Water kan, als het maar zuiver genoeg is, vloeibaar blijven tot het een temperatuur van -48°C bereikt, stellen Amerikaanse scheikundigen. Dat het uiteindelijk toch bevriest, komt door een structuurverandering in het water.
In zeer zuiver water is de onderlinge structuur van de moleculen bepalend voor de fase waarin het water zich bevindt, schrijft fysisch-scheikundige Valeria Molinera van de universiteit van Utah eind november in Nature. Gewoon kraanwater bevat allerlei onzuiverheden zoals mineralen, die als kristallisatiekernen functioneren. Wanneer de watertemperatuur rond het nulpunt ligt, vormen zich ijskristallen rondom die kernen. Omdat zeer zuiver water geen kristallisatiekernen bevat, bevriest het op een andere manier.
Naarmate de temperatuur van zeer zuiver water daalt, rangschikt een toenemend aantal watermoleculen zich in viervlakken, ofwel tetraëders, stelt Molinera. Die rangschikking verandert de structuur van de vloeistof langzaam richting een ijsstructuur. Bij een temperatuur van -41°C neemt het aandeel in tetraëders gerangschikte moleculen drastisch toe, waardoor het experimenteel moeilijk is vast te stellen wat de laagste temperatuur is waarbij zuiver water nog vloeibaar kan zijn. Met een computersimulatie berekenden Molinera en haar collega dat het uiterste vriespunt voor zuiver water bij -48°C ligt.
De utopie van schoon vliegen
Veel luchtvaartmaatschappijen bieden het tegenwoordig als optie aan: via een extra geldbedrag de CO2-uitstoot van de vlucht compenseren. Vlieg je ...
Molinera denkt dat de vindingen klimaatonderzoekers kunnen helpen om nauwkeuriger te voorspellen hoeveel water in de atmosfeer zich in de vloeibare dan wel vaste vorm bevindt. In wolken is bijvoorbeeld vloeibaar water van -40°C gemeten. Weten hoeveel water zicht in welke vorm bevindt is belangrijk, omdat ijs en water in de atmosfeer zonnestralen in verschillende mate absorberen.
Francien Yntema
