Agua

Es materia ampliamente conocida que el agua es esencial para nuestra existencia en el planeta Tierra, y a pesar de esa gran ubicuidad, es menos conocido que tiene muchas propiedades extrañas o anómalas y que se comporta de manera muy diferente a todos los demás líquidos.

La forma en que la densidad del agua, el calor específico, la viscosidad y la compresibilidad responden a los cambios de presión y temperatura, es completamente opuesta a otros líquidos que conocemos.

Entre las particularidades más conocidas del agua, resalta el hecho que es el único compuesto en la Tierra que existe naturalmente en tres fases: líquido, sólido y gaseoso. El agua sólida flota en agua líquida; para la mayoría de las moléculas, la forma sólida se hundiría, y así hay docenas de propiedades físicas que separan el agua de otros líquidos.

Ahora, los resultados de un estudio realizado por un grupo internacional de científicos, profundizan nuestro conocimiento de las singularidades del agua, ya que de acuerdo con los investigadores, el agua líquida no es sólo un líquido, sino dos.

El investigador Anders Nilsson, profesor de química física en la Universidad de Estocolmo y autor principal del estudio, manifestó: “El agua puede existir como dos líquidos diferentes a bajas temperaturas donde la cristalización del hielo es lenta.”

En 1985, un equipo de químicos canadienses propuso por primera vez que el agua podría tener esta doble naturaleza. Desde entonces ha sido fuertemente debatido; pero con este nuevo estudio los investigadores pudieron mostrar la transición entre las dos formas líquidas.

Para obtener imágenes del agua a bajas temperaturas, los investigadores combinaron dos métodos de rayos X: dispersión de rayos X de gran angular, que proporcionó la evidencia de la estructura a nivel atómico, y espectroscopía de correlación de fotones de rayos X, que aportó información sobre el movimiento a nanoescala. Estas imágenes revelaron dos estructuras moleculares distintas. Cada estructura demostró representar fases líquidas.

El coautor del estudio, Lars Pettersson, profesor de física y química teórica en la Universidad de Estocolmo, explicó:

“Los resultados respaldan muy bien una imagen en la que el agua a temperatura ambiente no puede decidir en cuál de las dos formas debería estar, si en alta o baja densidad, lo que da como resultado fluctuaciones locales entre los dos. En pocas palabras: el agua no es un líquido complicado, sino dos líquidos simples con una relación complicada”.

Los resultados no sólo crean una comprensión general del agua a diferentes temperaturas y presiones, sino también cómo el agua se ve afectada por sales y biomoléculas importantes para la vida. Además, contar con una mayor comprensión del agua, puede fundamentar nuevas ideas sobre cómo purificar y desalinizar el agua en el futuro.

Referencia: Diffusive dynamics during the high-to-low density transition in amorphous ice. PNAS, 2017. https://doi.org/10.1073/pnas.1705303114