El agua: la cosa más rara del universo
Para observar una de las cosas más extrañas del universo, no tenemos que recorrer años luz ni adentrarnos en lugares inhóspitos armados de coraje. Sólo basta con abrir un grifo…
El agua es una de las moléculas más abundantes del universo. No tiene olor, color ni sabor, pero no sólo eso hace que sea una de las sustancias más enigmáticas de la naturaleza.
Este compuesto, integrado por dos elementos (hidrógeno y oxígeno), se puede hallar en planetas, cometas, lunas, estrellas y en cualquier lugar que te imagines de nuestra galaxia, la Vía Láctea, o en otras. Es lo que le dio forma a nuestro planeta, y sin ella no existiría la vida, pero que no valoramos lo suficiente.
Es que estamos tan acostumbrados a ella, que ya hemos perdido nuestra capacidad de asombro al analizar su comportamiento, que rompe las reglas de la física y la química conocidas.
El agua no debería ser líquida
¡Sí! Lo menos sorprendente del agua resulta ser lo más extraño: ¡el agua a temperatura ambiente debería ser un gas!
El agua debería ser un gas fundamentalmente porque este compuesto químico inorgánico está formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno: H2O. Tanto el hidrógeno como el oxígeno son gases a presión y temperatura ambiente, pero están en estado líquido sólo si se encuentran a muy baja temperatura (aproximadamente a -183 ºC el oxígeno, y -253 ºC el hidrógeno)
Sin embargo, la temperatura de ebullición del agua es 100ºC.
El oxígeno, que tiene una temperatura de ebullición de apenas por encima de los -183 ºC, encabeza un grupo de la tabla periódica formado por otros elementos con los que comparte propiedades, como el azufre (S), el selenio (Se) o el teluro (Te).
Si en la fórmula del agua reemplazamos el oxígeno por esos otros elementos, el compuesto herviría entre los -62 ºC y los -4 ºC, por lo que el agua debería hervir por debajo de los -80 ºC. Y si hacemos esta analogía con el punto de congelación, el agua debería solidificarse a unos -100 ºC.
El hielo debería hundirse, no flotar
Todos sabemos que cuando un cuerpo es calentado se expande, y cuando se enfría se contrae. Por ello la Torre Eiffel es unos centímetros más alta en verano que en invierno. A esto lo llamamos dilatación o contracción térmica.
Pues bien: el agua, la única sustancia que se puede hallar de modo natural en los tres estados de la materia en nuestro planeta, tiene un comportamiento anómalo ante los cambios de temperatura. Si una sustancia es calentada, disminuye su densidad mientras que si es enfriada, la aumenta.
En el caso del agua, como con cualquier otra sustancia, su densidad aumenta si se enfría. Hasta aquí todo bien. Pero por debajo de los 4 ºC su comportamiento es una aberración: a medida que se enfría, su volumen aumenta, por lo que la densidad disminuye y, por consecuencia, el agua congelada es menos densa que el agua líquida... y ¡flota!
Y afortunadamente esto es así.
¿Pensemos sólo qué pasaría en nuestro planeta si el agua congelada se hundiera como indican las reglas de la física para cualquier otra sustancia (menos para el agua)? En los mares polares, al llegar el invierno el agua superficial se congela. Pero por esta aberración no se hunde, sino que flota generando una capa que aísla al agua de las temperaturas del exterior, lo que permite que la totalidad del agua no se congele y las plantas y animales acuáticos puedan sobrevivir. Si el hielo se hundiera, caería al fondo y se iría acumulando, congelando por completo el mar.
Este proceso en las glaciaciones, hubiese significado el fin de la vida en nuestro planeta.
Y la lista sigue…
Durante siglos, el agua ha deslumbrado a pensadores y científicos. No sólo por su significado cultural o religioso, también por su uso en la medicina tradicional (hidroterapia, termalismo), la alternativa (como la homeopatía), y por otras propiedades.
El agua es un solvente universal, dio forma a nuestro planeta por medio de la erosión. Sirve como lubricante (responsable de resbalones en suelos mojados), y al mismo tiempo es un gran adherente (prueben de despegar dos vidrios mojados). Su tensión superficial nos permite ver gotas de rocío sobre sus hojas, o insectos acuáticos deslizarse sobre su superficie y es sólo superada por la del mercurio.
Y algo que les puede ayudar en verano si se quedan cortos de hielo: si a la cubetera le agregan agua caliente en lugar de fría, el hielo se hará más rápido. Es el llamado efecto Mpemba, estudiado por Aristóteles hace más de 2.000 años.
El efecto Mpemba se llama así en honor a un estudiante de Tanzania, Erasto Mpemba quien en 1963 descubrió en una clase de cocina, que el agua caliente se congelaba antes que el agua fría... bajo ciertas condiciones. Desde entonces la ciencia de todo el mundo ha tratado de hallar una explicación satisfactoria a este efecto.
Así que, quien sabe... alguno de nosotros puede descubrir alguna nueva anomalía del agua, y quizás inmortalizar nuestro apellido, como Erasto.