{"id":17767,"date":"2019-07-17T15:15:23","date_gmt":"2019-07-17T15:15:23","guid":{"rendered":"https:\/\/moir.org.co\/web\/?p=17767"},"modified":"2019-07-17T15:15:23","modified_gmt":"2019-07-17T15:15:23","slug":"el-agua-el-liquido-mas-extrano-del-universo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/moir.com.co\/web\/el-agua-el-liquido-mas-extrano-del-universo\/","title":{"rendered":"El agua, el l\u00edquido m\u00e1s extra\u00f1o del universo"},"content":{"rendered":"<p><strong>Javier Yanes, Ventana al Conocimiento, 1 de julio de 2019<\/strong><\/p>\n<p><em>\u201cEl agua siempre fue m\u00e1s feliz en la paz del hielo, aunque recuerda con nostalgia la turbulencia de su liquidez. Pero lo que m\u00e1s ans\u00eda es la libertad de evaporarse al cielo\u201d.<\/em><\/p>\n<p><em>Paulo Mu\u00f1oz Ibarra<\/em><\/p>\n<p>Si los cubitos de hielo se hundieran en lugar de flotar, no nos causar\u00eda un gran trastorno; solo habr\u00eda que remover la bebida de vez en cuando para que la parte superior se enfriara. Salvo por el hecho de que no habr\u00eda bebida que remover ni nadie para hacerlo, porque no existir\u00eda la vida en la Tierra. O, al menos, los humanos no estar\u00edamos aqu\u00ed.<\/p>\n<p>La flotaci\u00f3n del hielo es una de las rarezas del agua, una sustancia tan familiar que nos parece corriente, pero que no tiene nada de ordinario. Tan diferentes son sus propiedades de lo que cabr\u00eda esperar de su composici\u00f3n qu\u00edmica, que comprender c\u00f3mo su estructura microsc\u00f3pica causa un comportamiento tan singular es algo que\u00a0\u201cse ha discutido intensamente durante m\u00e1s de 100 a\u00f1os y todav\u00eda no se ha resuelto\u201d, como escrib\u00edan en una reciente revisi\u00f3n los f\u00edsicos Lars Pettersson y Anders Nilsson, de la Universidad de Estocolmo (Suecia), y Richard Henchman, de la Universidad de Manchester (Reino Unido).<\/p>\n<p>SU CRUCIAL PAPEL BIOQU\u00cdMICO<\/p>\n<p>Todo estudiante sabe que las sustancias se contraen al enfriarse y se dilatan al calentarse, lo que permiti\u00f3 la invenci\u00f3n del term\u00f3metro. Tambi\u00e9n el agua caliente reduce su volumen al enfriarse. Pero por debajo de los 4 \u00b0C, ocurre algo extraordinario: comienza de nuevo a dilatarse, como sabe todo el que ha congelado una botella demasiado llena. El resultado es que el hielo es menos denso que el agua l\u00edquida y por ello flota, un fen\u00f3meno que ya interes\u00f3 a Galileo Galilei, cuando en 1612 razonaba que\u00a0\u201cel hielo deber\u00eda ser m\u00e1s bien agua rarificada que condensada\u201d.<\/p>\n<p>Pero \u00bfqu\u00e9 ocurrir\u00eda de no ser as\u00ed? En los oc\u00e9anos, lagos y r\u00edos, la capa flotante de hielo que se forma en invierno impide que escape el calor, manteniendo en estado l\u00edquido el agua que yace debajo. Si el hielo cayera al fondo, continuar\u00eda form\u00e1ndose m\u00e1s cantidad hasta que todo se convirtiera en una gran masa s\u00f3lida; el calor de la superficie solo lograr\u00eda fundir una delgada capa superior, lo que habr\u00eda imposibilitado la evoluci\u00f3n de la vida compleja como hoy la conocemos. Adem\u00e1s del papel bioqu\u00edmico crucial del agua, la biolog\u00eda, la geolog\u00eda y la din\u00e1mica de los oc\u00e9anos fueron fundamentales para hacer de la Tierra un planeta habitable.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>No es ni mucho menos la \u00fanica propiedad inusual del agua. Por su f\u00f3rmula qu\u00edmica, como \u00f3xido de hidr\u00f3geno (H2O), deber\u00eda seguir la pauta que marcan el sulfuro de hidr\u00f3geno (H2S), seleniuro de hidr\u00f3geno (H2Se) o telururo de hidr\u00f3geno (H2Te), compuestos similares con los elementos que siguen al ox\u00edgeno en su grupo de la tabla peri\u00f3dica. Si as\u00ed fuera, el agua deber\u00eda hervir por debajo de -80 \u00b0C y congelarse hacia -100 \u00b0C. Por suerte para la vida terrestre, sabemos que no es as\u00ed; de hecho, su congelaci\u00f3n a 0 \u00b0C y su ebullici\u00f3n a 100 \u00b0C \u2014a nuestra presi\u00f3n atmosf\u00e9rica normal\u2014 no solo le confieren una amplia franja de temperaturas en estado l\u00edquido, sino que la convierten en la \u00fanica sustancia que en las condiciones habitables de la Tierra puede encontrarse en forma s\u00f3lida, l\u00edquida y gaseosa.<\/p>\n<p>UN RARO FEN\u00d3MENO F\u00cdSICO-QU\u00cdMICO<\/p>\n<p>De lo anterior puede intuirse que las propiedades aberrantes del agua son, como confirma a OpenMind el qu\u00edmico Martin Chaplin, profesor em\u00e9rito de la London South Bank University, \u201ctotalmente responsables\u201d de la existencia de la vida en la Tierra. De hecho, a\u00f1ade Nilsson, curiosamente \u201cparece que el agua se vuelve an\u00f3mala a las temperaturas a las que normalmente existe la vida\u201d. Pero \u00bfa qu\u00e9 clase de raro fen\u00f3meno f\u00edsico-qu\u00edmico debemos agradecer nuestra existencia? Seg\u00fan Chaplin, \u201chay varias explicaciones, pero ninguna de ellas ha demostrado ser concluyente o plenamente inclusiva\u201d. En su origen est\u00e1n las peculiares caracter\u00edsticas del ox\u00edgeno, uno de los elementos m\u00e1s electronegativos de la tabla peri\u00f3dica. Al combinarse con el hidr\u00f3geno atrae los electrones hacia s\u00ed con tal fuerza que la mol\u00e9cula de agua, aunque el\u00e9ctricamente neutra en su conjunto, forma dos polos, negativo y positivo.<\/p>\n<p>Este car\u00e1cter dipolar del agua es clave, ya que le permite formar enlaces llamados de puente de hidr\u00f3geno. En comparaci\u00f3n con otros compuestos en apariencia similares, \u201cla formaci\u00f3n de puentes de hidr\u00f3geno en el agua es mucho m\u00e1s fuerte y m\u00e1s extensiva\u201d, dice Chaplin. Estos enlaces confieren al agua un comportamiento pegajoso que es responsable de su enorme tensi\u00f3n superficial \u2014la mayor en un l\u00edquido exceptuando el mercurio\u2014 y de que pueda actuar al mismo tiempo como lubricante y adhesivo entre superficies.<\/p>\n<p>INTENSOS DEBATES CIENT\u00cdFICOS<\/p>\n<p>Son las estructuras microsc\u00f3picas derivadas de estos enlaces, las cuales a su vez determinan las propiedades an\u00f3malas, las que a\u00fan mantienen a los cient\u00edficos inmersos en intensos debates. El hielo tiene una estructura estable tetra\u00e9drica, con una mol\u00e9cula de agua en el centro unida por puentes de hidr\u00f3geno a otras cuatro en los v\u00e9rtices. Este ordenamiento regular espacioso es el causante de la baja densidad del agua congelada. Sol\u00eda pensarse que, al pasar al estado l\u00edquido, esta estructura simplemente se volv\u00eda m\u00e1s din\u00e1mica, rompi\u00e9ndose y form\u00e1ndose puentes de hidr\u00f3geno a raz\u00f3n de un bill\u00f3n de veces por segundo, dando como resultado una masa m\u00e1s compacta.<\/p>\n<p>Pero en 2004 Nilsson, Pettersson y sus colaboradores descubrieron que en el agua l\u00edquida las mol\u00e9culas tienden a\u00a0abandonar la estructura tetra\u00e9drica y a formar solo dos puentes de hidr\u00f3geno. \u201cPropusimos que la estructura dominante est\u00e1 muy distorsionada\u201d, dice Nilsson. \u201cDesde entonces tambi\u00e9n hemos postulado que existen dos dominios estructurales fluctuantes, l\u00edquido de alta y de baja densidad\u201d. El modelo plantea que el agua l\u00edquida no forma una estructura homog\u00e9nea, sino que es\u00a0una mezcla de dos diferentes, una tetra\u00e9drica ligera y otra densa y desordenada que predomina a temperatura ambiente. Esta surge cuando el hielo se descongela, aumentando su densidad, pero por encima de 4 \u00b0C el aumento de la forma densa induce una repulsi\u00f3n entre las mol\u00e9culas que resulta en la dilataci\u00f3n t\u00e9rmica.<\/p>\n<p>As\u00ed, seg\u00fan el modelo de Nilsson y Pettersson, estas dos estructuras diferentes y r\u00e1pidamente cambiantes conviven en el mismo l\u00edquido en las condiciones ambientales terrestres. A temperaturas o presiones extremas, el agua adopta solo una de las dos configuraciones y se comporta como un l\u00edquido cualquiera, sin esas rarezas que hacen de ella el l\u00edquido m\u00e1s extra\u00f1o del universo y a las cuales debemos nuestra existencia.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Javier Yanes, Ventana al Conocimiento, 1 de julio de 2019 \u201cEl agua siempre fue m\u00e1s feliz en la paz del hielo, aunque recuerda con nostalgia la turbulencia de su liquidez. 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