El grado de acidez del agua influye en la temperatura a la que varía su estructura

Investigadores del departamento de Física de Materiales de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) han desarrollado un procedimiento experimental para estudiar la estructura en la que se organizan las moléculas de agua usando iones emisores de luz. Los resultados, publicados en la revista Analytical and Bioanalytical Chemistry, muestran cómo un cambio en la estructura del agua depende de su grado de acidez.  

El agua puede parecer poco interesante debido a que es transparente, inodora, insípida y ubicua. Sin embargo, es el líquido más estudiado debido a las incógnitas que todavía existen sobre las causas de sus peculiaridades. Para descubrir estas, resultaría necesario entender cómo se organizan las moléculas de agua entre sí. Sin embargo, aún no se sabe con total certeza cómo es la estructura en la que se disponen las moléculas de agua, ni cómo esta varía con la temperatura.

En los últimos años se ha observado que muchas de las propiedades del agua varían de forma diferente cuando su temperatura supera cierto valor. Ahora, investigadores del Departamento de Física de Materiales de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), han analizado cómo estas variaciones de las características del agua afectan a las propiedades de materiales de tamaño nanométrico dispersados en ella. Los resultados suponen un gran avance en el conocimiento de la estructura del agua.

Concretamente, según publican en Analytical and Bioanalytical Chemistry, los investigadores lograron relacionar las variaciones de las propiedades del agua que suceden sobre cierto valor de temperatura con una posible rotura de los enlaces que unen las moléculas de agua. Sin embargo, en diferentes investigaciones de la variación de las propiedades del agua con la temperatura, se observaron distintos valores de la temperatura a la que sucede este cambio, los cuales van desde los 25 hasta los 45 °C.

“Hasta ahora no se conocía la causa de la dispersión en los valores de temperatura de rotura de los enlaces entre moléculas de agua. Esto dificultaba identificar este fenómeno como causante de anomalías en la dependencia de las propiedades de diversos sistemas acuosos con la temperatura”, explican los autores.

La clave está en la acidez

Los investigadores de la UAM, en colaboración con científicos de la Universidad Paris-Sud y la empresa francesa Cisbio Bioassays, han demostrado que dichas variaciones se deben a los distintos valores de acidez de las muestras de agua estudiadas en las diferentes investigaciones sobre la estructura del agua.

Los autores emplearon como sensores iones Eu3+, cuya emisión de luz depende de la estructura de las moléculas que los rodean. Para poder estudiar las variaciones con la temperatura de la estructura del agua con diferentes grados de acidez, recubrieron los iones con macromoléculas orgánicas resistentes a la acidez, llamadas trisbipiridinas. “Esta estrategia nos permitió demostrar que el grado de acidez del agua influye en la temperatura a la que varía su estructura”, afirman los autores.

La base de la vida

El agua es la base de la vida. Esto se debe a que sus numerosas peculiaridades hicieron posible el desarrollo de la vida en la Tierra. Por ejemplo, su extremadamente alta capacidad calorífica permite que el agua mantenga una temperatura estable al experimentar cambios de temperatura en su entorno. Esto facilita que el cuerpo humano, compuesto mayoritariamente por agua, pueda mantener su temperatura aproximadamente invariable.

El trabajo supone un gran avance en el conocimiento de la estructura en la que se organizan las moléculas de agua. A partir de ahora se podrá identificar más fácilmente si variaciones inesperadas en la dependencia con la temperatura de muestras en sistemas acuosos se deben al efecto de la anomalía en la estructura del agua. Con una simple medición del grado de acidez del agua empleada se puede comprobar si la variación que se estudia se produce en la temperatura a la que se esperaría si fuera causada por el cambio en la estructura en la que se disponen las moléculas de agua.

Referencia bibliográfica:

Labrador-Páez, L., Mingoes, C., Jaque, F., Haro-González, P., Bazin, H., Zwier, J. M., Jaque, D., Hildebrandt, N. (2019). pH dependence of water anomaly temperature investigated by Eu (III) cryptate luminescence. Analytical and bioanalytical chemistry, 1-8.