Qual é a cor da água?

Uma das idéias mais populares sobre a cor da água é que esta é devida à reflexão da cor do céu. Mas esta explicação não justifica a imagem da Terra vista do espaço e o fato de continuarmos a ver azul a água numa piscina interior ou o mar em dias nublados em que o céu está branco ou acinzentado. Por outro lado, debaixo do mesmo céu azul, a cor da água tem tons diferentes consoante a profundidade, o que não pode ser explicado por reflexão.Outras explicações dizem que as cores da água são devidas ao mesmo fenômeno de dispersão que nos faz ver o céu azul ou devido a impurezas dissolvidas, por exemplo íons Cu2+. Embora quer a dispersão quer a presença de impurezas sejam importantes, o fator determinante da cor da água tem a ver com mais uma anomalia desta.

A superfície da água reflete muito pouca luz (cerca de 7%) o que ajuda a contribuir para o azul da água mas o mais relevante é o que acontece aos restantes 93% de luz incidente. Se existirem muitas partículas em suspensão ou bolhas de ar (como numa queda de água), a luz é dispersa em todas as direções por partículas que não absorvam no visível ou pelas bolhas e nós vemos a água branca. Se as partículas absorverem radiação visível, nós vemos a cor dessas partículas (como acontece, por exemplo, no rio Colorado no fundo do Grand Canyon que lembra café com leite). Nalguns casos, podem existir de fato «corantes» na água, como fito plâncton, que podem conferir em alguns casos colorações esverdeadas ou avermelhadas.

Mas o azul é intrínseco à água que é o único composto corado (com a exceção possível da amônia) devido a transições vibracionais que se deslocam para os limites do visível. Já vimos que uma espécie absorve radiação quando esta está em ressonância com essa espécie, isto é, a energia da radiação é igual à diferença de energia entre dois estados possíveis dessa espécie química. Mas estes estados não se restringem a estados eletrônicos porque não é apenas a energia eletrônica que está quantificada.

As moléculas vibram, isto é, os átomos não estão quietinhos nas posições de equilíbrio em que normalmente os representamos em figuras estáticas. Podemos decompor a vibração das moléculas como um todo nos chamados modos normais de vibração e essas vibrações (tal como as rotações, mas essa é outra história) estão quantificadas e podemos excitá-las fazendo incidir sobre as moléculas luz que esteja em ressonância com essas vibrações.Para todas as moléculas, com exceção da água, essa radiação cai exclusivamente na gama dos infra-vermelhos. As características únicas da água fazem com que esta exiba igualmente transições vibracionais no visível.

Se substituirmos o hidrogênio por deutério (um isótopo do hidrogênio, isto é, um hidrogênio com o dobro da massa) o espectro vibracional é deslocado para maiores comprimentos de onda e a água deuterada é incolor.Assim, a água absorve radiação no vermelho embora absorva pouco e seja necessário uma grande quantidade de água para lhe vermos a cor (um pouco como um vidro que parece incolor se tiver uma espessura pequena mas é corado quando numa placa de espessura maior). A uma profundidade de cerca de 8 metros já praticamente toda a luz vermelha foi absorvida.

Nós olhamos para e não através da água do mar e vêmo-la azul e por isso a dispersão da luz nas moléculas de água e em partículas em suspensão tem de fato um papel importante.Mas se a água é azul, porque razão é branca a neve? Bem a neve é branca pela mesma razão que a água que cai nas cataratas do Niagara é branca, devido à dispersão da luz, no caso da neve devido não só a dispersão no ar retido no interior mas igualmente nas miríades de cristais com diferentes orientações que a constituem.

Fonte: http://dererummundi.blogspot.com