«Poliagua»: el agua polimerizada que nunca existió

El agua es un compuesto químico tan cotidiano que parece imposible que a estas alturas nos pueda dar alguna sorpresa. Pero, durante unos años en la década de 1960, se llegó a pensar que se había descubierto una nueva «forma» de este líquido nunca antes observado: el agua polimerizada o «poliagua».

Agua anómala

En 1961, un físico soviético llamado Niokai Fedyakin hizo una serie de experimentos con agua y capilares de cuarzo, unos tubos finísimos hechos de dióxido de silicio muy puro. Los experimentos consistían en introducir los tubos dentro de un recipiente de vidrio repleto de aire húmedo y permitir que la humedad se condensara en las paredes interiores de los tubos... Y el resultado era sorprendente.

Fedyakin notó que el agua que se condensaba en los capilares tenía unas propiedades muy inusuales: se congelaba a -40ºC, hervía a 150ºC, tenía una densidad entre un 10 y un 20% mayor que el agua «corriente» y era mucho más viscosa. Otros autores no sólo obtuvieron una sustancia similar cuando replicaron el experimento, sino que, además, el análisis de ese «agua viscosa» con espectrometría infrarroja apuntaba a una conclusión muy novedosa. Parecía que la sustancia que se había condensado dentro de los tubos capilares seguía siendo agua, pero presentaba una propiedad desconocida hasta entonces: daba la impresión de que sus moléculas se había polimerizado. ¿Y qué significaba que el agua estuviera polimerizada?

Todos hemos oído alguna vez que cualquier masa de agua está hecha de un sinfín de moléculas de compuestas por dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno. De ahí la fórmula química del agua, H2O. Si el agua se encuentra en estado líquido, estas moléculas están constantemente moviéndose de manera individual, chocando entre ellas y rebotando sin seguir ningún patrón concreto. En cambio, en una masa hipotética de agua polimerizada las moléculas no pulularían individualmente por el líquido, sino que estarían unidas entre ellas formando largas cadenas llamadas polímeros que restringirían mucho más su movimiento.

La presencia de polímeros de moléculas de agua parecía explicar las curiosas propiedades de esas masas de agua viscosa. Por un lado, el agua polimerizada se congelaría y herviría a menor y mayor temperatura que el agua «normal» porque esas largas cadenas serían más difíciles de unir y separar que las moléculas individuales. Además, como la masa de las moléculas de agua estaría más concentrada en forma de polímero, la densidad de la sustancia resultante debería ser mayor. Y, por supuesto, estas cadenas de moléculas se enredarían fácilmente entre ellas cuando se aplicara un esfuerzo sobre la agua, lo que se traduciría en una mayor viscosidad.

Parecía que esta hipótesis explicaba las propiedades de esta nueva forma de agua a la perfección... Pero el proceso científico rara vez es tan sencillo.

Problemas de reproducción

Aunque la existencia de una nueva forma de «agua polimerizada» resultaba emocionante, sólo era una cuestión de tiempo que alguien replicara los experimentos y obtuviera resultados distintos. De hecho, en un estudio de 1970 se repitieron las mismas pruebas de manera más meticulosa y se descubrieron varios detalles que ponían en duda la existencia de ese polímero acuoso.

Los autores de este estudio también obtuvieron masas de agua viscosa con longitudes que iban desde los 5 milímetros hasta los 5 centímetros en el interior de tubos capilares. Ahora bien, esta vez colocaron los tubos en una atmósfera seca para que toda el agua «normal» que contenían sus muestras se evaporaba y quedaran sólo las moléculas polimerizadas. La desecación producía un fluido transparente con la consistencia de la vaselina que, si se colocaba de nuevo en una atmósfera húmeda, absorbía hasta 30 veces su propia masa en forma de agua. Si se permitía que se secara por completo, se acababa solidificando y producía un material con el aspecto de algún tipo de sal.

Estos resultados indicaban que el extraño comportamiento de esas pequeñas masas de agua viscosa no se debía a que sus moléculas estuvieran polimerizadas, sino a que contenían algún tipo de sal disuelta.

Inicialmente se pensó que el agua teóricamente pura que se usaba en los experimentos podía estar disolviendo pequeñas cantidades de silicio de las paredes de los tubos capilares, pero el análisis químico de las muestras reveló que el silicio componía sólo un 1% de su masa. Sin embargo, sí que se encontraron grandes cantidades de sodio, potasio, carbono y cloro que estaban presentes en las muestras en proporciones que variaban del 5% al 35% (siendo el sodio el elemento más abundante). Por tanto, parecía que ese agua viscosa tan anómala estaba hecha principalmente de sales disueltas y contenía muy pocas moléculas de agua propiamente dicha, lo que tiraba por tierra la idea de que sus moléculas estuvieran polimerizadas. Ahora bien, ¿de dónde venían esas impurezas?

Vidrio disuelto

Los primeros estudios que reportaron la formación de agua polimerizada insistían en que no podía tratarse de un fenómeno provocado por la presencia de impurezas porque habían usado agua destilada pura y limpiaban a conciencia los capilares que usaban en los experimentos para asegurarse de que no quedaba ni rastro de otras sustancias sobre su superficie que pudieran contaminar las muestras. Pero, al parecer, ni siquiera el vidrio más limpio del mundo puede impedir que el agua se absorba algunas impurezas.

Los autores del estudio de 1970 pudieron verificar que el agua disolvía cantidades minúsculas de elementos (como el sodio) que se encontraban en forma de impurezas en la superficie del vidrio del recipiente en el que se introducían los tubos capilares para humedecerlos. Esto lo pudieron demostrar colocando dos juegos de tubos capilares dentro del recipiente en cuestión en dos configuraciones distintas: uno de ellos estaba en contacto con el fondo y las paredes y el otro permanecía suspendido de unos hilos, sin entrar en contacto directo con ellas. De los cientos de tubos capilares que se introdujeron en cada posición, sólo se formaba agua «polimerizada» en los que estaban en contacto con las paredes del recipiente de vidrio.

El resultado resultaba sorprendente porque el vidrio es una sustancia muy inerte, pero, al mismo tiempo, estos experimentos lidiaban con cantidades de agua tan pequeñas que incluso la más mínima cantidad de impurezas que el agua era capaz de disolver de la superficie del recipiente de vidrio bastaba para cambiar su comportamiento. Pero este tipo de situaciones son precisamente el motivo por el que, en ciencia, las conclusiones se deben tomar con calma: a veces un descubrimiento que parece cambiarlo todo no tiene nada de especial y no es más que un fenómeno corriente camuflado tras un parámetro que no se ha tenido en cuenta.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque no parece que el agua líquida se pueda polimerizar, lo que sí que existen son diferentes formas de agua congelada que presentan propiedades distintas según cómo estén estructuradas sus moléculas. Hablábamos de esos tipos de hielo en este otro artículo.

REFERENCIAS (MLA):

• Rousseau, D. L., & Porto, S. P. S. (1970). Polywater: Polymer or Artifact? Science, 167(3926), 1715–1719.