Credo in unum Deum, Patrem omnipotentem,
factorem coeli et terrae, visibilium omnium et invisibilium.

Sección Astronomía y Física:

la fascinante «casualidad» del agua (parte 2)

En la primera parte de este ensayo, relatábamos que se necesitaban 2 átomos de hidrógenos y uno de oxígeno para dar lugar a una molécula de agua (de allí el popular H₂O). Hacíamos también referencia a que el átomo de oxígeno, en términos muy simplificados, era cerca de 16 veces más “pesado” que uno de hidrógeno.

La unión entre los átomos se debe a su capacidad para compartir electrones, pequeñas partículas que orbitan en torno al núcleo. Sin embargo, dada esa diferencia entre el “tamaño” y las propiedades de cada átomo, la molécula de agua resulta ser asimétrica, adquiriendo una forma que no es lineal, dando como resultado un ángulo de aproximadamente 105°.

Como comentario adicional, la diferencia entre el átomo de oxígeno y los de hidrógeno no sólo guarda relación con el tamaño. La estructura del átomo de oxígeno hace que el mismo resulte “electronegativo”. Esto significa, en palabras simples, que tiende a atraer hacia sí cualquier carga eléctrica positiva.

Por su lado, la estructura del átomo de hidrógeno le confiere al mismo “electropositividad”, esto es, tendencia a atraer hacia sí cargas eléctricas negativas.

Como la molécula de agua es asimétrica, tendremos en ella un extremo electronegativo (el oxígeno) y uno electropositivo (el “ángulo”, formado por los átomos de hidrógeno). Así, cada pequeña molécula de agua se comporta como un dipolo eléctrico.

Esta singular característica la diferencia enormemente de una multitud de sustancias también abundantes en la naturaleza y de estructura muy semejante (NH₃, SH₂, CH₄, etcétera). Ocurre que, al tratarse de una molécula polar, el extremo electropositivo de una molécula de agua tendrá tendencia a atraer hacia sí... al extremo electronegativo de otra molécula de agua. Esta “afinidad” entre los extremos eléctricos se conoce en Física con el nombre de “puentes de hidrógeno”.

Los puentes de hidrógeno, tomados individualmente, son uniones débiles y de muy corta duración. Sin embargo, se sabe por experiencias científicas que cada molécula de agua es capaz de formar simultáneamente cuatro puentes de hidrógeno con sus vecinas, dando a la masa líquida una enorme cohesión interna.

Este detalle, que parece un mero comentario, es el responsable de la existencia de la vida sobre la Tierra. La presencia de puentes de hidrógeno le brinda al agua una serie de propiedades únicas:

²Su punto de ebullición: todos conocemos desde nuestra infancia que, al nivel del mar, el agua hierve a 100°C. La ebullición de un líquido consiste en someterlo a una temperatura tal que sus moléculas dejen de atraerse para “escapar” unas de las otras y pasar al estado gaseoso. En el caso del agua, esa temperatura debe “romper” primero los puentes de hidrógeno, lo cual hace que el punto de ebullición sea más elevado que el de cualquier líquido semejante. Gracias a eso, el agua se mantiene en estado líquido en un importante rango de temperaturas.

²Su punto de congelación: en este caso, el descenso de temperatura aplicado a su líquido logra que las moléculas se aproximen tanto entre sí que eviten rechazarse, adquiriéndose el estado sólido. Al igual que en el ejemplo previo, se obtiene un punto de congelación lo suficientemente bajo para mantener el agua en estado líquido en el mayor rango de temperaturas posibles.

²Su capacidad como disolvente: toda sustancia polar (como la sal común) o con grupos polares (glúcidos, proteínas y un sinnúmero de moléculas) pueden disolverse en agua, debido a su condición de dipolo. Gracias a ello, existen el océano, los ríos, los lagos, las células de nuestros organismos, la sangre que fluye por nuestros cuerpos, los medios transparentes de los ojos que leen estas líneas...

²Su densidad: la estructura molecular del agua permite que alcance su máxima densidad a la temperatura ambiente de 4°C. A diferencia de la casi totalidad de las demás sustancias, el agua en estado sólido (el hielo) es MENOS densa que en el estado líquido. Gracias a este “detalle”, el hielo FLOTA y permite que los ríos, los lagos y el propio océano permanezcan en estado líquido, mientras por encima de ellos existe una capa de hielo flotante (así los organismos permanecen vivos por debajo del hielo y sin congelarse)

²El sudor: gracias a su estructura molecular, al dispersar una base acuosa como el sudor sobre nuestra superficie corporal, se produce disipación del calor merced a la capacidad del agua de absorber el mismo sin variar mayormente su temperatura.

Podríamos continuar con muchos párrafos y abarcar varias ediciones más de Fides et Ratio. Sin embargo, acaso el dato más sorprendente de esta maravilla cotidiana que es el agua es su sola y simple existencia, su diseño inteligente y único, su abundancia sobre el planeta poblado de seres vivientes. Existen dos modos de conocer a Dios: su Revelación a través de Nuestro Señor Jesucristo y su Santa Iglesia, por un lado, y su maravillosa Creación por el otro. Quizás si no dejáramos de sorprendernos de la belleza de lo creado, nos sería aún más simple cuidar responsablemente de todo aquello que se nos ha dado a cargo.

  Revista Digital Fides et Ratio - Marzo de 2007