Profundizando en la causa de la extraña conducta del agua

Las propiedades del agua han fascinado a los científicos durante siglos, pero su peculiar comportamiento aún sigue siendo un misterio.

Cuando se la compara con un líquido ordinario, el agua muestra una amplia serie de anomalías. Los ejemplos más comunes incluyen que su tensión superficial anormalmente alta permite que los insectos caminen por su superficie, o el hecho de que el agua líquida se expande cuando se enfría por debajo de los 4 grados centígrados. Otro rasgo muy llamativo es que el agua se vuelve menos viscosa cuando se la comprime

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Estas y otras muchas anomalías son de una importancia fundamental en incontables procesos naturales y tecnológicos, como el clima de la Tierra, y la posibilidad de la existencia de la propia vida. Desde un punto de vista antrópico, es como si la molécula de agua estuviera ajustada para tener tales propiedades únicas.

Empezando por la observación de que las propiedades del agua parecen afinadas, John Russo, de la Universidad de Bristol en el Reino Unido, así como Kenji Akahane y Hajime Tanaka, de la Universidad de Tokio en Japón, aprovecharon la potencia de poderosas supercomputadoras, usando en ellas modelos informáticos para "desafinar" o "desintonizar" lentamente las interacciones del agua.

Esto mostró cómo las propiedades anómalas del agua pueden llegar a ser cambiadas y finalmente reducidas a aquellas de un líquido simple. Por ejemplo, en vez de flotar en el agua, la anómala densidad del hielo puede ser cambiada poco a poco hasta que se hunda, y lo mismo se puede hacer con todas las demás anomalías del agua.

La estructura del clatrato, con el oxígeno representado como esfera, y los enlaces de hidrógeno como líneas. La investigación ha mostrado cómo aparecen estructuras cristalinas como resultado de las interacciones del agua. (Imagen: University of Bristol)

Con este procedimiento, los autores del estudio han encontrado que si el agua se comporta en el modo peculiar en que lo hace es por la presencia de una disposición particular de sus moléculas, como es la disposición tetraédrica, donde una molécula de agua dispone de puentes de hidrógeno hacia cuatro moléculas situadas en los vértices de un  tetraedro.

Cuatro de tales disposiciones tetraédricas pueden organizarse de tal manera que comparten una molécula de agua común en el centro sin solaparse. Todo apunta a que es la presencia de esta disposición altamente ordenada de las moléculas de agua, en combinación con otras disposiciones desordenadas, lo que proporciona al agua sus propiedades peculiares.

Russo y sus colegas piensan que las conclusiones a las que han llegado en su estudio proporcionan una explicación sencilla a las anomalías características de la naturaleza del agua, que la hacen tan especial comparada con cualquier otra sustancia.

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