Nước là một trong những hợp chất cơ bản và phổ biến nhất trên Trái Đất, nhưng đến nay, các nhà khoa học mới chỉ giải mã được một phần nhỏ trong rất nhiều đặc tính kỳ lạ của nước.

Điển hình là: các nhà nghiên cứu mới đây đã phát hiện ra nước không chỉ tồn tại ở một, mà là hai dạng chất lỏng khác nhau, mỗi dạng đều có sự khác nhau lớn về cấu trúc và mật độ phân tử.

Sử dụng tia X để nghiên cứu những chi tiết chưa từng được biết đến của H2O, các nhà vật lý từ Đại học Stockholm ở Thuỵ Điển đã cung cấp bằng chứng cho thấy nước lỏng mà chúng ta biết không chỉ ở một dạng duy nhất, thực tế nước luân chuyển giữa hai dạng – mật độ cao và thấp.

“Những kết quả mới đã ủng hộ mạnh mẽ đối với quan điểm cho rằng nước ở nhiệt độ phòng không thể quyết định nó nên ở dạng nào, mật độ cao hay thấp, dẫn đến sự dao động giữa hai dạng này”, Lars GM Pettersson, một trong các nhà nghiên cứu. “Tóm lại: Nước không phải là một chất lỏng phức tạp, mà là hai dạng chất lỏng đơn giản nhưng có một mối quan hệ phức tạp.”

Phần lớn chúng ta đều được dạy rằng nước tồn tại ở ba dạng chính: nước lỏng, nước đóng băng và hơi nước. Nhưng nó không đơn giản đến thế, nước còn có thể tồn tại trong một trạng thái tương tự plasma, và thậm chí là ở ba dạng cơ bản của nước, chúng cũng kỳ quái hơn bạn tưởng tượng.

Ví dụ, ngoại trừ Thuỷ Ngân, nước là chất lỏng có độ căng bề mặt cao lớn nhất, và không giống như hầu hết các chất khác, nước nở ra khi nó đóng băng. Chúng cũng giảm kích thước phân tử khi được đun sôi, và nhiệt độ sôi của nước cũng rất đáng ngạc nhiên đối với trọng lượng phân tử nhỏ như vậy.

Trong thực tế, các nhà khoa học đã phát hiện 70 đặc tính của nước lỏng mà hoàn toàn “độc và lạ” so với những chất lỏng khác mà chúng ta biết.

Một vấn đề kỳ lạ đã được tranh cãi từ lâu rằng liệu có nhiều hơn một dạng của nước lỏng hay không? Ý tưởng này được dựa trên thực tế rằng các nhà nghiên cứu đã biết đến việc băng đá có thể tồn tại ở hai dạng khác nhau là mật độ cao và mật độ thấp.

Chúng ta đang không nói đến băng đá trong tủ lạnh nhà bạn, bởi đó được biết đến là dạng băng tinh thể, được tạo thành từ những phân tử riêng lẻ có mật độ cao, xếp thành những hàng dài với một mẫu lặp đi lặp lại.

Nhưng băng cũng tồn tại ở dạng khác được gọi là băng vô định hình, các phân tử trong loại băng này hỗn loạn hơn. Mặc dù không phải là điều mà chúng ta quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày, nhưng băng vô định hình lại là dạng nước rắn được tìm thấy trong khắp Vũ trụ, và nó có có thể dịch chuyển qua lại giữa hai dạng mật độ cao và mật độ thấp.

Bởi vì điều này, các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng có thể nước lỏng cũng có tính chất tương tự. Nhưng mãi cho đến nay, chưa ai có thể nghiên cứu sự thay đổi phân tử đủ chi tiết để tìm hiểu điều gì thực sự đang diễn ra.

Nghiên cứu mới đây đã sử dụng hai loại hình ảnh X-quang để theo dõi sự di chuyển và khoảng cách giữa các phân tử nước khi chúng chuyển từ trạng thái vô định hình sang dạng lỏng nhớt và một số dạng khác. Những gì họ thấy là bằng chứng về hai dạng lỏng khác nhau của nước.

Tât nhiên, đây mới chỉ dừng lại ở nghiên cứu, và các nhóm độc lập khác giờ đây sẽ cần phải xác minh trước khi điều này được viết vào sách giáo khoa.

Chi tiết nghiên cứu được công bố tại đây.

Tham khảo Sciencealert