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Científicos consiguen visualizar por primera vez el proceso por el que el agua conduce la electricidad

Científicos consiguen visualizar por primera vez el proceso por el que el agua conduce la electricidad 2 Diciembre, 2016

Licenciado en Historia del Arte, ex-bibliotecario, en la blogosfera desde 2005 con La Brújula Verde. Escribo sobre historia, arte, cultura, viajes, geografía...Trabajando en tylium.es, contenidos y publicidad para blogs.

Aunque desde hace más de 200 años se sabe que el agua es un excelente conductor de la electricidad, en realidad nadie sabía como se producía el proceso a nivel atómico.

Uno de los momentos que más nítidamente recuerdo de mi infancia es cuando le pregunté a mi profesor cómo era el proceso por el cual el agua conducía la electricidad. Su sorpresa e inmediato cambio de tema me dejó pensando que había de malo en la pregunta.

El motivo lo supe años más tarde, y es que aunque desde pequeñitos en la escuela nos enseñan esa certeza, en realidad nadie había conseguido observar el proceso y explicarlo.

Ahora un equipo de investigadores de la Universidad de Yale afirma haber encontrado la pieza que faltaba en el puzzle y que proporcionaría una explicación: el modo en que los protones se mueven a través del agua. Usando espectroscopia para ver lo que sucede en el interior de las moléculas han conseguido observar protones pasando de unas moléculas a otras.

En realidad el agua pura, que apenas se puede encontrar solo en laboratorios, no conduce la electridad porque no cuenta con electrones libres. Pero el agua que existe en la naturaleza está mezclada con sedimentos y minerales que ionizan sus moléculas y le permiten transmitir la corriente. Son pues los minerales los que hacen que el agua conduzca la electricidad.

Hasta ahora todo lo que se sabía del proceso era que los protones pasaban de unas moléculas de H2O a otras, a través del átomo de oxígeno, en una especie de carrera de relevos molecular. A este proceso se le conoce como el mecanismo de Grotthuss, el químico que lo describió por vez primera en 1806. Pero cómo se producía ese proceso era algo para lo que no existía explicación.

Mecanismo de Grotthuss / Imagen Dominio público en Wikimedia Commons
Mecanismo de Grotthuss / Imagen Dominio público en Wikimedia Commons

Las investigaciones científicas de los últimos 200 años se han centrado en analizar los cambios estructurales de las moléculas de agua mientras conducen la electricidad, una tarea ciertamente difícil. El escaneo por infrarrojos no arrojó más que una borrosa imagen donde no se podían discernir los detalles.

Según Mark Johnson, quien lideró el estudio presentado ahora, su equipo encontró una nueva forma de congelar el proceso químico, de modo que pudieron observar los diferentes momentos de manera aislada y detallada. Utilizaron cinco moléculas de agua pesada, agua hecha con deuterio (un isótopo del hidrógeno) en lugar del protio (el isótopo común de hidrógeno), enfriándolas hasta cerca del cero absoluto (-273,15 grados Celsius).

De ese modo el proceso se ralentizó y las imágenes de los protones en movimiento se volvieron más nítidas. Lo que hallaron, según Johnson, es una especie de piedra Rosetta que revela la información estructural codificada en colores. Una secuencia de deformaciones concertadas, como los fotogramas de una película.

Esta comprensión del proceso proporcionará a los científicos información crucial sobre la conductividad del agua, un fenómeno que sostiene la vida en la Tierra. Así como permitirá desvelar otros misterios, tales como si la superficie del agua es más o menos ácida que el resto de su volúmen, la extraña segunda fase líquida detectada en el agua o su sorprendente capacidad para congelar sólidos en el punto de ebullición cuando se confina en nanotubos de carbono.

Esta información de como la materia se comporta a niveles átomicos es clave para entender como funciona el resto del Universo.

El estudio se publicó hoy en Science.

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