La màgia de l’aigua

Amb motiu de la celebració de la Setmana de la Ciència 2018, l’alumnat de 4t d’ESO de l’INS Les Vinyes ha assistit a la conferència “La màgia de l’aigua” impartida pel Dr. Xavier Giménez a l’Escola Politècnica Superior d’Enginyeria de Vilanova i la Geltrú (EPSEVG).

La conferència ha estat organitzada conjuntament pel Centre de Recursos Pedagògics del Garraf i per l’EPSEVG, i presentada pels Srs. Xavier Planas, coordinador del CRP, i Joan Vicent Castell, Sotsdirector-Vicedegà del Centre Doc de la UPC.

El Dr. Xavier Giménez és professor, investigador i divulgador científic. És professor del Departament de Ciència dels Materials i Química Física de la Universitat de Barcelona, investigador en simulació computacional de reaccions químiques i en innovació docent, i col·laborador habitual en mitjans de comunicació en temes de divulgació científica i actualitat universitària.

En Xavier Giménez ens ha acompanyat de viatge virtual amb imatges i vídeos per les sorprenents propietats de l’aigua. Ha començat trencant la idea que les gotes d’aigua són esfèriques o, si més no, allargades. Tot el contrari, aplastades per la fricció de l’aire mentre cauen, adopten forma d’hamburguesa per inflar-se després com un paracaigudes i trencar-se finalment en mil pedaços…

L’aigua és una molècula bipolar, amb càrrega negativa entorn l’àtom d’oxigen i càrrega positiva entorn els dos àtoms d’hidrogen, separats aquests últims per un angle de només 104,5°. Un experiment senzill delata el caràcter polar d’aquesta molècula quan un globus carregat amb electricitat estàtica després de ser fregat amb llana atrau un filet d’aigua que cau d’un bidó perforat. De fet, l’electricitat estàtica de l’aigua acumulada als núvols de tempesta és la responsable dels 4 milions de llamps que es produeixen cada dia a l’atmosfera, on un sol llamp eleva la temperatura a 50.000ºC al llarg del seu recorregut, transformant la matèria en plasma.

…i quan la gota d’aigua cau finalment al terra, aquesta pot arribar a unir-se després de l’impacte com a conseqüència de la seva tensió superficial, adoptant, ara sí, la forma esfèrica esperada.

A la Terra, l’aigua es troba en estat sòlid, líquid i gas, heterogèniament repartida. A l’atmosfera, a les zones més humides de les selves equatorials càlides, hi ha un 4% d’aigua, mentre que a l’Antàrtida, la zona més seca del planeta, a 60 – 80ºC sota zero i amb vents catabàtics de fins a 300 km/h, accelerats per la gravetat, l’aire és buit d’aigua. Hi trobem allà, però, gran quantitat d’aigua en forma de gel sobre la superfície terrestre i sobre l’oceà, formant glaceres i banquises que suren sobre el mar perquè, una altra propietat extraordinària d’aquesta estranya substància, el gel és un 9% menys dens que l’aigua líquida. Això vol dir que només el 9% d’un iceberg sura sobre la superfície del mar!

L’aigua és un bon dissolvent, i és per això que l’aigua de mar és ben salada. Els ions de les sals dissoltes se situen en els intersticis que deixen les molècules d’aigua quan aquestes vibren i llisquen entre elles tal i com ens explica la teoria cineticomolecular. Quan l’aigua gela, però, adopta una estructura més estable, i es veu obligada a expulsar les sals. És el que succeeix en la formació d’una banquisa a l’Antàrtida; la sal és expulsada formant canals verticals que envien les salmorres al fons oceànic com si es tractés de cataractes, generant, així, els corrents salins d’abast mundial.

A 4.000 m de fondària, a les dorsals oceàniques dels fons oceànics, l’emissió de lava pels volcans submarins escalfa l’aigua a 340ºC. En aquestes condicions de temperatura i de pressió (400 atm), l’aigua és supercrítica, i esdevé corrosiva. No només dissol les sals, sinó que desfà la roca, distribuint per tot l’oceà minerals que esdevenen essencials per als ecosistemes submarins i marins. En les condicions encara més extremes del planeta Urà, l’aigua que forma el seu nucli esdevé un metall estrany, amb les càrregues negatives fixes i les positives en moviment, i és la responsable del camp magnètic d’aquest planeta. I l’aigua a pressió serveix, fins i tot, per tallar l’acer en una fàbrica!

L’aigua és essencial per a la vida, i és aprofitada arreu. Fins i tot hi ha organismes que colonitzen aigües en condicions extremes (bacteris termòfils que viuen en llacs volcànics a alta temperatura, bacteris acidòfils que viuen en llacs àcids…). Els humans, però, necessitem unes condicions de l’aigua molt concretes, i és per això que la disponibilitat d’aigua de consum ens és, en realitat, molt escassa. Amb l’objectiu d’acumular-la, hem fet preses que fins i tot han canviat la velocitat de rotació de la Terra. És el cas de la presa de les Tres Gorges, al Iang-Tsé, a la Xina. L’acumulació d’aquest gran volum d’aigua ha suposat un enlentiment de la rotació terrestre de 0,06 microsegons!

I de quin color és l’aigua? Blava, és clar! D’un tènue color blau produït per l’absorció de la llum vermella de l’espectre visible.

Els alumnes de 4t d’ESO de l’INS Les Vinyes agraeixen a en Xavier Giménez aquesta interessant conferència. Ara saben una mica més d’aquesta sorprenent molècula!