El agua, todo un mundo por descubrir

Casi cuatro quintas partes de la superficie terrestre están cubiertas por agua. Y no sólo eso, pues los seres vivos están constituidos fundamentalmente por este elemento. De hecho, la química de la vida se sustenta en el agua. En resumen, sin agua no hay vida.

Sin embargo, su importancia no cabe sólo contemplarla desde el punto de vista biológico, ni siquiera químico. Y es que también las propiedades físicas son importantes. Entre ellas, el amplio intervalo de temperatura en que, pese a su baja masa molecular, es líquida; o el relativamente anómalo comportamiento de su densidad frente a la temperatura: el agua sólida –esto es, el hielo– es menos densa que el agua líquida y la densidad de ésta crece hasta los 4oC. Estas propiedades, además de otras muchas, se deben al enlace de hidrógeno que une las moléculas de agua.

Enlace de hidrógeno

En efecto, el agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Los enlaces O-H forman entre sí un ángulo de 105o, por lo que la molécula de agua tiene un marcado carácter dipolar. En consecuencia, se produce una fuerza de atracción entre el hidrógeno de una molécula y el oxígeno de otra. Este enlace es el llamado enlace de hidrógeno.

Precisamente, a este enlace de hidrógeno se deben muchas propiedades físicas del agua, como sus elevados puntos de fusión y ebullición. Ahora bien, estudiar las propiedades físicas, químicas y bioquímicas del agua significaría llenar toda una enciclopedia. Por ello, esta experiencia se centra en algunas de ellas poco trabajadas en los planes de estudio. Sin embargo, son interesantes y espectaculares, no sólo para los estudiantes, sino para todo el público en general.

Tensión superficial

La tensión superficial es una propiedad característica de los líquidos que en el agua tiene especial interés. Físicamente, la tensión superficial se debe a que, en general, en los líquidos cada molécula es atraída por las restantes más próximas en todas las direcciones y con la misma intensidad. Sin embargo, en las moléculas superficiales, al no haber otras moléculas por encima, aparece una resultante dirigida hacia abajo que tiende a llevar la molécula hacia dentro del líquido, reduciendo al mínimo esta superficie. El resultado es que el líquido aparece como si estuviera envuelto en una membrana elástica.

En esto consiste la tensión superficial, y consecuencia de ella es la resistencia de los líquidos a la ruptura de la superficie, de modo que las agujas y las monedas se depositan sobre la superficie, los insectos caminan sobre ella y las gotas tienden a la forma esférica.

Esta experiencia camina por dos vertientes. Por un lado, de forma cuantitativa, se ha medido la tensión utilizando un sencillo dispositivo consistente en un vidrio de reloj y un dinómetro de alta sensibilidad. Se suspende el vidrio o un anillo de aluminio biselado de dinanómetro y se toma nota de su marca. A continuación, se eleva mediante el tornillo la cápsula con agua hasta que entra en contacto con el disco y se registra la marca. Entonces, se va haciendo descender la plataforma lentamente; se observa cómo el registro del dinanómetro aumenta hasta que el disco se separa del agua; y se toma nota de la marca del dinanómetro en el momento de la separación.

Por otro lado, se puede experimentar depositando monedas u otros objetos sobre el agua. Para ello, se cortarán pequeños pedazos de papel de filtro sobre los que se depositará la moneda o la aguja. Se observará cómo el papel, al empaparse, se hunde, mientras el objeto se mantiene sobre la superficie. Además, si se ponen dos objetos, tienden a juntarse.

José A. MARTÍNEZ PONS
Fernando I. DE PRADA
IES “Las Lagunas”
Rivas Vaciamadrid (Madrid)