El agua, esa extraña molécula

El 71% de la superficie de nuestro planeta está cubierto de ella, pese a ello, representa tan sólo el 0.025% de la masa total Tierra. Creo que hemos visto muchas veces la siguiente imagen, en la que se representa a escala qué tamaño tendría una esfera de agua que recogiera absolutamente toda el agua de la Tierra (estimado en 1.260.000.000.000.000.000.000 litros). Tendría 1390 kilómetros de radio. Al lado está representada la atmósfera compactada en una esfera de 2000 km de diámetro con la densidad del aire a nivel del mar.

Es un 80% de nuestro cuerpo y podemos afirmar que sin ella, no existiría la vida. Sin embargo, no deja de ser una molécula extraña y sorprendente por sus propiedades físicas y químicas. En la Tierra, la podemos encontrar en los tres estados de agregación: sólida (en los polos y glaciares), líquida (en los ríos y océanos) y vapor (en las nubes).

Era uno de los elementos aristotélicos, y no fue hasta 1782 que Henry Cavendish (famoso por su experimento de la balanza de torsión que ayudó a medir por primera vez la constante de gravitación universal) que se descubrió que era una molécula, .

Es incolora, inolora e insípida aunque el agua pura tiene un ligero color azul  según demuestran los análisis espectrográficos . El espectro de absorción del agua está centrado principalmente en el ultravioleta, lo cual permite sobrevivir a las plantas acuáticas del fondo ya que actúa como filtro.

Pero lo que hace al agua realmente extraña es el fenómeno llamado dilatación anómala: entre 0ºC y 4ºC aumenta la densidad del agua. La fase sólida es menos densa, y a partir de 4 grados, disminuye de nuevo la densidad. Es decir, la fase sólida es menos densa que la líquida y por lo tanto, flota. Esto tiene un papel fundamental en la
vida de los océanos, lagos y ríos.

Cuando llega el invierno, el aire tan frío hace que las moléculas de agua en la interfase comiencen a pasar a estado sólido. Como el agua entre 0ºC y 4ºC es más densa se hundirá. Es una situación muy extraña en la que el calor en lugar de ascender, desciende. Pero gracias a esto, el agua está más fría en la superficie que se está congelando que en el fondo. Y cuando toda la superficie del lago esté congelada, entonces la menor temperatura que tendrá el lago serán los 0ºC de la superficie, la capa inferior del hielo. Tal y como ocurre con los iglúes de los esquimales, ya que el hielo es un excelente aislante térmico. De esta manera, la vida podrá continuar en el interior del lago hasta la primavera.

En la siguiente figura vemos un diagrama de fases.

Es una representación de presión vs. temperatura y las curvas que se dibujan son los puntos en los que se produce un cambio de fase. Es decir, en esas condiciones de presión y temperatura, coexisten ambos estados en equilibrio. Pues bien, la curva que separa el sólido del líquido (llamada curva de fusión) aunque está exagerada en la imagen, está tumbada levemente hacia la izquierda. Esto significa que si estamos a una temperatura constante y elevamos la presión el agua ¡pasa a licuarse!

Intuitivamente tenderíamos a pensar que se produjera lo contrario como ocurre con la mayoría de las sustancias, a fin de cuentas en el sólido las partículas han perdido la poca movilidad que tenían en el líquido, por lo que uno tendería a pensar que cuanto más lo compactamos, más difícil tienen para moverse y eventualmente pasaría a solidificarse. Pero en el agua no es así.

Y esto nos permite, por ejemplo, patinar en el hielo. Las cuchillas lo que hacen es concentrar nuestro peso sobre su filo, es decir, aumenta la presión enormemente. Entonces, funden el agua bajo nuestros pies y nos deslizamos realmente sobre agua líquida. Por eso de vez en cuando tienen que pulir las pistas de patinaje.

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