El agua es fuego (y viceversa)

No iba muy desencaminado Tales de Mileto, el m¨¢s grande de los siete sabios de Grecia, cuando, en el siglo VI antes de Cristo, afirm¨® que el agua era la sustancia primordial de la naturaleza. Recordemos que, para los antiguos griegos, hab¨ªa cuatro elementos b¨¢sicos que, mezcl¨¢ndose en distintas formas y proporciones, daban lugar a todo lo existente, y estos elementos eran el aire, el agua, la tierra y el fuego. Y Tales, observando que el agua puede ser l¨ªquida, s¨®lida o gaseosa y que est¨¢ presente en la tierra (en forma de humedad) y en el aire (en forma de vapor), pens¨® que esa era la esencia ¨²ltima de todas las cosas.

Pero ?y el cuarto elemento, el fuego?, ?acaso no es lo contrario del agua, que precisamente por eso se usa desde siempre para apagarlo? Parece el punto m¨¢s d¨¦bil de la teor¨ªa de Tales, y sin embargo la relaci¨®n entre agua y fuego es la m¨¢s estrecha de las que se dan entre los cuatro elementos.

La f¨®rmula del agua, H₂O, es sin duda la m¨¢s conocida de las f¨®rmulas qu¨ªmicas; pero no todo el mundo sabe que es el segundo t¨¦rmino de una reacci¨®n que representa una combusti¨®n: 2H₂ + O₂ ¨¤2H₂O

El hidr¨®geno es muy inflamable (por eso en los globos aerost¨¢ticos se suele usar helio, menos ligero y m¨¢s caro, pero inerte), y, cuando arde, dos mol¨¦culas de hidr¨®geno se combinan con una mol¨¦cula de ox¨ªgeno para dar lugar a dos mol¨¦culas de agua. As¨ª que el agua, en su origen, es fuego, lo que equivale a decir que el fuego -la intensa reacci¨®n exot¨¦rmica que se produce al combinarse el hidr¨®geno y el ox¨ªgeno- es agua, como intu¨ªa Tales.

?Y los dem¨¢s fuegos? Lo que arde habitualmente en la naturaleza y en nuestros hogares, o en los motores de explosi¨®n, no es hidr¨®geno. ?O s¨ª? En buena medida s¨ª: los combustibles habituales son hidrocarburos y otros compuestos de hidr¨®geno y carbono, y cuando arden la combusti¨®n produce sobre todo agua y di¨®xido de carbono. Por ejemplo, al quemar metano, el m¨¢s simple de los hidrocarburos, se produce la siguiente reacci¨®n: CH₄ + 2O₂ ¨¤ CO₂ + 2H₂O

Una mol¨¦cula de metano se combina con dos mol¨¦culas de ox¨ªgeno para dar lugar a una mol¨¦cula de di¨®xido de carbono y dos mol¨¦culas de agua; en este caso el fuego es¡­ gaseosa muy caliente.

Algo parecido ocurre al quemar alcohol ordinario (etanol): CH₃ ¨C CH₂OH + 3O₂ ¨¤ 2CO₂ + 3H₂O

Una mol¨¦cula de etanol se combina con tres mol¨¦culas de ox¨ªgeno para formar dos mol¨¦culas de di¨®xido de carbono y tres de agua. En este caso el propio combustible aporta ox¨ªgeno y, por otra parte, la proporci¨®n de di¨®xido de carbono es mayor, pero la llama sigue siendo ¡°agua con gas¡±.

La familiar f¨®rmula H₂O significa que una mol¨¦cula de agua est¨¢ formada por dos ¨¢tomos de hidr¨®geno y uno de ox¨ªgeno, y sus peculiares caracter¨ªsticas moleculares convierten hacen del agua el ¡°disolvente universal¡±: muchas de las reacciones qu¨ªmicas que se producen en la naturaleza tienen lugar en medio acuoso, y en otras muchas, como acabamos de ver, se produce agua. Adem¨¢s de la combusti¨®n, la m¨¢s conocida reacci¨®n generadora de agua es la de un ¨¢cido con un hidr¨®xido, como nos recuerda una frase muy familiar para quienes estudian qu¨ªmica: ¡°¨¢cido m¨¢s base, sal m¨¢s agua¡±; por ejemplo, al reaccionar el ¨¢cido clorh¨ªdrico con el hidr¨®xido s¨®dico, se producen cloruro s¨®dico (sal com¨²n) y agua: HCl + NaOH ¨¤ NaCl + H₂O

Su condici¨®n de disolvente universal hace que el agua sea fundamental para la vida tal como la conocemos, pues en estado l¨ªquido (en el que se mantiene de manera bastante estable entre 0? y 100? cent¨ªgrados) suministra un medio id¨®neo para que las mol¨¦culas de otras sustancias se muevan libremente y se combinen entre s¨ª. Por eso nuestro cuerpo contiene alrededor de un 70% de agua y no podemos sobrevivir mucho tiempo sin beber. Despu¨¦s de todo, Tales no iba desencaminado.

F¨®rmulas Magistrales es un secci¨®n de Carlo Frabetti dedicada a explicar las principales f¨®rmulas de las matem¨¢ticas y la f¨ªsica, su origen, evoluci¨®n y significado preciso.

Carlo Frabetti es escritor y matem¨¢tico, miembro de la Academia de Ciencias de Nueva York. Ha publicado m¨¢s de 50 obras de divulgaci¨®n cient¨ªfica para adultos, ni?os y j¨®venes, entre ellos Maldita f¨ªsica, Malditas matem¨¢ticas o El gran juego. Fue guionista de La bola de cristal.