¿Qué H₂O bebemos en el mundo?…

Embalse de Aguilar, en el río Duero.

El País(P.G.P.González)  —  “Sorprendente impacto aromático, en el que las frescas notas de fruta madura reverberan en un paisaje templado de hierbas de monte, hojas secas, especias, tostados y terruño”, nos decían de un vino Ribera del Duero (tira la tierra de mis padres) de 2021.

Tal como los enólogos usan los aromas y el buqué de los vinos para determinar su origen e historia, la física permite investigar el origen del líquido elemento por antonomasia, el que da cuenta de, en media, un 60% del cuerpo humano y resulta esencial para la vida según la conocemos: el agua.

No es fácil, como el trabajo de los catadores, pero se puede hacer.

Proponemos un experimento: cogemos tres vasos exactamente iguales, imposibles de distinguir. En un vaso metemos agua del Atlántico, en otro agua del Duero y en otro imaginamos que hemos podido traer agua de un cometa. ¿Podríamos distinguirlas? Fácil, ¿no?

Los mares y océanos, que dan cuenta del 97% del agua de nuestro planeta, contienen unos 35 gramos de sales por cada litro de agua. En cambio, el agua de un río solo tiene 0.12 gramos de sales por litro.

Si logramos separar el agua de cada vaso de las sales (para eso está la creatividad de un científico, lo más importante del trabajo experimental), claramente veremos una gran diferencia en el poso que dejan las diferentes aguas terrestres.

No solo serán distintos en peso sino también en composición, ya que la mayor parte de la sal en el agua marina, alrededor de un 85%, es cloruro sódico, sal común. S

in embargo, la mitad del poso de agua de río sería bicarbonato, mientras que la sal común sería menos de un 20%; además, la composición de las sales del agua fluvial dependería en gran medida de por dónde ha pasado el río y lo que ha logrado extraer de las rocas, algo que a su vez depende de otros componentes disueltos en agua, como el dióxido de carbono.

Y el agua terrestre y el agua del cometa, ¿serían fáciles de distinguir? Aparte de que el agua del cometa no se ha pasado su existencia erosionando rocas pero sí suele ser “agua sucia”, mezclada con otros materiales sólidos, obviamente en el agua marina y de río habría gran cantidad de microorganismos vivos y muertos, algo que no hemos encontrado nunca en agua extraterrestre.

Fácil, como pensábamos ¿Pero, ¿Qué pasa si ahora ponemos en marcha un experimento en el que en los vasos solo hay agua destilada? ¿El agua de los tres vasos sería exactamente igual?

Pues la respuesta es que lo más probable es que no sea igual. Pero el experimento para comprobarlo sería mucho más difícil de ejecutar. Tendríamos que bajar a nivel molecular y entender de qué está compuesta el agua de cada vaso.

Diréis, pues de H₂O, moléculas de agua con un átomo de oxígeno por cada dos de hidrógeno. Sí, estáis en lo cierto, pero no es tan sencillo.

En realidad, hablar de átomos de oxígeno o de hidrógeno es engañoso, obvia información importante. El que un átomo sea oxígeno depende de que tenga 8 protones en su núcleo, eso es lo que lo define, el llamado número atómico.

Acompañando a los protones lo más normal es encontrarse 8 neutrones y 8 electrones, lo que daría un átomo neutro de oxígeno que llamamos ¹⁶O. Pero hay otros 2 átomos de oxígeno en la naturaleza, ambos estables, llamados ¹⁷O y ¹⁸O, con 8 protones y 9 o 10 neutrones, respectivamente, lo que se llaman isótopos de oxígeno.

No son muy abundantes, el 99.757% del oxígeno en nuestro planeta es ¹⁶O, pero ahí están. Y además hay se conocen casi una veintena de isótopos inestables, que se transforman en otra cosa en típicamente mucho menos de 1 segundo (alguno puede durar un par de minutos).

Lo mismo pasa con el hidrógeno, que lo más normal es que sea un solo protón con un electrón, lo que se llama protio, pero puede tener también un neutrón, danto lugar a ²H, que recibe el nombre de deuterio.

El hidrógeno en la naturaleza (entendiendo naturaleza como “nuestro planeta”) es en un 99.972% ¹H y prácticamente todo el resto deuterio, con trazas de tritio (³H), que es inestable.

Pues bien, nuestros vasos de agua no solo contienen agua con ¹⁶O y ¹H, sino que también contienen moléculas de otras combinaciones de isótopos.

La cantidad la establece el llamado Estándar de Viena del agua oceánica media (VSMOW, por sus siglas en inglés), que nos da la definición de lo que podemos llamar agua terrestre, para que no nos engañen las compañías envasadoras.

Aunque el nombre habla de oceánica, se refiere a agua destilada, pero extraída del océano (en contraposición a otros orígenes terrestres). El VSMOW nos dice que en nuestro vaso de agua destilada de océano, 1 de cada 6420 átomos de hidrógeno es deuterio, uno de cada 54100 billones es tritio, y el resto es protio.

Para el oxígeno, uno de cada 499 átomos es ¹⁸O, 1 de cada 2632 es ¹⁷O, lo más abundante es ¹⁶O.

Parece una tontería, pero esa definición afecta a algo que nos puede resultar más importante, como la definición de temperatura, que se realiza a partir del llamado punto triple del agua, que son las condiciones de temperatura y presión en el que el agua coexiste en equilibrio en estado sólido, líquido y gaseoso.

Si tenemos “agua estándar” según la VSMOW, eso se produce (por definición hasta 2005) a 273.16 Kelvin, nuestra unidad de temperatura en ciencia, que equivale a 0.01ºC, nuestro punto cero de temperaturas del día a día.

Estudiar composiciones isotópicas del agua es tremendamente interesante, porque si no pudiéramos distinguir el agua terrestre de la extraterrestre, si tuvieran la misma composición isotópica, podríamos establecer un vínculo entre ellas, podrían tener un origen común.

Si los vasos de agua fueran diferentes, entonces podríamos afirmar que no tienen un origen común o tienen una evolución diferente.

Ciñéndonos a la pregunta del título, podemos decir que el agua que bebemos de un vaso tiene unos 8 cuatrillones de moléculas de agua, H₂O, pero esas moléculas no son todas iguales, hay, entre otros isótopos, varios miles de trillones de átomos de deuterio y de ¹⁸O, además de los más comunes, que son protio y ¹⁶O.

Extrayendo una conclusión más cósmica, la composición isotópica de cualquier elemento o compuesto químico es una herramienta tremendamente útil para conocer su origen y evolución (el carbono es otro ejemplo muy conocido), tanto cósmico como terrestre.

En el caso del agua, el experimento de comparar el agua de la Tierra con la de cometas ha sido ejecutado ya varias veces con distintas muestras.

¿Qué hemos aprendido? Bueno, pues lo dejamos para mi siguiente artículo, me voy a dar a la cata de Riberas del Duero mientras, porque lo de que el agua de Madrid sabe muy bien es una afirmación bastante discutible.

Los tipos de agua

¿Sabías que existen diferentes tipos de agua? Por ejemplo, el agua potable es aquella que las autoridades sanitarias certifican como apta para el consumo humano, sin que exista riesgo de contraer alguna enfermedad.

El agua potable, a su vez, debe ser dulce; y esta puede ser dura o blanda. Para que no te pierdas con las nomenclaturas, en este artículo te contamos cuáles son los diferentes tipos de agua y para qué se utilizan.

• Agua potable. Como ya hemos apuntado, es el agua apta para el consumo de personas y animales. La denominación potable significa que se puede beber sin temor a contraer enfermedades. Es el agua indicada para beber y preparar alimentos. 

• Agua salada. Básicamente se trata del agua de mar, en la que la concentración de sales es alta, más de 10.000 mg/l. ¿Sabías que el 97% del agua del planeta es salada? Sin embargo, no podemos sobrevivir bebiendo agua de mar. Paradójicamente el agua salada deshidrata. Para poder utilizarla habría que tratarla. Se están probando diferentes tratamientos, aunque hoy por hoy es un proceso caro.  

• Agua salobre. Se trata de un agua a medio camino entre la dulce y la salada. Esto quiere decir que su concentración de sales disueltas se sitúa entre los 1.000 y 10.000 mg/l. Podríamos decir que es un agua que tiene más sales que la de los ríos o lagos pero menos que la de los océanos. Es el tipo de agua que puedes encontrar en un estuario, donde confluyen las aguas dulces de los ríos con las saldas de los mares.

• Agua dulce. Se trata del agua natural que presenta una baja concentración de sales. Este tipo de agua es el que se emplea, previo tratamiento, para obtener agua potable. ¿Sabías que el agua dulce es más fría que la de los mares? Este tipo de agua es la que podemos encontrar en ríos, lagos, manglares, aguas subterráneas y campos de hielo. 

• Agua mineral. Es el agua que contiene minerales y otras sustancias que le otorgan un valor terapéutico. Este tipo de agua es la que proviene de manantial, aunque también se puede preparar. ¿Sabías que hay más de 3000 marcas de agua mineral embotellada disponible para su consumo en todo el mundo? 

• Agua dura. Es aquella que contiene una gran cantidad de sustancias químicas de bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio. Debido a que contiene estas sustancias, cuando entra en contacto con el jabón, al agua dura le cuesta producir espuma.  

• Agua blanda. Al contrario del agua dura, el agua blanda es aquella que tiene una baja cantidad de minerales. Si el agua blanda tiene una cantidad inexistente de sales recibe el nombre de agua destilada. 

• Aguas negras. También recibe el nombre de aguas servidas y se trata de un tipo de agua muy contaminante que proviene de desagües y alcantarillas. Es decir, el agua que se utiliza para abastecer una comunidad después de haber sido contaminada por varios usos recibe el nombre de aguas negras. Por lo general, las aguas negras presentan toda clase de residuos, desde los orgánicos de tipo doméstico hasta industriales. Es muy importante canalizar y tratar estas aguas negras, pues son foco de enfermedades. 

• Aguas grises. Este tipo de denominación proviene de la construcción ecológica que propone reciclar el agua de lavaderos, ducha, lavavajillas y otros sistemas que se utilizan para lavar. De este modo, las aguas grises se reutilizan en los inodoros. 

• Aguas residuales. Se trata del fluido residual de un sistema de alcantarillado. Contiene materia orgánica disuelta o en suspensión. Está formada por el agua que ya ha sido utilizada por las comunidades para cualquier actividad. 

• Aguas brutas. Se denomina así al agua que no ha pasado por ningún tipo de tratamiento químico. Es decir, se encuentra en su estado natural, y aplica tanto para el agua que corre por un riachuelo como la que está contenida en un pozo. 

• Aguas muertas. Este tipo de agua recibe este nombre porque carece de circulación. Por este motivo presenta déficit de oxígeno. Esto la hace inviable para el consumo humano y podría incluso dañar el ecosistema. 

• Agua alcalina. Se denomina así el agua que supera los niveles de alcalinidad, esto es, agua con un pH superior a los 7 puntos. Es un agua indicada para deportistas, pues ayuda a rehidratar el organismo. 

Como ves hay muchos tipos de agua. Cada uno de estos tipos tiene un uso determinado, lo que puede favorecer mucho el ahorro de ese bien tan preciado para la humanidad que es el agua. ¡Cuídala!

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