La ciencia y el agua

De todos los elementos del Universo, el hidrógeno -uno de los dos elementos que constituyen el agua- es el más simple, el más ligero y el más difundido. Es también la sustancia primitiva de la cosmología moderna. Después del instante hipotético de la creación -el Big Bang, que sigue estando nimbado por el halo de incertidumbre cuántica- el Universo emergió como una masa de fuego, de radiaciones y de hidrógeno. Luego, el oxígeno se sintetizó en las estrellas que se formaron más tarde. La Tierra es resultado de la fusión y de las síntesis nucleares que siguieron al Big Bang, lo mismo que su atmósfera volcánica primitiva constituida de numerosos elementos pero también de vapor de agua. La palabra "hidrógeno" procede del griego y significa "creador de agua".
A medida que el planeta fue enfriándose, este vapor se condensó para dar origen al agua salada de los océanos y de los mares, al agua dulce de los lagos, de los ríos, de las capas subterráneas, de la nieve y del hielo en las altas cumbres, aunque, como el Kilimanjaro, estén situadas en países tropicales. Esos océanos se formaron en un inmenso y terrible diluvio después del cual la versión bíblica "aparecía como un chubasco primaveral". El Universo todavía conserva la huella de ese origen cósmico del agua. Además de la Tierra -única de todo el Sistema Solar donde el precioso elemento existe en los tres estados de la materia-, conocen el agua la Luna, el planeta Marte y el asteroide Europa. Gracias a los datos recopilados por las sondas, se piensa que podría haber hielo en la Luna y agua líquida en la superficie congelada de Europa.

¿Una sustancia banal?

El agua es la sustancia más común y más banal en la Tierra y, sin embargo, es la más característica de este planeta azul. De hecho, la idea científica de que es un elemento es hija de la teoría de Tales, quien planteó que el agua es el elemento supremo y que está en el origen de todas las cosas
"Todos los seres vivos, vegetales y animales, están esencialmente formados por los mismos cuatro cuerpos elementales: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno... Los seres vivos están constituidos por carbón, unido con tres gases que son los elementos del agua y los elementos del aire", enseñaba el célebre químico Marcellin Berthelot en su curso inaugural en el Collége de France en 1864.
Es cierto que antes el químico francés Proust había sido el primero en demostrar la constancia de la composición del agua, cualquiera que sea su origen. Lavoisier hizo en 1785 la síntesis del agua. Ésta, más allá de su gran interés científico, tuvo repercusiones en otros planos, pues contribuyó a despojar a la química de esos oropeles metafísicos y constituyó el acta de nacimiento de la química moderna, al refutar, definitivamente, la teoría del flogisto, fluido particular que los antiguos químicos suponían que formaba parte de la composición de todos los cuerpos y que se desprendía de ellos
en la combustión. Gracias al análisis de Proust y a la síntesis de Lavoisier, quedó sentado sin impugnación posible que el agua es la combinación de dos gases inodoros, incoloros e insípidos. De hecho, el agua líquida es la sustancia más extraordinaria que se conoce. Es anormal desde el punto de vista de todas sus propiedades físico-químicas. Es un producto único en lo que respecta a su actitud para existir, en las condiciones normales de temperatura y de presión, en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Esto es consecuencia de su estructura química particular, que, por otra parte, todavía no ha sido comprendida por completo.
Se sabe, sin embargo, que gracias al enlace intermolecular del hidrógeno, el agua puede absorber grandes cantidades de calor antes de dejar que sus moléculas se evaporen. Como consecuencia de esta propiedad, los océanos pueden condicionar el clima al alternar la absorción y la liberación de calor en función de las estaciones. En estado líquido, el enlace de hidrógeno crea la tensión de superficie (o tensión superficial) que permite a las moléculas de agua atraerse unas a otras y soportar objetos muy pesados, e incluso desafiar las leyes de la gravitación. De manera inhabitual, en estado sólido, los enlaces intermoleculares de hidrógeno se expanden, lo que da al hielo más volumen pero menos densidad4; ello hace que el agua sólida sea más ligera que el agua líquida. Las propiedades físico-químicas del agua -comparadas con las de otros hidruros de la misma columna VI de la tabla periódica de los elementos- están marcadas con el signo de la originalidad pues, si bien el SH₂ -el sulfuro de hidrógeno- es gaseoso en las condiciones normales (al igual que el H₂Se y el H₂TE) y huele a huevos podridos, el agua con un punto de ebullición particularmente elevado sigue siendo inodora, como todos sabemos. Si el hidruro H₂O fuera gaseoso como los tres precedentes, ¡entonces la Vida no hubieraaparecido nunca sobre la tierra! Son milagrosas las aptitudes del agua para dar la vida, así como sus aptitudes tanto para preservar como para destruir. De hecho ese milagro tiene un nombre: el enlace de hidrógeno que hace que la molécula de agua pueda escribirse: H₂O.