martes, 12 de abril de 2011

El agua

Probablemente, cuando hablamos de química, la mayoría de la gente, incluido un servidor, hay muy pocas cosas que podamos aportar. Es uno de esos grandes desconocidos para la generalidad del vulgo.

Hace un tiempo leí un libro llamado “La enciclopedia de la ignorancia” de Kathin Passig y Aleks Scholz donde habla de algunas de las cuestiones para las que la ciencia aún no ha encontrado respuesta. Y una de ellas, de la que os voy a hablar hoy, va sobre, seguramente, una de las pocas nociones químicas que todos, o casi todos, tenemos.

La composición del agua, al menos en estado puro, son dos átomos de hidrógeno asociados con uno de oxígeno. El hecho que el oxígeno posea ocho electrones y el hidrógeno solamente uno, hace que la molécula quede como un tronco grueso, el átomo de hidrógeno, con dos brazos, los átomos de hidrógeno y dos piernecitas, dos pares de electrones de oxígeno.

Esta caprichosa forma no tendría mayor trascendencia si no fuera por el hecho de que llena toda la tierra, está presente en cualquier lugar, moviéndose de un lado a otro. Se podrían decir muchas cosas del funcionamiento y particularidades que se conocen acerca del agua, pero prefiero concentrarme en algunas cosas que no se conocen.

Es muy curioso que el agua caliente se comporta de manera diferente que el agua fría. Es más, en muchas circunstancias el agua caliente se congela antes que el agua fría, esto se conoce como efecto Mpemba. Pero el tema es que no siempre es así, de hecho, lo lógico sería que no fuera así nunca. Pero esta es la magia del agua, es completamente caprichosa y “poco de fiar”. Hay muchas teorías acerca de este hecho, pero hasta ahora ninguna explica de una manera satisfactoria y al cien por cien el porqué de este extraño efecto.

Otro caso es la razón por la que el hielo es tan sumamente deslizante. Algunos piensan que alguien con patines de hielo, se desliza debido a la alta presión que se genera sobre el hielo por las afiladas cuchillas, sin embargo, esto sucede también con los esquíes y con los zapatos. Otra teoría reza que la fricción sobre la superficie helada del agua hace que se descongele una delgada película que hace que el cuerpo que está encima se deslice, pero también podemos comprobar que el hielo es completamente liso sin tener nada que esté ejerciendo esa fricción. Hay algunos científicos que piensan que entre las misteriosas propiedades del agua, hay una que hace que de una manera completamente autónoma, genere una capa líquida alrededor del agua solidificada que hace posible que el patinador se deslice con tanta gracia.

En cuanto al hielo hay más temas que no se encuentran explicación, por ejemplo, hay 9 tipos de hielo, dependiendo de la manera en que se asocian las moléculas del agua al solidificarse. Estos tipos de hielo se generan en distintas condiciones, eso sí está probado, pero lo que no se sabe es la razón real del porqué se asocian de estas distintas maneras en diferentes condiciones.

Aunque sin duda el hecho que se lleva la palma, la obra de arte mayúscula del agua es la formación de los copos de nieve. El caso es que la manera más normal en que se forman las partículas de hielo es en forma hexagonal, así que cuando la primera molécula de agua en estado gaseoso de las nubes se congela en forma de hexágono, a las que se asocian a ella no les queda más remedio que seguir la misma estructura. Sin embargo, cuando pasa viento por entre la nube, o cambia la temperatura en torno al copo en formación, ocurren cosas muy bellas, aumenta de altura, de diámetro, se forma un agujero en el medio y cada copo crece de una manera diferente y auténtica. Es para el ser humano un auténtico enigma el lenguaje en que cada copo nos habla de su propia historia vital. No se sabe cómo afectan específicamente al crecimiento de los copos de nieve las distintas condiciones atmosféricas. No se conoce qué aspectos son importantes para su formación, además de la humedad y la temperatura. No se entiende cómo puede ser que, partiendo de una molécula tan “sencilla” surjan formaciones tan sumamente complejas. Kenneth G. Libbrecht, del California Institute of Technology de Pasadena, vive expresamente para descubrir la realidad científica tras estos enigmas, su lema es: “Por lo menos una persona en este mundo debería saber cómo surgen los copos de nieve”.

Viendo un poco el comportamiento caprichoso y aparentemente fuera de la norma, podemos entender mucho mejor a Bart Simpson cuando decía :”El agua no obedece tus reglas. Va a donde quiere. Como yo, chaval.”

2 comentarios:

Dante dijo...

Pues el asunto de lo inexplicable del agua se puede comprender sin grandes complicaciones si se aplican las leyes físicas al nivel atómico y molecular de dicha materia. Al menos para mí al aplicar dichas leyes al nivel atómico todo resulta muy sencillo de comprender, teniendo en cuenta que la fricción y la presión generan calor, el calor dilatación atómica porque aumenta la fuerza centrífuga sobre los electrones, y según la ubicación de la fuerza en la molécula un orden distinto variable por el calor y la dilatación producidos. Por ejemplo que el agua se dilate al congelarse se explica porque al disminuir el calor disminuye la velocidad de los electrones alrededor del núcleo. Esto genera por un lado que al nivel atómico los átomos disminuyan de tamaño, pero esto estrecha los enlaces moleculares, haciendo que las fuerzas entre las moléculas sean mayores por estar más cerca entre sí, esto hace que se ordenen geométricamente, dejando huecos entre las moléculas, pero aumentando de tamaño como quien ordena un montón de bolitas de una bolsa y las pega con pegamento haciendo estructuras hexagonales. Por ello el agua al congelarse aumenta de tamaño, lo cual hace que disminuya su densidad, por lo cual se vuelve más ligera que el agua líquida, y por ello flota en el agua a temperatura ambiente. Lo mismo con el asunto de los patinadores. El roce del metal genera calor (sino que te deslicen un patín de metal por la espalda y lo comprobarás) lo cual derrite una fina capa de hielo que convierte en agua, la cual sirve como lubricante para el deslizamiento. A su vez el canal que genera el patín por el peso del patinador hace que el mismo no se deslice a izquierda o derecha, y que pueda doblar al hacer fuerza hacia los costados. Obviamente si luego de patinar levantamos el patín para ver si está mojado, no lo encontraremos así, porque la cantidad de agua es tan pequeña que se congela al momento de levantar el patín del suelo, o en cualquier caso suele ser imperceptible como tal, más bien se percibe como humedad o vaho en el patín. Así creo que hay varias explicaciones al asunto. Lo que sucede es que no es fácil hacer experimentalmente un estudio para conocer los procesos, puesto que es a nivel molecular donde habría que estudiarlo, y en todo caso lo verdaderamente difícil de explicar es por qué los electrones no dejan de girar alrededor del núcleo y por qué no se van de allí, y de dónde viene su energía para girar en ese lugar.

Alfonso dijo...

Estoy de acuerdo con la explicacion de Dante, no obstante la razon por la que existan tantas formas diferentes en la que podemos encontrar el agua es su peso molecular. El peso molecular de la particula de agua es de 18. Esto implicaria q la mlecula de agua en condiciones standar (25ºC, 1 atm de presion) deberia de ser gaseosa por su bajo peso molecular. Pq no es gaseosa???? Por los puestes de hidrogeno. Q son los puentes de hidrogeno?? Son una fuerza atractiva entre un átomo electronegativo (Oxigeno) y un átomo de hidrógeno. Y esta es la maravilla, la fuerza de los puestes de hidrogeno mantienen unidas unas moleculas con otras, haciendo q el agua sea solida. Xo estos enlaces son bastante debiles y se ronpen con facilidad, por ello cuando el agua esta en forma gaseosa y se enfria de repente las moleculas de agua se empieza a asociar de la forma mas estable energeticamente, que es en forma de hexagono, y por ello la nieve (paso de gas a solido de forma rapida) tiene forma de hexagono. Lo de los agujeros en el interior supongo (esto no lo se a ciencia cierta, todo seria investigarlo) que es porque si existe viento, el viento puede romper los enlaces de hidrogeno del interior del hexagono. No obstante, no creo que no se sepan todas las peculiaridades del agua, yo te diria q muchas de las peculiaridades del agua son debidas a los puentes de hidrogeno de la molecula. Un saludo

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