Ciencia y tecnología

El agua está calificada como una sustancia extraña, única en la Naturaleza

La estructura del agua en estado líquido es diferente de la adoptada en estado sólido. En el primer estado su estructura es muy compleja, y el segundo es más regular. De ello hablamos a continuación.

El agua está calificada como una sustancia extraña, única en la Naturaleza

La calificación del agua como sustancia extraña puede sonar a paradoja. Sus características, aplicaciones y beneficios son popularmente conocidos, e incluso llega a compartir algunas de sus señas de identidad con otros elementos mucho más heterogéneos.

Nada parece avalar ese pretendido misterio de la naturaleza del agua, pero la afirmación de su fascinante singularidad queda justificada tras su comparación con otras sustancias de estructura molecular parecida.

El estado físico del agua

El agua permanece líquida en condiciones de temperatura que hacen transformarse en gases a otros compuestos análogos. En su estado sólido, es decir, bajo la forma de hielo, es capaz de flotar sobre un volumen de sí misma en estado líquido, al contrario de lo que sucede con el resto de las sustancias conocidas. Y también adopta el estado gaseoso, convirtiéndose en vapor de agua.

Es capaz de mantener en su superficie líquida objetos que, como en el caso de una aguja metálica, son mucho más densos que ella. Su resistencia a aumentar su temperatura, o a disminuirla, es superior a la de otros líquidos o sólidos… En fin, toda una serie de asombrosas características que hacen de ella una sustancia única en la Naturaleza.

Estructura molecular del agua

La explicación a estas peculiaridades radica en su estructura molecular, aunque sus moléculas presenten la forma individualizada descrita solo cuando el agua permanece en estado gaseoso. En los otros dos casos posibles, sólido o líquido, permanecen unidas entre sí mediante una forma particular de enlace, cuya razón de ser se basa, precisamente, en las características eléctricas moleculares: la diferencia de cargas eléctricas en ambos extremos de la molécula provoca el que la parte con el átomo de oxígeno, cargada en exceso negativamente, sea atraída por el extremo con el átomo de hidrógeno de otra molécula próxima, formando así el llamado puente de hidrógeno.

El agua en estado líquido

En el caso del agua en estado líquido, las moléculas se unen entre sí en grupos de ocho o más unidades gracias a los puentes de hidrógeno. La especie de huecos que quedan entre las distintas agrupaciones son ocupadas por moléculas libres. Las moléculas superficiales son atraídas hacia dentro por las del interior, y esta atracción queda reflejada en una tendencia del líquido a ocupar la mínima superficie libre posible (la superficie se comporta como una membrana elástica), y que no es sino el resultado de las fuerzas de cohesión entre las moléculas: éste es el fenómeno de la tensión superficial. Hay que ejercer cierta fuerza para penetrar bajo la superficie libre de un volumen de agua.

El agua en estado sólido

En el caso del agua en estado sólido, las moléculas se unen entre sí de forma rígida, adoptando formas hexagonales fácilmente observables en los diminutos cristales de hielo o nieve. Este tipo de estructura deja entre las moléculas una serie de huecos no rellenados por ninguna otra, como sucede con el agua líquida, y explica el que el hielo posea menor densidad que el agua y pueda flotar sobre ella. La disminución de densidad origina también el aumento del volumen del agua al congelarse y convertirse en hielo, aumento que en algunas ocasiones puede tener efectos muy perjudiciales (la congelación del agua puede hacer estallar los recipientes que la contienen o las tuberías por las que circula).

Conclusión

En cualquier caso, en forma de líquido o de sólido, la existencia de los puentes de hidrógeno entre sus moléculas confiere al agua una de sus características más importantes: su capacidad para almacenar la energía necesaria para su paso del estado líquido al gaseoso. La transformación de una cierta cantidad de agua líquida en vapor de agua, rompiendo para ello los enlaces existentes entre sus moléculas, requiere ceder al agua líquida una cantidad de energía, en forma de calor, mucho mayor que la necesaria para que este cambio de estado tenga lugar en otras sustancias. La acumulación de energía que consigue así el vapor formado es la base de su posible utilización posterior, por ejemplo, en el movimiento de turbinas generadoras de energía eléctrica.

Fuente: Temas Clave de Aula Abierta Salvat – El agua, cultura y vida. Publicado en el año 1981
Autor: Claudio Mans Teixido.

Fabriciano González

Amante de la informática y de Internet entre otras muchas pasiones. Leo, descifro, interpreto, combino y escribo. Lo hago para seguir viviendo y disfrutando. Trato de dominar el tiempo para que no me esclavice.

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