Un modelo teórico sobre el comportamiento del agua a bajas temperaturas

El comportamiento del agua a temperaturas a -100 º C permite concluir que son casos particulares de un modelo teórico más general.

26/02/2010 Ámbito: España (Noticia leida 1048 veces)

Universidad de Barcelona.-Un estudio teórico sobre el comportamiento del agua a temperaturas cercanas a los -100 º C permite concluir que los cuatro escenarios que se conocían hasta ahora son casos particulares de un modelo teórico más general.

El trabajo, que ha sido publicado por la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha sido codirigido por Giancarlo Franzese, profesor del Departamento de Física Fundamental de la Facultad de Física de la UB y H.

Eugene Stanley, director del Center for Polymer Studies de la Universidad de Boston, y han participado también Kevin Stokely y Marco G. Mazza de la Universidad de Boston.

El agua se caracteriza por tener un comportamiento altamente anómalo, tanto desde el punto de vista macroscópico como microscópico, comparado con otros fluidos.

Concretamente, puede mantenerse en estado líquido incluso a -92 º C (a 2 kbar de presión). Hasta ahora, para explicar el comportamiento del agua en estas temperaturas se habían propuesto cuatro escenarios.

Tal como explica Franzese, «las cuatro interpretaciones conducen a diferentes hipótesis. En particular, se diferencian entre sí en relación con la existencia o no de dos fases líquidas distintas, una de densidad menor que el otro, así como por la existencia o no de un punto crítico ».

Las anomalías del agua se deben principalmente a las propiedades de los puentes de hidrógeno. Según se observa en el modelo hay dos cantidades físicas clave que determinan cuál de los cuatro escenarios describe mejor el estado del agua.

Por un lado, el valor del componente direccional del puente de hidrógeno, y, por otro, el valor del componente cooperativo del puente de h idrogen. Según Franzese «hemos encontrado que el balance entre estos dos componentes decide qué escenario es válido.

Por otra parte, de acuerdo con las estimaciones experimentales, se puede concluir que de los cuatro escenarios, lo correcto es lo que supone un punto crítico entre los dos líquidos ».

El agua en estado líquido es la base para la vida en la Tierra, esto supone que afecta a numerosas ramas científicas que abarcan desde la biología molecular, la geoquímica.

En particular, los resultados de este trabajo se aplican en disciplinas más concretas como la criogenia, la criobiología, la crioterapia o la criopreservación de material orgánico, por ejemplo de células madre, óvulos o espermatozoides, así como de alimentos a bajas temperaturas.

En criopreservación el material orgánico se conserva entre los -80 º C y los -196 º C, y se sabe que por debajo de los -53 º C la mayoría de proteínas pierden funcionalidad. Recientemente se ha propuesto que esto quizás se debe a un cambio de la dinámica del agua, por lo que es importante conocer cuál es el comportamiento molecular del agua a estas temperaturas.