Forskere ved University of Bristol i Storbritannia og University of Tokyo i Japan har forklart de unormale egenskapene til vann det viser når det avkjøles og fryser. For å gjøre dette, gjorde forskerne, ved hjelp av datamodellering, endringer i strukturen til H2O-molekylet og ga det nye funksjoner. Dette er rapportert av Science Alert.
Vanligvis blir væsker tettere når temperaturen synker, men vannet når sin maksimale tetthet ved fire grader Celsius. Under dette punktet synker tettheten igjen, som et resultat av at det flyter is på overflaten av vannlegemer. I tillegg har vann høy overflatespenning, som gir den flytende formen av kvikksølv, et høyt kokepunkt og er et godt løsningsmiddel.
Slike fysiske trekk forklares med tilstedeværelsen av hydrogenbindinger som dannes mellom vannmolekyler. Sistnevnte er koblet til hverandre og danner en tetraeder (trekantet pyramide).
Forskere har brukt en superdatamaskin for å lage forskjellige modeller av vannets molekylære struktur. For å gjøre dette varierte de parameteren λ, kalt Stillinger-Weber-potensialet, som brukes til å beskrive de fysiske egenskapene til stoffer med et tetraedrisk arrangement av molekyler. Forskerne fulgte hvordan endringer i potensialet påvirket stoffets tetthet og antall kjemiske bindinger mellom atomer (en tostatsmodell). Dette gjorde det mulig å beregne på hvilke verdier av λ de avvikende egenskapene til vann manifesteres.
Det viste seg at med en økning i Stillinger-Weber-potensialet, blir de avvikende egenskapene til vann assosiert med tetthet svakere. Som et resultat skifter maksimal tetthet mot væske-isfaseovergangen, og den faste formen av vann mister oppdriften. Når λ avtar, svekkes også egenskapene som er forutsagt av tostatsmodellen.
