A una pregunta tan aparentemente sencilla como ¿cuántos son los estados de la materia?, cualquier niño de escuela respondería rápidamente “tres: sólido, líquido y gaseoso”. Sin embargo la respuesta no es tan obvia, o al menos no lo es para algunos físicos, como los destacados científicos Yang Zhang y Sow-Hsin Chen del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts).

“El agua es probablemente la sustancia más rara que podemos encontrar en la Tierra”, dice Yang Zhang, asegurando que “se comporta de manera muy diferente a otros materiales y sus características pueden clasificarse como anómalas”. Dada su omnipresencia, es el elemento más abundante en la superficie del planeta, dada su importancia, es el elemento clave para la vida, y dada su aparente sencillez, su molécula está compuesta de tan solo tres átomos, dos de hidrógeno y uno de oxígeno, el agua ha sido muy estudiada y sabemos mucho sobre ella, pero en mi opinión desconocemos bastante más de lo que sabemos sobre el agua.

Sabemos por ejemplo que el agua aumenta de volumen cuando se congela, es decir se expande en lugar de contraerse que es lo que hacen los demás elementos en la naturaleza. Ello es debido a que los puentes de hidrógeno, formados a temperaturas bajo cero, unen a las moléculas de agua ocupando mayor volumen. Ese comportamiento anómalo tiene muchas ventajas para el mantenimiento de la vida sobre nuestro planeta Tierra, que por cierto si nos quedamos en la superficie debería denominarse planeta Agua, puesto que la Tierra está cubierta de agua en un 70% y tan sólo el 30% es tierra firme.

No nos equivoquemos, en realidad tenemos un planeta cubierto en su 70% por una pequeña cantidad de agua. Por tanto nuestro planeta no es un planeta de agua, sino más bien es un planeta mojado. Sin embargo, poca o mucha, el agua que tiene el planeta, es la que explica el milagro de la vida en él.

Pero volvamos a las ventajas que decíamos, la primera y más apreciable es que al aumentar su volumen al congelarse, el hielo pesa menos por unidad de volumen que el agua líquida de la que procede, con lo que ese hielo flota sobre el agua en los ríos, lagos, mares y océanos con superficies congeladas, sirviendo la capa de hielo como aislante para que el agua bajo él permanezca líquida y haga posible el desarrollo y evolución de las especies en toda la masa del agua que va desde la capa de hielo hasta el fondo, y es precisamente ahí en el fondo donde se mantiene el agua de mayor densidad, el agua que más pesa, que es la que está a 4 ºC.

Todas las sustancias suelen experimentar transiciones de fase entre los tres conocidos estados básicos de la materia, sólido, líquido y gaseoso. Las propiedades de la sustancia suelen variar muy significativamente entre esas tres fases. Pero para los investigadores del MIT, la posible explicación de algunas de las raras propiedades del agua radica en que se puede presentar no en una sino en dos tipos diferentes de fases líquidas, dos estados independientes en los que el agua está líquida, pero diferenciados entre sí por tener distinta estructura y densidad. Con ello resultaría que al referirnos al agua deberíamos hablar no de tres, sino de cuatro estados posibles: sólido, líquido-1, líquido-2 y gaseoso.

Los resultados de las investigaciones aportan evidencias de la existencia de la sospechada transición entre los estados líquido-1 y líquido-2, aunque se necesitará investigar más antes de poder afirmarlo con seguridad. Pero la posible existencia de esas dos estructuras para el agua líquida, podría explicar anomalías como la de que el agua sea más densa a 4 ºC y no, como ocurre en la mayoría de los demás líquidos existentes, en los que la máxima densidad tiene lugar a la temperatura de congelación, que para el agua serían los 0 ºC. Este fenómeno de una forma densa de agua a 4 ºC, podría ser el resultado de la presencia de los dos potenciales estados líquidos posibles, en los que las moléculas se acercan más o menos unas a otras, con espacios intermedios variables y por tanto densidades también variables.

Hasta aquí hemos repasado algunas de las propiedades físico-químicas del agua, destacando alguna de ellas que nos permiten calificar al agua como “sustancia muy rara”.  

Ortega y Gasset decía en una de sus obras “Yo soy yo y mi circunstancia”, lo que podría interpretarse, o al menos así lo interpreto yo, como que cada hombre está constituido por una parte propia constante, que digamos es su “yo”, y de otra parte que son las circunstancias físicas y psicológicas que le rodean, es decir el dónde, el cuándo, el cómo, el con quién, y un montón de cosas más que hacen que el resultado de la suma “yo + mi circunstancia” en un momento dado no sea algo fijo, sino algo tan variable como para que oír una palabra amable nos lleve a un resultado placentero y por el contrario, a igualdad de todo lo demás, un insulto nos lleve a un drama.

Lo anterior aplicado al agua abre un campo de enorme interés y curiosidad si consideramos que la estructura, las propiedades y hasta el aspecto del agua pueden variar enormemente como consecuencia de las circunstancias que rodean la masa de agua de que se trate… y “de las vivencias que haya tenido”, puesto que parece que ese raro elemento guarda memoria de lo que le pasa y de cómo la hemos tratado.

Adolfo Marroquín Santoña