Líquido, sólido y gas indispensable: EL AGUA

Por Tomás Unger.

Ya sea por exceso o por defecto, uno de los principales protagonistas de los eventos internacionales suele ser la sustancia más abundante de nuestra biósfera, cuyos elementos componen el 88.40 % del cuerpo humano y que normalmente damos por descontada: el agua. Todos estos eventos hacen recordar la importancia que tiene ese líquido de características únicas, del cual hay 1500 millones de Km3 en la Tierra.

Un líquido extraordinario

El agua es un compuesto inorgánico de hidrógeno y oxígeno, la sustancia sencilla más abundante en la biósfera. Casi todas sus propiedades físicas son extraordinarias o extremas para este tipo de compuesto; a su vez estas características físicas le confieren propiedades - químicas únicas. Para enumerar unas cuantas de estas cualidades podemos comenzar con los estados del agua. Líquido dentro de las temperaturas más adecuadas a los procesos biológicos, hay ocasiones en que el agua mantiene simultáneamente 3 estados: líquida en el lago, hielo en la superficie y vapor en el aire sobre él. Otra: el agua, al igual que todas las cosas, inclusive el hielo, se contrae al enfriarse, pero deja de contraerse antes de convertirse en sólido (hielo) a unos 40 y a partir de esa temperatura se dilata; así el agua sólida tiene una densidad de 0.92 y flota dentro del agua líquida, manteniendo aproximadamente un onceavo de su volumen fuera de la superficie.

 El líquido de mayor calor específico (capacidad de almacenar energía térmica) es el agua. También es el líquido que requiere de mayor calor para evaporar y, con excepción del mercurio, es el líquido de mayor conductividad térmica. Esta última característica es factor determinante en la naturaleza de todos los fenómenos atmosféricos de la tierra.

En cuanto a su estructura básica, el agua tiene una ionización sumamente débil (momento dipolar muy pequeño) y disuelve prácticamente cualquier cosa; felizmente en cantidades muy limitadas. Otra característica excepcional del agua es su constante "dieléctrica", lo cual quiere decir que la fuerza de atracción de los cuerpos en el agua es muy a, por lo cual tienden a permanecer en disolución. Esto también es de gran importan, pues hace que la mayor parte del agua impura, con excepción del vapor y en altos casos el hielo. Por último la variación el grado de acidez que puede tener el agua (conocido como índice pH, que representa la concentración de iones de hidrógeno) es enorme, con 14 niveles que equivalen a una fluctuación de 1 a 10 millones. Aquí cabe aclarar que la mayor parte de las aguas costeras oceánicas tienen un pH ligeramente por encima de 8. Por debajo de 7.5 de pH gran parte de los animales marinos morirían, y por de- ti bajo de 7 los carbonatos en el mar permanecerían en solución, haciendo imposible la formación de esqueletos.

Los cuatro reservorios

Las existencias de agua de nuestro planeta equivalen a 1,500 millones de Km3. Para visualizar esta masa hay que imaginar un cubo de 2,500 Km de lado, o sea una distancia en línea recta mayor que la longitud del Perú. El 970/o de toda esta agua está en el mar, el 30/o restante es agua dulce que se encuentra en 3 formas: el 750/o sólida en forma de hielo en los casquetes polares (2.250/o del total), el resto (0:750/o del total) es agua dulce que se encuentra en su casi totalidad en la tierra, principalmente como agua subterránea, y una pequeña parte en lagos y ríos. Por último, una pequeña fracción es vapor de agua que se encuentra en la atmósfera.

Baños del Inca, Cajamarca.

Sin embargo, como dramáticamente se demuestra cada cierto tiempo en diversas partes del mundo, el agua de la atmósfera es de trascendental importancia siendo elemento determinante del clima. Hace casi 500 años, Leonardo Da Vinci ya había observado que "el agua es la impulsora de la naturaleza". Movida por la energía del Sol, de cuya radiación absorbe un 230/o, el agua mueve la inmensa máquina atmosférica que conforma el llamado ciclo hidrológico. Para darse una idea de las dimensiones de este motor atmosférico basta considerar que diariamente el Sol evapora un millón de millones (1 '000,000,000,00) de toneladas de agua; esta es la fuerza más grande que actúa en la tierra. Cada día una cantidad igual de vapor se condensa y cae como lluvia, nieve, garúa y granizo, la mayor parte en el mar.

El agua nuestra de cada día

Con excepción de algunos pueblos que viven en el desierto, la mayor parte de la humanidad está acostumbrada a consumir cantidades ingentes de agua en las formas más diversas, de manera constante e ininterrumpida. Para dar una idea del grado en que el hombre moderno depende del agua tomemos las cifras típicas de una gran ciudad occidental. En un día normal un habitante promedio de una ciudad usa 330 litros de agua, distribuidos más o menos en la siguiente forma: 92 para servicios higiénicos y desecho de desperdicios, 122 para bañarse y para lavar cosas, 95 para regar y llenar recipientes (floreros, pozas, etc.). De los 20 litros aproximadamente que quedan para otros usos, tan sólo utilizamos menos de 8 para beber y cocinar, que es en verdad la única agua indispensable para sobrevivir.

Pero las cifras que hemos dado son de uso directo y presentan tan sólo una función del agua que requerimos para vivir.

Cada huevo que comemos necesita 450 litros de agua, desde que inicia su existencia hasta el momento en que llega a nuestra me­sa; y si estamos entre los que comen un churrasco, éste requirió 10,000 litros para hacerlo. Cada tonelada de acero utilizada, por ejemplo, en un auto, ha requerido 230 mil litros de agua. Así el habitante de una ciudad moderna, en todas sus necesidades –esenciales o no– tienen un requisito, diario permanente de unos 7,500 litros de agua.

El eterno ciclo

Para los que no se habían detenido a pensar, hasta que han visto, leído y sobre todo experimentado la importancia del agua, surgen muchas preguntas con respecto a nuestra absoluta dependencia del líquido cuyos elementos (hidrógeno y oxígeno) componen casi 9 décimos de nuestro cuerpo. Hoy se discute sobre la posibilidad de que falte el suministro de agua dulce, sobre el crecimiento de la contaminación y sobre los posibles cambios en el comportamiento del agua atmosférica.

En cuanto al suministro, para todos los efectos las reservas son infinitas; el agua no se acaba: las primeras gotas que cayeron en el Arca de Noé están todavía aquí, no sabemos dónde, pero están.

 En cuanto a la contaminación, son los sistemas de vida del hombre y la manera de utilizar sus recursos los que determinarán hasta qué punto se va a facilitar, o se va hacer difícil, el seguir contando con las cantidades y calidades de agua que requerimos. En lo que se refiere a la máquina atmosférica, sobre todo en lo que se relaciona al movimiento de agua que es su motor principal, el control de sus cambios está fuera de nuestro alcance y tan sólo comenzamos a entender parte de sus mecanismos. Mientras tanto, sólo sabemos que pequeñas variaciones en el comporta­miento de la máquina más grande la tierra, que es el clima, nos dan una verdadera esca­la de cuán limitado es el poder del hombre.

EL PLANETA DEL AGUA

Entre todos los planetas del Sistema Solar, los únicos que tienen agua, además de la Tierra, son Venus y Marte, pero la tienen en cantidades muy pequeñas que no afectan en nada la naturaleza de su superficie. En verdad nuestro planeta es el único que puede decirse dispone de agua y ésta determina tonos los fenómenos que ocurren en él, siendo la responsable de la vida. Existen organismos que pueden subsistir sin oxígeno, pero no sin agua. La presencia de este extraordinario líquido es hasta hoy un misterio, sobre todo si tomamos en cuenta que en la Tierra hay sólo cantidades vestigiales de gas neón, el que en el sol y las estrellas es casi tan común como el oxígeno.

Si consideramos que el peso molecular del agua es 18 menos que el peso atómico del neón, es difícil explicarse por qué este gas se escapó y el agua no. Mercurio, Marte y la Luna muestran superficies primitivas y Venus tiene una atmósfera de gases a muy alta temperatura con enormes presiones, en la cual el agua es sólo vestigial. Pero la tierra combina una serie de factores-gravedad, distancia del sol y constitución química- que permiten la existencia de una gran masa de agua.

Surolaja, Sucre.

Una explicación posible para el fenómeno del agua, que no escapó corno el neón, sería que ésta estaba atrapada en compuestos químicos —mayoritariamente silicatos hidratados— hasta que la Tierra se hubo formado. Aceptada la edad de 4,500 millones de años para la Tierra, probablemente, hace varios miles de millones de arios, el agua se separó de los silicatos cuando el neón ya había escapado. Aún si un fenómeno similar se hubiera produci­do en Mercurio y en la Luna, su escasa gravedad no hubiera podido retener el agua. Pero la Tierra la retuvo, y otro fenómeno admirable es que no la pierde: con excepción de una parte insignificante de agua que se descompone en la alta atmósfera y pierde sus átomos de hidrógeno, el agua terrestre mantiene su volumen a través de los milenios.

Es el agua de la Tierra, fenómeno único en nuestro Sistema Solar, lo que ha dado origen a la vida (que nació en el mar), a la dinámica atmosférica, y a la naturaleza increíblemente variada y variante de los continentes. No sería exageración si, tratando de resumir la característica más saltante de nuestro planeta, dijéramos que la tierra es el planeta del agua.

De Ventana a la ciencia, Vol. 3

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