Los misterios del Agua

El inusual comportamiento del agua

El agua es una de las pocas sustancias del planeta cuya fórmula química conoce casi todo el mundo: H2O. Sin embargo, este líquido aparentemente simple, formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, desafía las reglas de la mayoría de los elementos y sigue fascinando a quienes estudian a fondo sus características.

De entrada, es inusual encontrar un elemento que se encuentre fácilmente en forma líquida, sólida y gaseosa. Hay sustancias que pueden adoptar un estado u otro, pero solo cambian de forma bajo la influencia de temperaturas o condiciones extremas.

Y hay otros fenómenos químicamente únicos. Uno de ellos es el hecho de que el agua se vuelve menos densa en estado sólido y, por tanto, flota sobre el agua líquida, lo que permite que el fondo de lagos y océanos no se congele y permanezca lleno de vida durante todo el año. Y lo que también ha hecho posible la supervivencia de formas de vida complejas a lo largo de milenios, a pesar de los sucesivos periodos glaciares. Por otra parte, la mayoría de las sustancias se contraen cuando se congelan, pero el agua se expande porque sus moléculas adoptan una forma de red cristalizada con una estructura hexagonal.

Su comportamiento térmico también es interesante: el agua necesita más calor que el aire para aumentar su temperatura, por lo que tarda más en calentarse. Por eso, el aire en contacto con el océano se mantiene más fresco durante el día que el aire que se encuentra sobre el continente, y el agua sirve de regulador de la temperatura en las zonas costeras.

Algo aún más extraño, porque parece ir en contra de las leyes de la termodinámica, es el hecho de que el agua caliente, en determinadas condiciones, se congele más rápido que el agua fría, algo que fue denominado efecto Mpemba, el nombre del niño de 13 años que descubrió en un experimento en un aula de Tanzania en 1963 que el helado caliente se congelaba más rápido que el helado frío.

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El poder de la atracción

El agua rompe todas las reglas que los químicos llevan elaborando desde el siglo XIX sobre lo que pueden hacer los líquidos. Todo empieza con los átomos ligeros que componen la molécula de agua (hidrógeno y oxígeno) y que, en las condiciones ambientales de la superficie de la Tierra, tendrían más sentido para dar lugar a una sustancia gaseosa. Esto es lo que ocurre, por ejemplo, con el sulfuro de hidrógeno (H2S), aunque tiene el doble de peso molecular que el agua, y de otras moléculas de tamaño similar, como el amoniaco (NH3).

La explicación de este extraño comportamiento parece encontrarse en una intrigante capacidad de atracción. Cada molécula de agua puede formar hasta cuatro enlaces entre sus átomos de hidrógeno y el átomo de oxígeno de otra molécula, lo que en conjunto forma una cohesión única y explica por qué el agua se encuentra en estado líquido en la superficie del planeta.

Esta fuerte unión entre moléculas es claramente visible en la tensión superficial de una masa de agua, que es mucho mayor que la de otros líquidos y permite a los insectos, por ejemplo, deslizarse sobre ella sin hundirse. También hace que el agua sea difícil de comprimir y, por lo tanto, fácil de mover aplicando energía desde unos de los lados: este principio es el que hace que fluya por nuestros grifos.

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Un elemento esencial para la vida

Además de representar entre el 60 % y el 75 % del peso del cuerpo humano y desempeñar un papel fundamental en la estructura de las células, casi todas las reacciones químicas de los procesos que originan y mantienen la vida tienen lugar en soluciones de agua. Junto con las enzimas, el agua es capaz de descomponer las moléculas del organismo, transformando, por ejemplo, los hidratos de carbono en glucosa o las grasas en sus componentes glicerol y ácidos grasos.

Además, el agua, que es considerada un disolvente universal, gracias a que no solo se adhiere de forma natural a sí misma, sino también a casi todo lo que toca, tiene la increíble capacidad de disolver diferentes sustancias, lo que le permite transportar nutrientes y minerales dentro de los organismos vivos. Este movimiento es posible gracias a los mencionados enlaces entre átomos de hidrógeno, que permiten a las moléculas tirar unas de otras a través de los diminutos vasos sanguíneos del cuerpo, incluso contra la fuerza de la gravedad. Un fenómeno que también se produce en las plantas, que son capaces de extraer agua de las profundidades del suelo para alimentar sus ramas y hojas con nutrientes.

También es gracias a la polaridad de la molécula de agua, con una región cargada positivamente cerca de los átomos de hidrógeno y otra cargada negativamente cerca del átomo de oxígeno, que este líquido es eficaz como disolvente de compuestos iónicos (los que contienen elementos minerales) fundamentales para la salud, como el cloruro de sodio, la sal común.

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El agua que tenemos que proteger

El agua es un bien esencial y escaso. Aunque cubre el 71 % de la superficie de la Tierra, solo el 3 % es dulce, de los cuales el 22 % se encuentra en acuíferos de difícil acceso y el 77 % es hielo. Menos del 1 % del agua del planeta está directamente disponible para el consumo humano.

Según el informe de 2023 del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), aproximadamente la mitad de la población mundial sufre una grave escasez de agua durante al menos una parte del año. La Organización Mundial de la Salud informó de que en 2022 habría 2.200 millones de personas sin agua potable.

Con el cambio climático, los periodos de escasez serán una realidad cada vez más frecuente a nivel mundial y, al mismo tiempo, el agua va cada vez más acompañada de contaminantes. Por lo tanto, es esencial encontrar estrategias innovadoras para gestionar y también reutilizar este recurso.

Empresas como Bondalti Water, especializada en soluciones para el Ciclo Integral del Agua, ofrecen tecnología de punta para el tratamiento y la purificación del agua, así como para su reutilización, garantizando el equilibrio entre el crecimiento económico y el cuidado del medioambiente.