Los polimorfismos amorfos del agua
El agua es la única sustancia que puede encontrarse en estado sólido, líquido y gaseoso en la naturaleza. En concreto, en el estado sólido, existe una amplia diversidad de formas cristalinas y estados vítreos denominados hielos amorfos. El número de diferentes acrónimos empleados para describirlos es indicativo de la gran variedad de rutas mediante los que pueden ser preparados. ¿Cuántos tipos diferentes de hielo amorfo hay en realidad? Esta pregunta sin respuesta relacionada con la diferenciación, la definición y la identificación de los estados vítreos del agua fue el objeto de estudio del proyecto financiado por la Unión Europea SULIWA (Deeply supercooled liquid water). Tras cinco años de estudio, los investigadores solo pudieron empezar a vislumbrar el comportamiento del agua a temperaturas bajas. Sin embargo, durante el trascurso del trabajo, el equipo de SULIWA descubrió una nueva forma líquida de alta densidad del agua a temperaturas superiores a -157 ºC. Esta es la temperatura más baja a la que nunca antes se ha observado el agua en estado líquido. Además, los investigadores descubrieron que a una temperatura próximas a los -130 ºC, este estado líquido podría coexistir con una forma líquida de baja densidad del agua. Los investigadores estudiaron diferentes reacciones potenciales que pueden tener lugar a estas temperaturas tan bajas, como la inclusión de una molécula huésped en una matriz de hielo y la reacción de protonación. En ningún caso, la cinética de estas reacciones era demasiado lenta a temperaturas inferiores a -130 ºC. En este contexto, se espera que la observación de este polimorfismo líquido contenga la clave para la resolución de cuestiones como por qué el comportamiento del agua es tan diferente y por qué el hielo flota sobre el agua líquida. El hielo no solo se encuentra a temperaturas inferiores a -100 ºC, sino también a temperaturas de hasta 0 ºC en la atmósfera terrestre. Los investigadores de SULIWA estudiaron el proceso de congelación de gotas de agua líquida, y obtuvieron resultados sorprendentes. Dependiendo de su tamaño, se observó que tras la congelación se formaba una capa líquida que cubría el núcleo congelado. Esta segunda capa se congelaba o se convertía en una capa vítrea tras una congelación ulterior. Los descubrimientos de SULIWA proporcionarán una mejor comprensión de las propiedades microfísicas de nubes y conducirán a mejoras en los modelos climáticos de la Tierra. Concretamente, el albedo de las nubes es diferente dependiendo de si la superficie de las partículas está cubierta por hielo cristalino, agua cristalizada o soluciones líquidas. Y, por tanto, esto ha motivado el planteamiento de nuevas cuestiones al largo debate sobre las numerosas peculiaridades del agua.
Palabras clave
Agua, estado vítreo, hielos amorfos, SULIWA, agua líquida, polimorfismo líquido
