Op het wereldwijde web zijn nogal wat afwijkende fasediagrammen van water te vinden (afb: Wiki Commons)

Ondanks dat het watermolecuul maar uit drie atomen bestaat, is water een vreemd goedje met allerlei afwijkende eigenschappen. Nu schijnt vloeibaar water nog eens in twee vormen voor te komen, zo melden onderzoekers van het Duitse instituut Desy in Hamburg. Dat gebeurt dan wel bij zeer lage temperaturen, wat op zich weer zeer opmerkelijk is. Er schijnen ook meer dan tien verschillende kristalvormen van water te zijn. Ook schijnt er amorf, dat wil zeggen ‘kristalloos’, ijs te zijn

De Desy-onderzoekers hadden samen met collega’s uit Zweden, Oostenrijk en de VS amorf ijs onderzocht. Amorf ijs lijkt qua structuur op glas. Amorf ijs kent twee vormen: een hoge- en een lagedichtheidsvariant. De hogedichtheidsvorm heeft een kwart hogere soortelijke massa dan de lagedichtheidsvorm. Bij ons in het aardse komen die amorfe ijsvarianten niet voor, maar wel in grote hoeveelheden in ons zonnestelsel.
Al langer vroegen onderzoekers zich af of die afwijkende vormen ook niet in vloeibaar water voorkomen. Metingen om daar achter te komen waren echter ingewikkeld. “Zelfs als vloebaar water beide varianten heeft, dan mengen die voortdurend”, zegt Desy-onderzoeker Felix Lehmkühler. Het was moeilijk die vormen te scheiden, aangezien ze ook in elkaar overgaan.

Nu schijnt het dus wel gelukt te zijn met behulp van röntgenstralen. De onderzoekers gingen uit van zeer koud amorf ijs, dat ze langzaam verwarmden. Tussen de -150 en -140°C zagen ze hoe het hogedichtheidsijs overging in lagedichtheidsijs. Die verandering verliep, zo bleek, via de vloeibare fase: hogedichtheidsijs veranderde in hogedichtheidswater  en vervolgens in lagedichtheidswater (en daarna weer in lagedichtheidsijs). Ik zou dat eens te meer een teken van de ‘gekte’ van water willen noemen.

Stroperig

Het diepgekoelde water bleek zo stroperig (visceus), dat de ene vorm slechts traag in de andere overging en vermengde. Alleen zo konden de onderzoekers met behulp van röntgenstraling beide vormen onderscheiden.
Voor ons leven heeft die ontdekking geen enkele betekenis, maar wel voor het begrip van het fenomeen water. Zoals gezegd onderscheidt water zich van andere stoffen door zijn vele afwijkingen. De bekendste is de dichtheidsanomalie: bevroren water is lichter dan vloeibaar water. Daardoor drijft ijs op water en kunnen we schaatsen (mits de temperaturen laag genoeg zijn en dat wordt met de aardopwarming steeds zeldzamer in onze contreien).
Als volgende onderzoeksdoel willen de wetenschappers er achter zien te komen of beide vormen ook bij kamertemperatuur bestaan. Dat is niet uitgesloten.

Bron: der Spiegel