Artigo traduzido de: Creation 20(1):44–47. Dezembro de 1997. Título original: “The wonders of water”. Copyright Creation Ministries International Ltda. Usado com permissão.

por Jonathan Sarfati*

Tradução de Daniel Ruy Pereira. 

Revisão de Jadson Oliveira.

“Ah! A água!” Nós a bebemos, nos lavamos com ela, cozinhamos com ela, nadamos nela e geralmente achamos que ela é para sempre. Tendo dito isso, o líquido insípido e inodoro é parte tão grande de nossas vidas que dificilmente pensamos sobre suas maravilhosas propriedades. Morreríamos em poucos dias sem água – e nossos corpos são 65% água. A água é necessária para dissolver minerais essenciais e oxigênio, limpar nossos corpos de excretas, e transportar nutrientes por todo o corpo, onde quer que sejam necessários. A água é a única substância que tem essas propriedades. E, como veremos, tem muitas outras características fascinantes que sugerem um projeto “preciso” para a vida.

Líquida

Há três estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. Todos os três são essenciais para os seres vivos.

  1. O estado sólido mantém sua forma.
  2. O estado líquido é capaz de fluir e tomar a forma de qualquer recipiente, mantendo o mesmo volume total.
  3. O estado gasoso se expande para preencher tanto a forma como o tamanho de seu recipiente.

Para as moléculas reagirem juntas, é melhor tê-las perto umas das outras, mas também livres para se moverem. É justamente isso o que o estado líquido permite, portanto é ideal para todos os milhares de reações químicas que ocorrem em cada célula, de cada organismo.

Mas de todas as temperaturas no universo, do –270oC do espaço sideral às dezenas de milhões de graus do núcleo das estrelas mais quentes, a água é líquida em uma faixa muito estreita. Sob pressão atmosférica normal, a água é líquida apenas de 0 a 100 oC. Não deve ser surpresa que a Terra seja o único lugar no universo que se sabe conter água líquida. E isso depende de ter o tipo certo de estrela – nem muito brilhante nem muito fraca, e portanto nem tão grande nem tão pequena. E o planeta deve estar a uma determinada distância da estrela.

Por que o gelo é tão escorregadio?

Muitas pessoas adoram os esportes de inverno como a patinação no gelo e o esqui. O que faz o gelo ser escorregadio assim, permitindo todas essas atividades tão divertidas? Muitos creem que isso vem da pressão derretendo o gelo e formando uma camada lubrificante líquida. Na verdade, é bem conhecido dos físico-químicos que a pressão aplicada tende a ajudar na formação da substância que ocupa menos espaço. Por isso a pressão favorecerá a produção de água a partir do gelo (derretendo-o) e, assim, seu ponto de fusão irá diminuir.

Mas o efeito é muito menor do que se pensa – cerca de 100 vezes a pressão normal do ar faz diminuir o ponto de fusão em apenas um grau Celsius (3). Assim, não há meio de que este efeito pudesse ser responsável pela patinação no gelo, e certamente não para o esqui, onde a pressão é muito menor. Nem poderia fazer aviões derreterem gelo e afundarem 75 metros.

A estrutura molecular da água líquida e sólida (gelo), respectivamente. Imagem wikipedia.org.

A verdadeira razão é ainda outra propriedade incomum – as moléculas na superfície do gelo vibram muito mais que o normal em um sólido, embora elas não se movam. Isso confere à superfície uma característica “quase líquida”, isto é, liquefeita, mas não líquida (4).

Tampão de temperatura 

Outra propriedade muito importante da água é seu calor específico. Isso significa que é necessária grande quantidade de energia para aquecê-la (cerca de dez vezes mais que a mesma massa de ferro), e precisa perder muita energia para resfriar. Assim os grandes corpos d’água na terra ajudam a manter a temperatura da terra bastante estável. Por outro lado, as massas de terra aquecem e resfriam mais rápido. Quando combinadas com a temperatura estável dos corpos d’água, isso é bom. Significa que diferentes partes da atmosfera são aquecidas diferentemente, o que gera o vento. Isso é essencial para manter o ar fresco.

Quando os líquidos evaporam, eles atraem o calor de seus arredores. Isso significa que podemos fazer uso do resfriamento: no suor. Uma parte essencial disso é o alto calor latente de vaporização da água. Isto é, precisa-se de muito mais energia para evaporar a água que muitos outros líquidos. Assim, precisamos transpirar comparativamente pouca água para o resfriamento; se suássemos qualquer outro líquido, a quantidade que precisaríamos seria enorme.

Tensão superficial

A água tem uma altíssima tensão superficial, a força que tenta manter a área superficial

Um clip apoiado sobre a água, evidenciando a tensão supercifial. Imagem wikipedia.org.

tão pequena quanto possível. É maior que a de um líquido viscoso, como o glicerol. A tensão superficial tende a formar bolhas e gotas esféricas, e é forte o bastante para suportar objetos leves, incluindo alguns insetos. Mais importante que isso, significa que compostos biológicos podem ser concentrados próximos à superfície, acelerando muitas reações biológicas importantes.

O poder da água

Embora a água pareça normalmente plácida, se grande quantidade dela for movimentada, ela pode mover blocos do tamanho de carros e esculpir canyons profundos, até mesmo cortando rocha sólida. Quando flui muito rapidamente, um processo especialmente destrutivo chamado cavitação ocorre.

Além disso, no nível químico, ela rapidamente quebra várias macromoléculas importantes nas células. Enquanto as células possuem muitos mecanismos engenhosos de reparo, o DNA não pode durar muito tempo na água fora de uma célula (5). Um recente artigo do periódico New Scientist também descreveu isso como uma “dor de cabeça” para os pesquisadores que trabalham com ideias evolucionistas sobre a origem da vida (6). Ela também mostrou seu viés materialista ao dizer que essas não eram “boas notícias”. Mas a verdadeira má notícia certamente é a fé na evolução (que todas as coisas se auto-criaram), o que passa por cima da ciência objetiva.

Super solvente

A água é uma das coisas mais próximas que temos de um “solvente universal”. Muitos minerais e vitaminas podem ser transportados através de um corpo depois de serem dissolvidos. Os íons de sódio e potássio dissolvidos são essenciais para os impulsos nervosos. A água também dissolve gases, como o oxigênio do ar, permitindo que animais aquáticos usem o oxigênio. A água, um importante componente do sangue (1), também dissolve gás carbônico, um produto tóxicoda produção de energia em todas as células, e o transporta aos pulmões, onde pode ser expirado (2).

Porém, um solvente totalmente universal seria inútil, porque nenhum recipiente poderia contê-lo! Por isso a água é repelida por compostos oleosos, e assim nossas células podem ter membranas feitas desses compostos. Muitas de nossas proteínas têm regiões parcialmente oleosas, que tendem a se ligar conjuntamente, repelidas pela água ao seu redor. Isso é parcialmente responsável por muitas e variadas formas de proteínas. Essas formas são essenciais para a performance de funções biológicas vitais.

Uma introspecção gelada

Uma propriedade vital e muito incomum da água é que ela se expande quando congela, ao contrário de muitas outras substâncias. É por isso que um iceberg flutua. De fato, a água normalmente se contrai quando é resfriada, até chegar aos 4oC, quando começa mais uma vez a se expandir. Isso significa que a água congelada é menos densa, e assim tende a flutuar. Isso é muito importante. Muitos líquidos expostos ao ar iriam resfriar, e o líquido gelado afundaria, forçando que mais líquido se eleve e seja resfriado pelo ar. Eventualmente todo o líquido perderia calor para o ar e congelaria, de cima a baixo, até o congelamento completo. Mas com a água, as regiões frias, sendo menos densas, ficam no topo, permitindo que as regiões mais quentes fiquem abaixo, evitando perda de calor para o ar. Ou seja, a superfície pode estar congelada, mas os peixes ainda podem viver nas águas mais profundas. Mas se a água fosse como outras substâncias, grandes corpos d’água, como os Grandes Lagos norte-americanos, seriam congelados, com efeitos terríveis sobre a vida na terra como um todo.

Você sabia?

–       A terra é 70% coberta de água. O oceano contém cerca de 1.370 milhões de quilômetros cúbicos de água. A quantidade total de chuva caindo nos continentes por ano é cerca de 110.300 quilômetros cúbicos.

–      Somente 1% da água do mundo está disponível para o consumo humano. Aproximadamente 97% é salgada demais e 2% é gelo. Esses 2% ainda são o equivalente a atordoantes 29 milhões de quilômetros cúbicos de água, confinadas às vastas calotas polares e geleiras.

–       A Austrália é o continente habitado mais seco do mundo, tendo o menor escoamento e 70% deserto.

–       São necessários cerca de 150.000 litros de água para produzir um carro de família.

–       Apenas 1% da água que se usa em uma casa é potável. O resto vai para gramado, chuveiros etc.

–       Um vaso sanitário jorracerca de 150 litros de água por dia.

–      Uma torneira jorrando continuamente desperdiça600 litros de água por dia. Se estiver pingando (uma gota por segundo) usa 30 litros por dia.

–       A cobertura vegetal reduz a evaporação em 75%

–       Um sprinkler médio de jardim usa 1000 litros de água por hora.

–     A água naturalmente tem dissolvidos em si pequenas quantidades de sais minerais, o que lhe dá sabor. A água pura (destilada) é insípida.

(Essas são médias para uma casa de família, mas variam dependendo dos hábitos pessoais e do projeto de engenharia da casa.)

Por que a água é única? 

A menor parte da água é a molécula de água. Isso compreende dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio, em uma forma de “V”, com um ângulo de 104o. Ela é polar, isto é, o átomo de oxigênio tem uma carga elétrica negativa enquanto que os dois átomos de hidrogênio são positivos. É por isso que a água dissolve tantas coisas, como o sal, que também tem átomos carregados eletricamente; e também é por isso que a água não dissolve lipídeos, que têm moléculas não carregadas.

Ademais, a molécula está fortemente ligada a outras moléculas de água pelas ligações ou pontes de hidrogênio. Essas ligações são dez vezes mais fracas que as típicas ligações químicas, mas fortes o bastante para tornar a água líquida à temperatura ambiente, enquanto que um composto similar, o sulfeto de hidrogênio, carente das pontes (ou ligações) de hidrogênio, é um gás. As ligações de hidrogênio também são responsáveis pela alta tensão superficial da água e pelo calor específico e latente.

A forma da molécula e as pontes de hidrogênio dão ao gelo uma estrutura hexagonal (de seis lados) muito aberta, o que é belamente ilustrado pela imensa variedade de flocos de neve. Essa estrutura ocupa muito espaço, mas colapsa quando derrete, pois a água líquida é mais densa. Por isso o gelo flutua. Pesquisas recentes mostram que as moléculas de água formam aglomerações no líquido, em especial uma estrutura em forma de jaula com seis moléculas (7). Isso é responsável por muitas das propriedades singulares da água.

Outras pesquisas recentes mostram que provavelmente há dois tipos de pontes de hidrogênio na água, uma cerca de duas vezes mais forte que a outra (7). Isso poderia explicar por que a água é amplamente líquida. O derretimento quebra apenas as ligações mais fracas, enquanto que a fervura deve quebrar as mais fortes também. Essa pesquisa também mostra que a mudança de ligações fortes para fracas requer certas temperaturas, uma delas sendo 37oC. Esta é nossa temperatura corporal, o que sugere que esta é uma das tão intrincadas características projetadas que possuímos.

Água, Bíblia e Ciência

Há pelo menos duas referências bíblicas sobre a água que mostram que a Bíblia antecipou em muito a ciência moderna. Uma é a referência ao ciclo da água – evaporação, nuvens, chuva:

“Como Deus é grande! Ultrapassa o nosso entendimento! Não há como calcular os anos da sua existência. Ele atrai as gotas de água, que se dissolvem e descem como chuva para os regatos; as nuvens as despejam em aguaceiros sobre a humanidade.” (Jó 36: 26-28)

A outra é a menção, no Salmo 8: 8, das “veredas dos mares”. O pioneiro da oceanografia, Matthew Fontaine Maury (1806-1873) foi levado, por este versículo, a traçar as correntes marítimas (8). Como Maury apontou, “A Bíblia é [a] autoridade em tudo o que toca” – não apenas doutrina, mas ciência e história também”. Seu trabalho revolucionou a navegação, por encurtar drasticamente os tempos de viagem.

Maury deu glória a Deus por suas descobertas. E nós deveríamos fazer o mesmo, por todas as maravilhas da água, sendo gratos a Ele por seus muitos usos.

Referências

(1) Mas o sangue é singular— quimicamente, é muito diferente para ter evoluído da água do mar, apesar da afirmação do verbete “sangue”, da Encyclopædia Britannica (15a. edição, 1992) 2:290—veja Don Batten, Red-blooded evidence, Creation 19(2):24–25, março-maio1997.

(2) Na verdade, apenas 5% do CO2 é transportado nessa forma em solução. 88% é na forma de um íon bicarbonato (HCO3-), um tampão de pH que ajuda a manter nosso pH (o nível de acidez) constante. Parte do CO2 liga-se à hemoglobina no sangue, formando carbamato. Veja ‘Respiration and Respiratory Systems’, Encyclopædia Britannica (15a. edição, 1992) 26:742.

(3) Essa estimativa foi calculada do diagrama de fase da água em P.W. Atkins, Physical Chemistry (Oxford University Press, 2a. edição, 1982), p. 193. O ponto de fusão é 273,15K a 1 atm; a temperatura do ponto triplo e a pressão são de 273,16K e 0.006 atm. Portanto a inclinação da linha de fusão (dp/dTm) é de (0,006–1) atm/(273.16–273.15) K = -99,4 atm/K.

(4) D. Kestenbaum, New Scientist 152(2061/2):19, 21 a 28 dezembro 1996; C. Seife, Science 274(5295):2012, 20 dezembro 1996.

(5) T. Lindahl, Instability and decay of the primary structure of DNA, Nature 362(6422):709–715, 1993.

(6) R. Matthews, Wacky Water, New Scientist 154(2087):40–43, 21 junho 1997.

(7) R. Matthews, Ref. 6.

(8) Veja Ann Lamont, 21 Great Scientists who Believed the Bible, Creation Science Foundation, Australia, 1995, pp. 120–131.

*Jonathan Sarfati possui, pela Victoria University of Wellington, um bacharelado em química (B.Sc. (Hons.)), e um doutorado (Ph.D.) em Físico-química, além de ter diversos artigos como autor e co-autor, e vários livros publicados; também já foi campeão de xadrez na Nova Zelândia. Atualmente, é co-editor da revista Creation e escreve artigos técnicos para o periódico criacionista Journal of Creation.