El Agua, la substancia más extraña del Universo – Parte I

 

Todas las substancias tienen propiedades químicas y físicas diferentes, estas son definidas por sus estructuras moleculares y atómicas. Muchas veces, estas cualidades  se producen por particularidades de las órbitas más externas de sus electrones, o a veces tienen características propias dominadas por su masa o su densidad. Pero si uno se pregunta ¿Cuál es la molécula más extraña del Universo? La respuesta también es sorprende, ya que es el agua. El principal componente de nuestros cuerpos, somos casi 70% de agua.

El agua es una de las substancias más abundantes en la superficie terrestre y la base de la vida en la tierra. El 71% de la superficie terrestre está cubierta por el agua.

El agua tiene tres estados posibles: sólido, líquido y gaseoso. Los tres estados están presentes en la tierra, en forma sólida como nieve y hielo; y la forma líquida como la hidrósfera.

El agua parece en si una estructura simple, una molécula para nada compleja, a primera vista, formada por un átomo de oxígeno unido a dos de hidrógeno. Pero sin embargo, no es para nada simple. El agua puede hacer cosas muy extrañas y las hace todo el tiempo.

Las mayoría de los compuestos se contraen cuando se enfrían, mientras es líquida el agua lo hace. Pero si se sigue enfriando, en el momento que está casi llegando  al punto de congelación, alrededor de 4ºC comienza a expandirse y continua expandiéndose mientras más enfría y se solidifica. Por eso el hielo, es menos denso que el agua líquida y por lo tanto flota sobre esta. La expansión es una propiedad fundamental para la vida. Cuando un lago o el mar ártico se congela, el hielo flota y forma una capa protectora, que aísla del frío invernal a las capas de agua más profundas, protegiendo a los seres vivos que habitan en esas regiones más recónditas. En esta situación ecologías completas quedan aisladas y protegidos en aguas que si bien son frías, nunca dejan de ser líquidas y favorables para la vida. Esto no es lo normal en la naturaleza, por ejemplo, una pieza de hierro sólida, no flotaría en hierro líquido, tampoco lo haría plomo sólido, sobre plomo derretido.

Pero el agua como toda substancia se expande cuando se calienta, por lo cual, cuando llega a formar vapor de agua se expande varias veces su volumen. Fenómeno que provocó la revolución industrial al utilizar las máquinas de vapor aprovechando esta propiedad del agua para convertir calor en movimiento mecánico.

Tensión superficial

La tensión superficial es la resistencia de un líquido a desparramarse, y es una fuerza de origen eléctrico provocada en el caso del agua por los átomos de hidrógeno que la componen. Sólo hay un líquido con mayor tensión superficial que el agua y es el mercurio. La tensión superficial es por ejemplo utilizada por los insectos para pararse en la superficie de un lago. La tensión superficial es muy útil porque sin esta propiedad física no existirían las plantas y menos los árboles, ya que los vegetales utilizan la propiedad de tensión superficial y el fenómeno físico asociado que se conoce como capilaridad. Ya que la tensión superficial, actúa atrayéndose sufre otras superficies y en el caso de utilizar pequeños tubos, el líquido es atraído por la superficie interna y es capaz entonces de subir por el capilar. Los árboles, incluso de mucha altura utilizan esta propiedad para transportar el agua hasta sus ramas más altas.

El agua es viscosa y además tiene lo que se llama una alta cohesión.

Puede verse, agua sólida (hielo), líquida (el lago) y en estado gaseoso (las nubes)

Puede verse, agua sólida (hielo), líquida (el lago) y en estado gaseoso (las nubes). Todos los estados posibles.

Hielo: cuando el agua se enfría sus moléculas se empiezan a mover más lentamente, y entonces tiene tiempo para acomodarse en estructuras hexagonales, o sea cristales de hielo que son menos densos que el agua líquida. Y por esa razón una gaseosa dejada en un freezer puede estallar al comenzar a congelarse.

Liquido: la temperatura ambiente las moléculas de agua se mueven libremente, aunque tiende a formar estructuras tetraédricas mucho mas chicas que las estructuras hexagonales del hielo.

Otra propiedad importante es la polaridad del agua, ya que el oxígeno es negativo y los dos hidrógenos positivos forman estructuras con polos opuestas con cargas muy diferentes y por lo tanto disocian y disuelven a otras moléculas. Esta propiedad del agua es la base de la vida en la tierra.

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