Por qué el agua es H2O y por qué eso la hace tan rara

El agua es H2O: dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno. Es una de las moléculas más simples que existen y, al mismo tiempo, una de las que se comporta de forma más extraña. Casi todas sus propiedades son anomalías frente a lo que cabría esperar de una molécula de ese tamaño.

Y todas esas rarezas salen del mismo lugar: la forma de la molécula.

¿Cómo se une el hidrógeno con el oxígeno?

El oxígeno tiene seis electrones en su capa externa y le faltan dos para completarla. Cada hidrógeno aporta uno. Se comparten, se forman dos enlaces covalentes, y queda la molécula.

Pero al oxígeno le sobran además dos pares de electrones que no participan en ningún enlace. Esos pares ocupan espacio y empujan a los hidrógenos, doblando la molécula.

El resultado no es una línea recta: es una V con un ángulo cercano a los 104,5 grados. Toda la historia del agua está en ese ángulo.

¿Por qué el ángulo lo cambia todo?

Porque hace la molécula asimétrica, y por lo tanto polar.

El oxígeno atrae los electrones con más fuerza que el hidrógeno, así que se queda con carga ligeramente negativa, y los hidrógenos con carga ligeramente positiva. Si la molécula fuera recta, esas cargas se cancelarían. Como está doblada, no se cancelan: queda un lado negativo y un lado positivo.

Eso convierte a cada molécula de agua en un pequeño imán eléctrico que se pega a sus vecinas. Esa unión se llama puente de hidrógeno, y es el origen de casi todo lo que sigue.

Las anomalías que salen de ahí

Hierve mucho más alto de lo que debería. Moléculas de tamaño comparable son gases a temperatura ambiente. El agua es líquida porque los puentes de hidrógeno la mantienen unida. Sin ellos, no habría océanos.

El hielo flota. Casi todas las sustancias son más densas en estado sólido. El agua no: al congelarse, los puentes de hidrógeno ordenan las moléculas en una estructura abierta que ocupa más espacio. Por eso el hielo flota, y por eso los lagos se congelan por arriba y la vida sobrevive debajo.

Absorbe muchísimo calor sin calentarse. Se necesita mucha energía para romper esos puentes. Por eso el mar regula el clima del planeta y por eso el cuerpo humano mantiene su temperatura tan estable.

Disuelve casi todo. Al ser polar, el agua rodea y separa las partículas cargadas de casi cualquier sal. Se la llama el disolvente universal, y es la razón por la que el agua natural nunca es solo agua: siempre trae disuelto lo que encontró en el camino.

Sube por sí sola. La atracción entre moléculas explica la capilaridad, que es lo que permite que la savia llegue a la copa de un árbol.

¿Por qué el agua tiene tres estados a temperaturas habituales?

Es otra anomalía y pasa desapercibida porque estamos acostumbrados.

El agua es prácticamente la única sustancia común que en el rango de temperaturas de la superficie terrestre existe de forma natural en los tres estados a la vez: hielo en los polos y en las montañas, líquida en los océanos, vapor en la atmósfera.

Eso no es casualidad ni suerte: es consecuencia directa de los puentes de hidrógeno, que sitúan los puntos de fusión y ebullición justo en el rango donde ocurre la vida. Una molécula de tamaño similar sin esos enlaces sería gas en todo ese rango.

Ese equilibrio de tres estados es lo que hace posible el ciclo del agua: evaporación, nubes, lluvia, ríos, mar, y otra vez.

¿Y esto qué tiene que ver con filtrar agua?

Más de lo que parece, y por la última anomalía de la lista.

Que el agua disuelva casi todo es lo que la hace indispensable para la vida y, al mismo tiempo, lo que hace necesario tratarla. Un agua que atraviesa suelo, roca y tubería llega cargada con parte de todo lo que tocó.

Ninguna agua natural es H2O pura. Lo que llamamos purificar es, en el fondo, acercarla otra vez a la molécula sola.

Preguntas frecuentes

¿Existe el agua H2O pura en la naturaleza?

No. El agua disuelve tan bien que siempre lleva algo: minerales, gases, materia orgánica. El agua químicamente pura solo se obtiene en laboratorio y no se conserva pura mucho tiempo, porque absorbe gases del aire.

¿Por qué el hielo flota?

Porque al congelarse las moléculas se ordenan en una estructura abierta, con más espacio vacío que en estado líquido. El hielo es menos denso que el agua, algo excepcional entre las sustancias.

¿El agua pura conduce electricidad?

Muy poco. Lo que conduce son los iones disueltos, no el agua en sí. Por eso se puede estimar el contenido de sales de un agua midiendo su conductividad.

Lo que queda

Una molécula de tres átomos, doblada en un ángulo de 104,5 grados, sostiene la vida en el planeta. No por lo que es, sino por cómo está doblada.

Y esa misma propiedad que la hace tan buena disolviendo es la que explica por qué el agua que llega a tu casa nunca es solo agua. Sobre lo que recoge en el trayecto hemos escrito en este artículo.