El agua

El agua

I. El agua, ¿qué cosa es?

agua (del latín aqua); femenino.

1. Cuerpo formado por la combinación de un volumen de oxígeno y dos de hidrógeno, líquido inodoro e insípido; en pequeña cantidad incoloro y verdoso en grandes masas, que refracta la luz, disuelve muchas sustancias, se solidifica por el frío, se evapora por el calor y, más o menos puro, forma la lluvia, las fuentes, los ríos y los mares.

2. Cualquiera de los licores que se obtienen por infusión, disolución o emulsión de flores, plantas o frutas que se usan en medicina y perfumería (agua de azahar, de colonia, de heliotropo, de la reina de Hungría, de rosas). (Diccionario de la Lengua Española, Real Academia Española.)

Existen también varios matices idiomáticos relacionados con el agua y expresiones que la invocan, por ejemplo "¡agua va!" (o, más recientemente, "aguas"), con la que se avisaba a los transeúntes cuando desde alguna casa iban a echar a la calle agua o inmundicias.

Otras expresiones, divertidas y sabias, son "ahogarse en un vaso de agua" (afligirse por motivos triviales), "coger el agua en un cesto" (trabajar en vano), "caer como el agua de mayo" (ser bien recibido), "echar agua al vino" (dulcificar la actitud), o "más agua a los frijoles" (para que alcancen), "echar un jarro de agua fría" (desalentar), "estar con el agua al cuello" (sumamente apurado), "hacérsele a uno agua la boca" (ante algo delicioso), "llevar toda el agua a su molinito" (una persona que todo lo usufructúa en su provecho), "más claro que el agua" (algo evidente), "nadar (o navegar) entre dos aguas" (contemporizar con dos opiniones o tendencias opuestas), "parecerse como dos gotas de agua" (ser idénticos), etcétera.

Aquí no se trata de ampliar el conocimiento lexicográfico arriba resumido, cosa por otro lado para mí imposible de hacer, pues pocos temas me vienen a la cabeza sobre los que más pueda escribirse. Además no soy un experto ni con ese espíritu emprendí este trabajo. Mi propósito es poner al alcance del lector una información que se antoja comunicar: el agua es el elemento más maravilloso que conozco y con un poco de las varias cosas que diré espero despertar su curiosidad para investigar aún más sobre este fascinante campo.

Tales de Mileto, el filósofo griego del siglo V a.C., afirmó que el agua era la sustancia original, de la cual todas las demás (tierra, aire y fuego) estaban formadas. Anaximandro, unos años más tarde, y otros filósofos después, concluyeron que más bien hay una cierta proporción de fuego, aire, tierra y agua en el mundo, que cada uno lucha por extender su imperio y que se presenta la necesidad natural de restablecer el equilibrio. La consideración de Tales lleva mucha verdad en el sentido de que en todo hay agua; de hecho, Isaac Newton, en el siglo XVII, escribió su tratado De Natura Acidorum, en donde sostenía que todo cuerpo podría ser reducido a agua.

En el agua se originó la vida y de ella sigue dependiendo. Esto, por cierto, sucede porque el agua es una sustancia completamente fuera de lo común: es líquida en condiciones normales, cuando "debería" ser gaseosa, y su forma sólida flota sobre su forma líquida, cuando "debería" ser al revés; su forma líquida semeja más un sólido que un líquido ordinario. Cuando se congela se forma el hielo, o mejor dicho, alguno de los hielos, pues hay nueve distintos.

Con la excepción de productos exóticos, el agua es el mejor disolvente que existe (de sólidos, de líquidos y de gases). Si el agua no fuere así no podría sustentar la vida, pues gracias a esta propiedad conduce los nutrientes a los seres vivos y elimina sus desechos; además, lleva el oxígeno a los seres acuáticos.

El 71 por ciento de la superficie de nuestro planeta está cubierto por ella; millones de toneladas, en forma de vapor, flotan en la atmósfera y sin embargo grandes regiones terrestres carecen de ella.

Los seres vivos moran inmersos en el agua o en el aire. En su interior son, en gran medida, agua: en el agua se originó la vida y de ella sigue dependiendo.

La enorme presión de la actividad humana sobre la disponibilidad de este recurso en los asentamientos humanos, los centros industriales y los turísticos, y en las zonas agrícolas, exige de un gran esfuerzo para proveerla en la cantidad y con la calidad adecuada. El consecuente problema de las aguas residuales es de magnitud comparable.

¿Qué es el agua?, ¿cómo existe en la naturaleza y cómo es utilizada por los seres vivos? ¿Cómo llega y cómo sale de las ciudades? Conocer este elemento es necesario para apreciarlo, conservarlo y no deteriorarlo.

Es por las propiedades del agua, en particular por su gran capacidad de disolver otras sustancias, que es tan fácil maltratarla... Hacerla inservible para la vida.

Para iniciar nuestra exploración y descubrir sus curiosidades debemos tomar un poco de agua y jugar con ella.

LO QUE SE HAN PREGUNTADO LOS CIENTÍFICOS

Los primeros pensadores reconocieron pronto que el agua es un elemento único. Aristóteles lo incluyó entre los cuatro elementos básicos, junto con la tierra, el aire y el fuego. Así, como un elemento fue tratada hasta el siglo XVIII, cuando la tierra y el aire también dejaron de ser "elementos" y se reconoció que estaban compuestos de complejas mezclas de especies químicas, y que el fuego es una manifestación de la actividad química, no otro elemento. Cupo el honor en 1781 al científico británico José Priestley de sintetizar al último de los elementos aristotélicos, demostrando que, al igual que los dos primeros, también era una mezcla de especies químicas. Antonio Lorenzo de Lavoisier en Francia y Enrique Cavendish en Inglaterra lograron descomponer el agua en sus dos componentes: "aire ordinario" (oxígeno) y "aire inflamable" (hidrógeno), estableciendo así los primeros pasos para su estudio científico.

La realidad física es otra: el agua es un líquido extremadamente complejo, tanto así que mucha de la dificultad para el estudio de las soluciones deriva de que el disolvente más accesible es precisamente el agua, que, lejos de ser un simple medio que pueda caracterizarse por una constante, interactúa tan fuertemente con los solutos que sus características deben necesariamente ser tomadas en cuenta.

Las propiedades del agua difieren mucho de las de los demás líquidos; es demasiado "sólida", para ser un líquido ordinario. En 1891, H. H. V. Vernon postuló que las moléculas de agua se adherían unas a otras, confiriendo al líquido altas densidades. Guillermo Roentgen, descubridor de los rayos X, investigó las propiedades del agua, y aventuró en 1892 explicaciones cualitativas basadas en suposiciones moleculares. No obstante, ninguno de estos intentos despertó mayor interés en la comunidad científica. En 1933 dos grandes investigadores de los líquidos, Juan Bernal y Roberto Fowler publicaron un interesante y hoy clásico artículo proponiendo el primer modelo plausible del agua líquida, en el que se sientan las bases de los modernos estudios sobre el tema. En años subsecuentes se empezaron a medir con mayor sistematicidad sus propiedades. En 1940, N. E. Dorsey publicó una monografía intitulada Propiedades de la substancia agua ordinaria en la que describe los trabajos de los anteriores 50 años y registra todas las anomalías que exhibe este líquido.

Por el resto de esta década hubo mayor actividad científica alrededor del "agua ordinaria": se investigaron sus propiedades estructurales por medio de rayos X y luz infrarroja, así como por la transmisión de ondas sonoras. Se reconoció que las interacciones entre el medio acuoso y los solutos son fuertes y se inició la interpretación en términos de las ligaduras entre los hidrógenos y el oxígeno que forman la molécula del agua. La década de los años cincuenta vio surgir un gran número de modelos fisicoquímicos; por fin en los sesenta el estudio del agua empezó a ser un campo aparte: se reconocieron estructuras extrañas, como asociaciones de moléculas en cúmulos dentro del seno del líquido; se investigaron con mayor profundidad las fuerzas moleculares que generan los hidrógenos del agua y cómo afectan éstas las propiedades observables.

Fue también en esta década cuando se formalizaron los estudios fisicoquímicos del agua, especialmente en el campo de la teoría de las soluciones. Así se empezaron a relacionar las observaciones macroscópicas con la interpretación basada en las teorías microscópicas. Ello condujo a W. Kauzmann a sugerir un nuevo enfoque al estudiar el papel del agua en la conformación de las proteínas, lo que llamó la atención de los bioquímicos al peculiar líquido en el cual se produce la vida.

En 1962, G. Nemethy y H. A. Scharega publicaron tres artículos en los que intentaron desarrollar un modelo basado en las consideraciones microscópicas de la mecánica estadística. Sus métodos y sobre todo la gran cantidad de parámetros que utilizaron han sido objeto de crítica, pero estos trabajos, aparte de mostrar la complejidad de la tarea, constituyen el primer intento de fincar una base cuantitativa en lo que hasta entonces había sido un camino lleno de empirismo.

El advenimiento de las modernas computadoras permitió abordar el estudio de la materia siguiendo nuevas rutas. Por medio de complejos programas de cómputo basados en la mecánica cuántica, llamados métodos ab initio (de principio), se han estudiado las interacciones entre las moléculas de agua, investigando pares

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