Fundamentos del agua

A pesar de su compleja función en la vida y los ecosistemas, la composición química del agua es bastante elemental: H₂O. Su estructura es sencilla, simétrica y no es lineal.

El agua tiene un momento dipolar fuerte, lo que la hace una molécula polar. La carga se distribuye de manera desigual para que "apunte" a una dirección particular. La polaridad tiene varias consecuencias importantes. Por ejemplo, la polaridad hace que el vapor de agua absorba la radiación infrarroja, haciéndola el gas de efecto invernadero más importante que ocurre de manera natural en la atmósfera. La contribución del agua al calentamiento atmosférico crea el clima cómodo del planeta. Sin el vapor de agua y el bióxido de carbono preindustrial en la atmósfera, y sin su propensidad a absorber la radiación, la atmósfera del planeta sería como 35°C más fría. El vapor de agua es responsable de aproximadamente 20 de esos grados.¹Es difícil estimar la contribución exacta del vapor de agua a la temperatura atmosférica, y la comunidad científica no ha logrado un consenso sobre un valor exacto. Estimados de Vaclav Smil, Energy: A Beginner’s Guide (Londres: Oneworld Publications, 2006). Para una introducción sobre los conceptos científicos base del cambio climático, consultar: Mark Maslin, Global Warming: A Very Short Introduction (Oxford: Oxford University Press, 2004).

La polaridad del agua también la hace un solvente universal valioso, ya que puede disolver materiales como sales, azúcares y ácidos. Su momento dipolar fuerte le da al agua una cualidad llamada adhesión, es decir, la capacidad de "pegarse" a otras superficies así como a otras moléculas de agua. El efecto neto de la adhesión es la alta tensión superficial del agua, una cualidad que imparte muchos beneficios a los seres vivientes que necesitan circular agua por sus sistemas.

El agua también tiene una capacidad relativamente alta para el calor y calor de vaporización. Estas cualidades significan que el agua puede absorber mucho calor antes de que hierva. Gracias a su alta capacidad de calor, el agua es un refrigerante excelente para las centrales eléctricas. Como la capacidad de calor del agua es aproximadamente cuatro veces mayor que la del aire, las centrales eléctricas necesitarían cuatro veces más movimiento de aire para lograr el mismo nivel de refrigeración que el agua.

El agua puede existir en tres fases en la naturaleza al mismo tiempo: icebergs sólidos flotan en un océano líquido bajo un cielo con nubes de vapor de agua. El agua llega a su densidad máxima a 4°C, lo que significa que el hielo flota en el agua, lo cual es una características rara. Si el hielo se hundiera como la mayoría de los demás sólidos, los lagos se llenarían de hielo en el invierno a medida que se va hundiendo en el fondo. En su lugar, el hielo se forma en la superficie, flotando sobre un gran cuerpo de líquido repleto de vida. Si el hielo se hundiera, los densos bloques de hielo sacarían a las criaturas vivientes de los cuerpos de agua privándolas de la oportunidad de prosperar. La densidad menor del agua sólida permite que ocurran cambios físicos al agua (congelación y descongelación) mientras la vida se mantiene debajo.

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