QUÍMICA

Sorpresa: el agua no es un líquido, sino dos

Investigadores suecos demuestran que el agua puede presentar dos configuraciones en estado líquido que presentan grandes diferencias en estructura y densidad. El descubrimiento puede arrojar luz sobre el origen de la vida o ayudar a diseñar nuevos procesos de purificación o desalinización.

Interpretación de los nuevos estados de agua dibujado sobre el patrón de rayos X original
Interpretación de los nuevos estados de agua dibujado sobre el patrón de rayos X original Mattias Karlén

Estamos hechos de agua y rodeados de agua y sin embargo no somos conscientes de las extraordinarias propiedades de esta molécula. El agua se diferencia de otros líquidos en más de 70 propiedades, entre las que están la capacidad calorífica, el punto de ebullición y la densidad. Al pasar a estado sólido, por ejemplo, el agua es de las pocas sustancias que se vuelve menos densas, lo que permite que haya vida en los océanos, por ejemplo. Para los físicos también es conocido que el hielo puede formarse en diferentes configuraciones que, dependiendo de las condiciones de presión y temperatura, pueden ir desde el Hielo Ih hasta el Hielo XII. Pero, ¿puede suceder algo parecido con el agua en estado líquido?

“Hemos descubierto es que el agua puede existir como dos líquidos diferentes a temperaturas bajas”

Desde hace unas décadas se especulaba con esta posibilidad, pero solo ahora un equipo de investigadores de las Universidad de Estocolmo ha podido demostrar que el agua también puede presentar dos configuraciones muy diferentes en estado líquido que varían en propiedades como la densidad. El trabajo, publicado este lunes en la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), se ha basado en una serie de experimentos con rayos X y muestras de agua sometidas a gran presión. “Es un sueño hecho realidad seguir con tanto detalle como un estado cristalino del agua se transforma en un líquido viscoso que casi inmediatamente se transforma en otro líquido, incluso más viscoso, pero de mucha menos densidad”, asegura la coautora del estudio Katrin Amann-Winkel.

“La propiedad más novedosa y destacable que hemos descubierto es que el agua puede existir como dos líquidos diferentes a temperaturas bajas en las que la cristalización de hielo es lenta”, resume Anders Nilsson. El hallazgo ha sido posible gracias a modernas técnicas de espectroscopia de rayos X que determinan las posiciones relativas entre las moléculas en diferentes momentos y que demuestran que las dos fases detectadas son fases líquidas y que el agua, por tanto, puede existir como dos líquidos diferentes.

“El agua no es un líquido complicado, sino dos líquidos sencillos con una relación complicada”

Para los autores, la posibilidad de hacer nuevos descubrimientos sobre la estructura del agua es fascinante y prometedora. “Es especialmente emocionante que hayamos obtenido la información con rayos X ya que el pionero de esta radiación, Wolfgang Röntgen, especuló en su día sobre la posibilidad de que el agua pudiera existir en dos formas diferentes y que la interacción entre ambas pudiera darle sus extrañas propiedades”, asegura el investigador Daniel Mariedahl. “Los nuevos resultados dan un apoyo muy fuerte al modelo en el que el agua a temperatura ambiente puede ‘decidir' en cual de las dos formas estar, alta o baja densidad, lo que resulta en fluctuaciones locales entre las dos”, concluye Lars G.M. Pettersson. “Por resumirlo: el agua no es un líquido complicado, sino dos líquidos sencillos con una relación complicada”.

Referencia: Diffusive dynamics during the high-to-low density transition in amorphous ice (PNAS)


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