Nos dieron a palasos en la escuela con que era un líquido incoloro, insípido e inodoro.
Aprendimos su ciclo y sus estados físicos, los ríos y mares que forman e
incluso nos hartamos de hacer reacciones con ella incorporada. Pero a
pesar de todo eso, no sabemos ni la mitad de ella y encima otras tantas
están mal o incompletas. Como habréis podido deducir rápidamente si
empezáis a leer a partir de esta línea, hablo del agua.
Ahora pueden sentirse afortunados, porque van a ser iluminados por
nuevos y fascinantes conocimientos que les aportarán un gran cambio en la
vida (aunque no esperen ligar más o ser millonarios).
El agua caliente se congela antes que el agua fría
La reacción de cualquier persona que me lea es que estoy loco y que no
puede ser, que a la fría le queda menos para congelarse. La verdad es
que ambas afirmaciones son ciertas. Sin embargo, no puedo dejar sin
respuesta a alguien que me califique de demente. Pero para explicarlo
hay que contar la historia de Erasto B. Mpemba.
Erasto era un estudiante de un instituto de Tanzania que en 1963 estaba
haciendo helado en las clases de cocina. Al congelar las distintas
mezclas descubrió que la que estaba caliente se congelaba antes que la
fría. Cuando le preguntó a su profesor sobre este fenómeno, este
respetuosamente se rió en su cara diciéndole: "Todo lo que puedo decir
es que eso es física Mpemba y no física universal".
Como, a pesar de su extrema confianza en las palabras de Mpemba, el
profesor no le podía ayudar, acudió a un profesor de física, quien
confirmó mediante un experimentos sus palabras. Este fenómeno se llamó
el "Efecto Mpemba", y ya había sido descrito por Aristóteles, Francis
Bacon y René Descartes.
Hay muchas explicaciones posibles ante este desconcertante efecto. Solo se ha confirmado que se hace mejor con diferencias de temperatura mayores a 30ºC.
Superenfriamiento y el hielo instantáneo
Empezaba con todo lo que aprendimos sobre el agua, y todos sabemos que
el agua se congela a 0ºC. Tampoco. No es mentira, pero no siempre
ocurre.Si tuviéramos agua pura y a una presión normal lo ponemos a 0ºC
no se congelará.
La explicación es que el agua necesita unos puntos de nucleación. Los
puntos de nucleación pueden ser desde burbujas de gas, impurezas o la
propia superficie de la botella. Si no tiene estos puntos de nucleación,
seguirá siendo agua superenfriada.
El agua no se congela hasta que no se activa la nucleación en el que el
agua se congela instantáneamente como se ve en este vídeo. De la misma
manera, el agua permanecerá líquida aunque sobrepase su temperatura de
ebullición.
Agua cristalina
Volviendo otra vez al principio, ¿cuántos estados del agua aprendiste?
¿Solo 3? Solo para el agua hay 5 y para el hielo hay 14 por lo menos.
Aquí entra en acción el agua superenfriada de antes, es decir, el agua
pura por debajo de su temperatura de solidificación. Por debajo de los
0ºC sabíamos que permanecía líquido, ¿pero hasta que punto? Si seguimos
bajando la temperatura hasta los -120ºC se vuelve tan viscosa como la
melaza. Y si llegamos a los -135ºC, recibiendo el nombre de agua
cristalina, un sólido no cristalino.
Propiedades cuánticas del agua
Si ya las propiedades anteriores eran raras, a nivel molecular lo es más
aún. En 1995 se realizó un experimento de dispersión de neutrones que
tuvo un resultado extraño: los físicos descubrieron que cuando eran
dirigidos a las moléculas de agua, notaron menos protones de hidrógeno
de los esperados.
Resumiendo, durante algunos attosegundos (10-18 s) sucede un raro efecto cuántico en el que la fórmula química del agua no es H2O, sino H1,5O
¿El agua tiene memoria?
En la homeopatía, un tipo de medicina alternativa, se supone que una
solución diluida de un compuesto tiene efectos curativos, incluso si
llega a un punto en el que solo hay moléculas de agua. En homeopatía
explican esto como "memoria del agua", donde las moléculas de estas
"recuerdan" que partículas se han disuelto en ella.
Para Madeleine Ennis, farmacóloga y profesora en la universidad Queen en
Belfast, Irlanda del Norte, no le encontraba ningún sentido. Ennis,
quien criticó en abierto la homeopatía, realizó un experimento para
refutar la idea de que el agua tiene memoria, pero descubrió exactamente
lo contrario.
En su articulo más reciente, Ennis describe como su equipo observó
los efectos de las soluciones ultra-diluidas de histamina en los
leucocitos involucrados en la inflamación. Estos basófilos liberan la
histamina cuando las células son atacadas. Una vez liberadas, la
histamina impide que se libere más. El estudio, reproducido en cuatro
laboratorios diferentes, descubrió que las soluciones homeopáticas - tan
diluidas que probablemente no contendrían ninguna molécula de histamina
- funcionaba como esta. Posiblemente Ennis no esté contenta con las
afirmaciones homeópatas, pero debe admitir que no puede negar este
efecto.
Pero entonces como podría pasar? Los homeópatas preparan sus remedios
disolviendo cosas como carbón, belladona o veneno de araña en etanol, y
entonces diluyen esta "tintura madre" en agua una y otra vez. No
importa cual sea el nivel de dilución, los homeópatas afirman que el
remedio original permanece de alguna manera impreso en las moléculas de
agua. Sin embargo, la solución cuan diluida esté, sus propiedades
permanecerá en el remedio.
Podrás entender porque Ennis sigue siendo escéptica. Y sigue siendo
verdad que ningún ensayo homeopático ha mostrado resultados en los
ensayos clínicos. Pero el estudio de Belfast (Inflammation Research, vol
53, p 181) sugiere que algo está pasando. "Estamos", dice Ennis en el
artículo, "incapacitados para explicar nuestros descubrimientos y
estamos informando para animar a otros a investigar este fenómeno." Si
los resultados osn reales, dice las implicaciones serían profundas:
tendríamos que reescribir la física y la química.
Ningún científico ha conseguido reproducir los descubrimientos de Ennis.
A pesar de todo, Ennis seguía escéptica, aunque afirma que el fenómeno
que vió era real.
Más recientemente, un equipo de científicos de la Universidad de Toronto
(Canadá) y el Instituto Max Born en Alemania, estudian la hidrodinámica
usando la espectroscopia multidimensional no lineal infrarroja han
descubierto que el agua tiene una memoria de separaciones - de forma que
la red de puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua. El problema
de la homeopatía era que el efecto sólo dura 50 femtosegundos (5 x 10-14 s).
Púas de hielo
Las púas de hielo no son más que picos que crecen cual carámbano en las
bandejas de los cubitos de hielo. Se pueden hacer con agua destilada.
Las púas de hielo crecen de la misma manera en la que se congela el agua
de la bandeja de cubitos de hielo. Empieza a congelarse en la
superficie, se congelaran primero las zonas de alrededor de los bordes.
El hielo se congela lentamente desde los bordes, hasta que solo queda un
pequeño agujero que se queda sin congelar en la superficie. A la vez,
mientras se está congelando la superficie, comienza a formarse más hielo
alrededor del cubito.
Dado que el hielo se expande cuando se congela, el hielo bajo la
superficie empieza a empujar el agua por el agujero. Si las condiciones
son idóneas, entonces el agua saldrá por el agujero y se congelará
creando una estalagmita de hielo. Según el agua que salga, el pico será
mas o menos largo. La púa más larga que se ha visto creciendo en un
cubito de hielo normal era de 56 mm de largo.
A pesar de todo esto, aún quedan muchas propiedades que son poco
conocidas. Para quien se quede con ganas de más, están todas recogidas
en este artículo en inglés que recoge las propiedades anómalas del agua.