Lectura – Dilatación anómala del agua

El agua es la sustancia que se usa por excelencia para explicar los cambios que puede tener la materia debido a una variación en la temperatura. Si se encuentra en su estado natural (a temperatura ambiente) es líquida, si se enfría se hace hielo y si se calienta se hace vapor. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, tiene comportamientos extraordinarios

El agua, como la mayor parte de todas las demás sustancias, se dilata cuando se calienta. Sorprendentemente, esto no pasa entre los 0°C y 4°C. Como hemos visto, el hielo es menos denso que el agua, debido a que tiene una estructura cristalina que ocupa mayor espacio que en la fase líquida. Cuando el hielo llega al punto de fusión y se empieza a convertir en agua, no toda la estructura cristalina colapsa de golpe, quedando algunos cristales microscópicos en la mezcla de hielo-agua. Así, se tiene una especie de aguanieve molecular que causa que el agua esté hinchada un poco. Esto provoca que a medida que el agua, ya a 0°C aumenta, cada vez más los cristales van colapsando, por lo que el agua experimenta un proceso de expansión y contracción simultáneo. Parte del volumen tiende a aumentar debido al aumento de la energía cinética de las moléculas de agua, que ya se encuentran en estado líquido, mientras que la otra parte del volumen tiende a disminuir debido a los cristales que van colapsando y dejando el espacio que ocupaban en su estructura cristalina. Este colapso domina hasta que se llega a los 4°C.

Este peculiar comportamiento tiene consecuencias significativas para la vida acuática y la climatología. Cuando el agua se enfría por debajo de los 4 °C, se forma una capa de hielo en la superficie de los cuerpos de agua. Este hielo actúa como una capa aislante, protegiendo a los organismos acuáticos del frío extremo y permitiendo que la vida continúe debajo de la superficie con temperaturas más moderadas. Esta propiedad única ha sido vital para la supervivencia de numerosas especies en climas fríos.