Incolora, inodora e insípida
Si hay magia en este planeta, está contenida en el agua, Loran Eisely, antropólogo
Me parece que este mes he puesto fácil el adivinar a priori el tema. A los que ya hemos franqueado una cierta edad (mejor no indagar cuál sería ese límite) el título está prácticamente cincelado en los surcos de nuestro cerebro -o quizás sea en las circunvoluciones-, ignoro si fue a fuerza de repetirlo como un mantra o simplemente por la simpleza y el ritmo de la expresión, que tal vez hoy adquiriría la categoría de eslogan.
Sí, voy a escribir sobre el agua, la sustancia más importante y al mismo tiempo más extraña de nuestro planeta, imprescindible para multitud de procesos físicos, químicos y biológicos y que influye en todas los niveles de la actividad humana. Su estudio implica a numerosas áreas del saber como física, química, biología, geografía, ingeniería, sociología, ecología, derecho… Sería absolutamente imprescindible que todos los profesionales implicados en dicho estudio conociesen y comprendieran las propiedades del agua para que su gestión fuese lo más eficaz y racional posible. Pero normalmente el conocimiento y la comprensión se convierten en poco más que una simple quimera.
Con ramificaciones en tantos campos la información sobre el agua es mucha, abarcando demasiadas áreas para desarrollar en un solo artículo. Así que en este quiero centrarme en los aspectos físicos y químicos del agua principalmente. Pero prometo que en fechas no muy lejanas me dedicaré a completarlo. Vamos allá, comencemos.
La fórmula química de su molécula es posiblemente la más célebre, independientemente de los conocimientos científicos de la gente: H20. Antiguamente se pensaba que constituía un solo elemento químico y no fue hasta casi finales XVIII (¡siempre me topo con mi amado siglo de las luces!) -1778- cuando Lavoisier demostró que estaba formada por oxígeno e hidrógeno, y unos años después, en 1804, Gay-Lussac y Humboldt demostraron la consabida fórmula exacta. Me voy a entretener especialmente en esta molécula pues de su singular configuración se derivan todas las propiedades del agua y la hacen imprescindible para la vida de nuestro planeta.
Como antes indiqué se compone de dos átomos de hidrógeno por uno de oxígeno, una estructura muy simple pero que hoy en día aún se desconoce la totalidad de las características que la hacen tan compleja y especial. Cada átomo de hidrógeno se encuentra unido al oxígeno por medio de un par de electrones mediante enlaces covalentes. Estos enlaces proporcionan una atracción muy fuerte, constituyendo moléculas muy estables y además las mantienen unidas.
Una molécula de agua tiene dos pares de electrones compartidos por dos enlaces covalentes simples.
Si su distribución fuese bidimensional, el ángulo entre ellos sería de 90º o de 180º. Su estructura molecular es tetraédrica y si el tetraedro fuese regular los ángulos serían de 109,5º. Pero no, no es regular; el átomo de oxígeno ocupa el centro del tetraedro y los dos átomos de hidrógeno ocupan cada uno de los dos vértices, y los dos vértices restantes albergan los dos pares de electrones de oxígeno que no forman parte de los enlaces covalentes, constituyendo dos nubes de electrones. Esta configuración tridimensional da como resultado un tetraedro ligeramente irregular, con un ángulo de 104,5° entre los dos enlaces covalentes que unen el átomo de oxígeno con los dos átomos de hidrógeno.
El oxígeno además es un átomo electronegativo (amante de los electrones), a diferencia del hidrógeno. Esto provoca que en la molécula de agua exista una distribución irregular de la densidad electrónica, existiendo una carga parcial negativa cerca del átomo de oxígeno y una carga parcial positiva cerca de los átomos de hidrógeno. Una atracción electrostática entre la carga parcial positiva cercana a los átomos de hidrógeno y la carga parcial negativa cercana al oxígeno da lugar a un enlace por puente de hidrógeno. Cada molécula de agua puede ceder hasta dos hidrógenos y aceptar otros dos, de nuevo en una estructura tetraédrica.
Estos puentes de hidrógeno son los causantes de muchas de las propiedades singulares y exclusivas del agua. El hielo flota porque los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas de agua más separadas en el agua sólida que en el agua líquida, que tiene un puente menos por cada molécula. El alto calor de vaporización, la fuerte tensión superficial, un calor específico alto y el hecho de ser casi el disolvente universal también son debidos a la polaridad del agua y a su capacidad de formar puentes de hidrógeno. El efecto hidrofóbico -particularmente importante en la formación de membranas celulares- o la exclusión de compuestos que contienen carbono e hidrógeno (sustancias no polares) es otra de las propiedades únicas del agua causadas por los enlaces de hidrógeno. La mejor descripción que puede darse de este efecto es que el agua arrincona a las moléculas no polares, manteniéndolas juntas.
Resumiendo, las propiedades principales del agua serían:
- Es la única sustancia que se puede encontrar en los tres estados de la materia (líquido, sólido y gaseoso) de forma natural en la Tierra
- Es incolora, inodora e insípida en estado puro
- Es un conductor eléctrico cuando tiene iones disueltos en ella y prácticamente un aislante eléctrico en estado puro
- Posee una elevada tensión superficial por la diferencia que existe entre las fuerzas de atracción que hay en el interior del líquido y en la superficie, lo que provoca una acumulación de moléculas en la superficie, formando una delgada película que opone gran resistencia a romperse
- Es sumamente adhesiva (atracción de moléculas de su mismo tipo u de otro) potenciando la capilaridad, que las plantas utilizan para la ascensión de la sabia bruta desde las raíces hasta las hojas
- Tiene una densidad muy constante, pero al bajar la temperatura, a diferencia de otros líquidos, su densidad disminuye cuando pasa al estado sólido
- Posee un elevado punto de fusión y de ebullición, muy superiores a los hidruros no metálicos de los elementos similares al oxígeno y ello se debe a la enorme capacidad de absorber mucho calor antes de que suba su temperatura (alto índice de calor específico)
Y en este preciso punto detengo mi discurso sobre tan hermosa sustancia. Me quedan muchas cosas por contar: origen, funciones, tipos, utilidades, beneficios, importancia, ciclo… pero eso ya pertenece al terreno del futuro. Y me ha parecido que para entenderlos era imprescindible conocer un poco sobre las peculiaridades que el agua encierra en sus moléculas.
Nos vemos de nuevo en octubre. Cuidaros, por favor.
Fuentes y Referencias – Aqua.org, Aula Virtual Biología, BBVA-Open Mind (Javier Yanes, Neil Larsen), Concepto.de, Dr. Víctor M Ponce, Ecología Verde (Josefina Bordino), Elsevier-Offarm (María José González Corbella), Fundación Aquae, iAgua (Alberto Valdivielso), National Geographic (Héctor Rodríguez), Responsabilidad Social.net, Significados.com (Ana Zita Fernandes), Tomás Moro.ec, UnComo (Brian Calvo Sánchez), UNED, Universidad de Valencia, Víctor M. Ponce (J. A. Aguilera Mochón), Wikipedia
