Enfrían agua hasta -43°C sin que se congele

El agua por debajo de cero grados y líquida existe, desde luego. ¿Pero a menos cuarenta y tres grados centígrados? Eso ha comprobado un equipo del CSIC desarrollando una nueva técnica físico-química.

El agua es un elemento muy especial. Todos lo sabemos aunque pocos son conscientes de hasta qué punto este elemento se comporta de manera sorprendente. Porque el líquido elemento, lejos de ser "normal", es bastante caprichoso en ciertas condiciones; mostrando propiedades imposibles para otros líquidos. La última de sus excentricidades consiste en no congelarse cuando debería.

Agua subfría

Todos sabemos que el agua a menos de cero grados centígrados se congela. Pero, ¿y si no fuera así? Esto mismo es lo que llevan barajando numerosos científicos durante mucho tiempo. ¿Cúanto se puede enfriar el agua sin que se congele? Esta pregunta no es baladí. Porque su respuesta está relacionada con el hecho de ser tan importante para la vida.

Cuando bajamos tanto la temperatura del agua que la volvemos terriblemente fría, sin que llegue a congelarse, hablamos de agua subenfriada. Pero ¿hasta dónde podemos alcanzar? Un equipo de liderado por el CSIC ha conseguido bajar la temperatura del agua por debajo de los cuarenta grados bajo cero. En concreto a menos cuarenta y tres grados.

Para ello han empleado agua muy pura y batido el récord de agua subfría del mundo, tal y como presentan en Physical Review Letters. La técnica empleada ha consistido en preparar una fila muy uniforme de gotas diminutas, dentro de una cámara de vacío. Estas se "lanzan" a una velocidad de setenta y dos kilómetros por hora y se enfrían rápidamente por evaporación superficial.

"Para determinar si las gotas seguían siendo líquidas o se habían congelado, las iluminamos con un haz láser focalizado, y analizamos espectralmente la luz dispersa por ellas”, explicaba para la prensa José María Fernández, investigador del CSIC, en el Instituto de Estructura de la Materia.

Una de las cosas más interesantes de esta técnica para producir agua subenfriada es que se puede emplear en otros experimentos para su determinación estructuralo para medir con precisión su temperatura. ¿Y qué ha llevado a estos científicos a "jugar" con el agua a tan baja temperatura? La respuesta está en sus increíbles propiedades.

Ese excéntrico líquido

Como ya hemos dicho, el agua tiene unas propiedades consideradas anómalas. Por ejemplo, su densidad, es máxima a los cuatro grados centígrados y su forma sólida, el hielo, es menos densa que el líquido. Por eso este flota sobre el agua y no al revés, como ocurre con el resto de líquidos.

El agua tiene una gran cantidad de propiedades anómalas

Esta propiedad, entre otras, es muy importante para la vida. Para empezar, gracias a esto se preserva la vida en el fondo de los lagos helados. Pero aún más importante es el hecho de que se mantengan los casquetes polares a flote, sin modificar el volumen de los mares y afectando al clima global de una manera incuestionable.

Otra de estas "excentricidades" del agua es su capacidad calorífica, es decir, la cantidad de energía necesaria para cambiar su temperatura. Esta se acentúa cuando el agua se enfría por debajo del punto de congelación, algo que resulta único también. Con todo ello, ¿por qué sorprendernos al ver que el agua no se congela cuando está a menos cuarenta y tres grados?

¿Por qué no se congela el agua?

La razón para que no se congele, al igual que el resto de propiedades extrañas, está en su composición físico-química. En concreto, en los puentes de hidrógeno. La molécula de agua está compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Esto le confiere una característica muy especial: es una molécula bipolar.

Cada molécula de agua puede comportarse como si fuera una especie de imán molecular

Esto quiere decir que cada una de estas moléculas puede comportarse como si fuera una especie de imán molecular, con una carga positiva a un lado y otra negativa al otro. Permitiendo que se formen unos enlaces efímeros conocidos como puentes de hidrógeno que, básicamente, son una fuerza electrostática, débil pero muy importante en la naturaleza.

“El origen de las anomalía se achaca a la peculiar estructura de puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua", explica Fernández, pero no se dispone de una explicación detallada a nivel molecular", afirma. Lo que sí sabemos es que las moléculas de H2O en su estado líquido o sólido se enlazan entre sí formando una red tridimensional.

La tensión superficial ayuda a que la gota de agua no "colme" la moneda. Autoras: Aránzazu Carnero Tallón y Mª de los Ángeles de Andrés Laguillo. Fuente: FOTCIENCIA.

Para entender mejor qué pasa en dicha red, una manera de ahondar en este conocimiento es estudiar la estructura del agua líquida subenfriada. “Cuanto más se enfría el agua por debajo de cero grados, más inestable se vuelve respecto a su conversión en hielo, por eso el agua profundamente subenfriada es tan inaccesible”, comenta el investigador del CSIC.

Gracias a su técnica, ahora podemos medir el agua líquida con una precisión de +/- 0,6ºC. Pero, además, ahora estamos más cerca de comprender mejor al elemento al que le debemos la vida en nuestro planeta. ¿Qué nuevos misterios nos mostrará este líquido sin igual?