen ervoor dat het vloeibaar blijft over een breed temperatuurbereik.
De transformatie van ijs in water en vervolgens in stoom is een klassieke illustratie van faseovergangen tussen verschillende toestanden van materie - vast, vloeibaar en gas. Experimenten die zijn uitgevoerd door een groot team van wetenschappers uit het VK, Spanje, Mexico en de Verenigde Staten geven echter aan dat het zelfs met de vloeibare fase van water niet zo eenvoudig is. Eugene Stanley en zijn co-auteurs vonden aanwijzingen dat bij 50 ± 10 graden Celsius een grote verscheidenheid aan watereigenschappen drastisch verandert.
Wetenschappers volgden een aantal belangrijke kenmerken van vloeibaar water door het geleidelijk te verwarmen van 0 tot 100 graden Celsius bij normale druk. Op de grafieken van veranderingen in elke indicator, afhankelijk van de temperatuur, vonden ze ongebruikelijke "onderbrekingen" van abrupte overgangen. In het bijzonder bij temperaturen rond 50 graden Celsius begon de brekingsindex sneller af te nemen, ongeveer 53 graden Celsius, de elektrische geleidbaarheid begon langzamer te dalen en de thermische geleidbaarheid - op ongeveer 64 graden. Voor oppervlaktespanning was de grens ongeveer 57 graden.
De verkregen resultaten laten zien dat binnen het temperatuurbereik van 0 tot 100 graden Celsius veel eigenschappen van vloeibaar water het kritische punt rond de 50 graden passeren. Volgens wetenschappers kan dit duiden op het bestaan van twee verschillende toestanden van water in de vloeistoffase: de ene bij lage temperaturen en de andere bij hoge temperaturen. De auteurs concluderen dat hun resultaten te ongebruikelijk zijn en aanvullende bevestiging behoeven, en de conclusies zijn te belangrijk en vereisen verdere reflectie.
"De vraag rijst ook hoe de temperatuurgeïnduceerde structurele veranderingen in water het gedrag beïnvloeden van biologische macromoleculen die erin zijn opgelost, met name eiwitten, die de belangrijkste functionele eenheden zijn van alle levende cellen."