El agua es una molécula formada por 2 átomos de Hidrógeno (H) y uno de
Oxígeno, por lo que su fórmula química es H2O. Esta unión es tan
fuerte que por mucho tiempo se creyó que el agua era un elemento y no un
compuesto. Al unirse estos 3 átomos se forma una nueva nube de electrones
alrededor de los 3 núcleos, que se sitúan en forma de triángulo (no en línea).
De esta forma se obtiene una molécula bipolar, es decir que tiene dos polos:
Negativo en el lado del oxígeno y positivo en el lado de los átomos de
hidrógeno. La nube de electrones adopta una forma extraña (enlace de hidrógeno)
que hace que atraiga a los átomos de hidrógeno de otras moléculas de agua,
uniéndose fuertemente y causando algunas de las curiosas y necesarias
propiedades que tiene el agua:
Capilaridad y Tensión Superficial: La capilaridad es la propiedad que tiene
un líquido a subir por un tubo, desafiando la fuerza de la gravedad. El nivel
que alcanza es directamente proporcional a la tensión superficial del líquido e
inversamente proporcional al grosor interno del tubo. El agua tiene una gran
tensión superficial debido a sus enlaces de hidrógeno, que buscan adherirse a
las paredes del tubo. Esto hace que tenga una gran capilaridad, algo que resulta
indispensable para que el agua pueda subir por el tallo de plantas, árboles...
Si esto no fuera así no podrían existir las plantas y la vida en el planeta
desaparecería. Esta propiedad también es utilizada por la sangre para circular
por los diversos organismos, y es la causa de que se forme una pequeña curvatura
menisco en la orilla de la superficie del líquido cuando éste está contenido en
un vaso.
Densidad: Normalmente las sustancias al enfriarse se hacen más densas, pero
en el agua ocurre todo lo contrario. Esto hace que el hielo tenga menos densidad
que el agua líquida y, por tanto, el hielo flota en el agua. De hecho, el agua
consigue su mayor densidad a los 4ºC. Por debajo de esa temperatura el agua
disminuye su densidad hasta que se congela. Cuando la temperatura baja, las
moléculas pierden movilidad y tienden a unirse más fuertemente, pero separándose
unas moléculas de otras, disminuyendo así su densidad y aumentando su volumen.
Por eso, el agua al congelarse aumenta su volumen y flota. Esta propiedad es
fundamental para los peces y otros animales, pues cuando hace frío el agua se
congela y al flotar hace que sólo se congele el agua de la superficie, evitando
que el frío congele el agua inferior. Si esto no fuera así, se congelaría toda
el agua y morirían todos los animales acuáticos.
Solubilidad: El agua pura no existe en la naturaleza, pues el agua permite
disolver fácilmente en ella otras sustancias. Además, algunas de estas
sustancias son fundamentales para la vida y, si el agua no pudiera disolverlas,
la vida desaparecería. Por ejemplo, el agua de ríos y mares lleva oxígeno
disuelto que respiran los peces. Esta característica es fundamental para la
vida, pero tiene el inconveniente de que hace que el agua sea muy fácil de
contaminar. Como demostración de esto último véase, por ejemplo, el mar
Mediterráneo, el río Ebro, el río Po y tantos otros ríos y mares. El agua es el
mejor solvente, aunque esto no significa que pueda disolver todas las
sustancias. Por ejemplo, el aceite no puede ser disuelto por el agua. La
solubilidad del agua se debe a que es una molécula bipolar, con dos polos
(positivo y negativo) y esto hace que se comporte como un imán atrayendo y
repeliendo los distintos átomos de otras sustancias.
Capacidad Calórica, o calor específico: Es la cantidad de calor necesaria
para elevar o descender la temperatura de una cierta cantidad de una sustancia.
Se llama caloría a la cantidad de calor necesaria para elevar o descender 1º la
temperatura de 1 gramo de agua. El agua tiene muy alta su capacidad calórica
(4200 J/Kg/ºK), es decir, necesitamos aplicar mucho calor para elevar poco su
temperatura. El alcohol, por ejemplo tiene su capacidad calórica un poco menor
que la del agua (2400 J/Kg/ºK) y con menor que ésta tenemos el hielo (2100 J/Kg/ºK),
el mármol (880 J/Kg/ºK), el vidrio (630 J/Kg/ºK), el acero (450 J/Kg/ºK), el
cobre (380 J/Kg/ºK) y el plomo (130 J/Kg/ºK), por ejemplo. Así, si calentamos un
recipiente con agua, notaremos que muy pronto el recipiente se ha calentado
mucho, pero que el agua tarda mucho más en calentarse. Esta propiedad, unida a
que en el planeta tierra existe mucha superficie con agua, hacen menos bruscos
los cambios de temperatura entre el día y la noche y entre las estaciones del
año. Si esto no fuera así, los días serían abrasadores y las noches serían muy
gélidas. Esta propiedad se debe a que el agua traduce la energía que se le
aplica en vibraciones moleculares, retardando así su calentamiento y esto es
consecuencia de que los enlaces de hidrógeno mantienen muy ordenadas las
moléculas del agua.
Temperatura de Ebullición: Es la temperatura con la que el agua se convierte
en gas (vapor de agua) y depende de la altitud (presión atmosférica): A mayor
altitud (menor presión), menor temperatura de ebullición. Por otra parte, los
compuestos más ligeros se evaporan a menor temperatura que los más pesados.
Siguiendo esta regla, sabiendo que el peso molecular del agua es 18 y
comparándolo con otras sustancias, deducimos que la temperatura de ebullición
del agua debería ser 91º bajo cero y entonces, a temperatura ambiente no habría
agua líquida y, por tanto, no habría vida. Sin embargo, la temperatura de
ebullición del agua es, por fortuna, bastante mayor: 100ºC aproximadamente. Esto
es así debido a que los átomos de agua están tan fuertemente unidos que se
necesita mucha energía (calor) para separarlas (convirtiéndolas en gas). En una
olla a presión, como el vapor de agua no puede escapar, aumenta la presión y así
aumenta la temperatura de ebullición del agua, situándose por encima de los 100º
y consiguiendo que los alimentos se cocinen más rápidamente.
El ciclo del agua
En la atmósfera, con la
ayuda del aire y del Sol, el vapor de agua se convierte en humedad, niebla,
neblina, rocío, escarcha y nubes. Y como nieve sobre las montañas, o como
lluvia o granizo en los valles, se escurre, desliza o se filtra en la tierra, donde la recogen los ríos, y de los ríos va al mar, esto es el ciclo hidrológico, o ciclo del agua.
El mar retiene la sal del agua que recogió del suelo,
la tierra y las rocas que se encontraban en los lugares por donde pasa
el río, la envía a la atmósfera, pura y evaporada. De la atmósfera, el
agua cae como
lluvia baja sobre los prados, los campos, nutre las cosechas y la
fruta, y
corre por los troncos, ramas de las plantas y árboles, llenándolos de
flores.
Al encontrar grietas en las rocas y en el suelo, el agua penetra hacia
adentro de
la tierra, formando los ríos subterráneos que llenan los pozos, a veces
sale
en pequeñas cascadas o manantiales. A todo este proceso se le llama el
Ciclo
del agua, o ciclo Hidrológico, gracias a él, probablemente tú volverás a
beber esta misma
agua cien veces durante toda tu vida.
El agua que
tomamos ahora es
la misma que se ha estado usando durante millones de años. Se ha
conservado
casi sin cambio tanto en cantidad como en tipo desde que se formó la
Tierra. El
agua se mantiene en tres estados: como líquido, gas (vapor) o sólido
(hielo), se recicla constantemente, es decir, se limpia y se renueva
trabajando en
equipo con el sol, la tierra y el aire, para mantener el equilibrio en
la
Naturaleza . La interminable circulación del agua en la tierra se llama
el
ciclo hidrológico.
Aunque el agua está en
movimiento constante, se almacena temporalmente en los océanos, lagos, ríos,
arroyos, cuencas, y en el subsuelo. Nos referimos a estas fuentes como aguas
superficiales, aguas subterráneas.
El sol calienta el agua
superficial de la Tierra, produciendo la evaporación que la convierte en gas.
Este vapor de agua se eleva hacia la atmósfera donde se enfría, produciéndose
la condensación . Así se forman pequeñas gotas, que se juntan y crecen hasta
que se vuelven demasiado pesadas y regresan a la tierra como precipitación en
forma de lluvia.
A medida que cae la lluvia,
parte de ella se evapora directamente hacia la atmósfera o es interceptada por
los seres vivientes. La que sobra se mete a la tierra a través de un proceso
que se llama infiltración, formando las napas subterráneas. Si la precipitación
continúa cayendo a la tierra hasta que ésta se satura, el agua excedente
entonces pasa a formar parte de las aguas superficiales.
Tanto las aguas
superficiales como las aguas subterráneas finalmente van a dar al océano o
lagos, donde comienza el ciclo nuevamente.
Se estima que el
volumen total de agua en la tierra es de 1.400 millones de km3, volumen
constituido en un 97% por agua salada. De los 39 millones de agua dulce
disponibles, sólo 10 millones de km3 de agua son utilizables (la otra parte se
encuentra bajo la forma de hielo).
El lago Baikal en Siberia constituye el mayor depósito de agua dulce en el
mundo: 22000 km3.
Sólo 10 países
comparten el 60% de las reservas mundiales de agua.
Las regiones
áridas cubren el 31 % de las tierras emergidas que, a su vez han sido alcanzadas
en un 40% por el fenómeno de desertización: reforzado por la progresión del
nivel de los océanos, este fenómeno de desequilibro en la distribución del agua
en el planeta se acentúa ineluctablemente.
