Els estats de l'aigua es troben presents en l'escorça terrestre i en l'atmosfera. La hidrosfera consta de exorbitants masses d'aigua líquida, salada majoritàriament, que li confereixen a la Terra la seva característica superfície blavosa; i en els seus pols blancs, dues regions gelades on proliferen el gel en forma de casquets polars.
Pel que fa als seus vapors, veiem el seu desenvolupament final al condensat dels núvols, quan ja s'agrupen prou per reflectir la llum de el sol en els seus típics colors blanquinosos. Els núvols, col·loides gasosos, alliberen el seu contingut d'aigua ocasionant les pluges o precipitacions, o es congela en diminuts vidres que cauen com neu.
L'aigua encara que sembli un compost simple, amaga en les seves cristal·lines gotes un torrent de propietats increïbles que s'estenen per tots els seus estats físics. Font: Pxhere.
Quan els vapors d'aigua es refreden a baixes altituds, recobreixen els objectes o superfícies de gebre, la qual sembla neu però més brillant i cristal·lina. D'altra banda, en la boirina o boira es combinen les partícules d'aigua en més d'un estat, doncs consisteixen de col·loides menys densos que entelen i emblanquecen la visió dels espectadors.
De tots els seus estats físics, el més important és el líquid, ja que compon gran part del nostre cos i de tots els organismes vius.
Vegem quins són els tres estats de l'aigua:
sòlid
Com sòlid l'aigua pot trobar-se com gel, neu o gebre.
gel
Una galeria de glaceres blaus. Font: Pxhere.
La fórmula química de l'aigua és H 2 O, i la seva molècula pot escriure com HOH, la geometria és angular (tipus bumerang), capaç de formar tres ponts d'hidrogen en l'estat líquid.
Mentrestant, quan baixa la temperatura i es refreda l'aigua, les seves molècules adopten 4 de tals ponts, la qual cosa origina un ordenament espacial específic i repetitiu: un vidre d'aigua. A aquest vidre se li coneix popularment com gel. El gel és doncs llavors, l'estat sòlid de l'aigua.
Exemples de gel els tenim en les galledes de les begudes, en les ampolles d'aigua que es congelen dins de la nevera, en les superfícies de les piscines o fonts exposades a l'hivern, o en les moles de les glaceres.
El gel pot presentar-se com blocs incolors, però pot tornar blanquinosos depenent de les seves impureses o contingut d'aire ocluit. Així mateix, pot mostrar tonalitats blavoses pàl·lides (imatge superior), les quals representen la manera més natural en com la llum interacciona amb els seus vidres.
És així que l'aigua no és de el tot incolora o cristal·lina: té un gairebé imperceptible color blau. Aquest color s'intensifica d'acord a la concentració i compactació de les molècules d'aigua irradiades per la llum.
neu
Els camps nevats s'assemblen a superfícies de sorra. Font: Matthias MeyerPexels.
La neu també és gel, però els cristalls són més petits ja que es van formar a partir de les gotes microscòpiques d'aigua, congelades i suspeses en els núvols. Aquests vidres o flocs de neu s'aglomeren, cauen a el buit i acaben assentant un sòlid polsós i blanc sobre les superfícies.
Ara bé, la morfologia de la neu i els seus tipus escapa a l'àmbit meteorològic.
gebre
El gebre es reconeix pels seus cristalls més prominents i brillants. Font: Pixabay.
El gebre també és una altra de les manifestacions de gel més conegudes i admirades. A diferència de la neu, els seus vidres s'originen a baixes altituds, producte de la deposició dels vapors d'aigua sobre les superfícies fredes; els primers cristalls serveixen com a nuclis per als segons, i així successivament fins que es formen patrons escamosos o estarrufats (imatge superior).
líquid
L'aigua líquida és el seu estat més important i vital, encara que no el més abundant en l'univers. Font: Pixabay.
L'aigua líquida és la més comuna a la Terra, encara que no pugui afirmar el mateix en altres planetes. La veiem en les costes en les seves efervescents ones, i més enllà a l'horitzó blavós amb les seves crestes ondulants.
Els exorbitants volums dels oceans permeten que exhibeixin colors blaus, cada vegada més foscos mentre es baixa a majors profunditats on la llum es dispersa completament i els seus raigs no arriben a il·luminar res.
L'aigua dolça és el líquid que sustenta totes les formes (que se sàpiga) de vida, ja que les seves molècules es troben contingudes dins i fora de les cèl·lules.
Els estats energètics de les molècules d'aigua en el líquid són més aleatoris i heterogenis que els trobats en el gel: es creen i trenquen ponts d'hidrogen constantment, a causa que les molècules de l'aigua líquida es desplacen d'un costat a un altre.
De l'aigua líquida s'estudia l'existència de regions de baixes i altes densitats; és a dir, zones de el líquid on les molècules es troben més agrupades que en altres. Fins i tot, es parla de l'aigua vítria i súper viscosa com transicions de fase líquides sota altes pressions.
gasós
En les aigües termals o guèisers es pot apreciar els vapors d'aigua. Font: Pixabay.
L'aigua quan s'evapora seves molècules H 2 O passen a l'estat gasós o fase de vapor: vapor d'aigua. Aquests vapors són incolors, però si la seva concentració és alta poden apreciar-se com un fum blanc, característic quan es bullen calders amb aigua, en aigües termals, o en els dolls bullents dels guèisers.
Un cop els vapors d'aigua ascendeixen a el cel, comencen a refredar-se, començant a formar-microscòpiques gotes d'aigua que romanen suspeses en l'aire; el conjunt de totes elles es coneix com núvols, amb la mida suficient per reflectir tots els colors de la llum de el sol, i barrejades amb altres partícules presents en l'atmosfera.
altres
Si s'escalfa una gel s'originarà aigua líquida, i aquesta al seu torn vapor d'aigua. Això és així a la pressió atmosfèrica; però, aquesta pressió pot manipular a l'igual que la temperatura per sotmetre a l'aigua a condicions hostils, com les hagudes en el Cosmos, especialment a l'interior dels planetes gelats com ara Urà i Neptú.
L'aigua sota pressions (en l'ordre de centenars de GPa) i temperatures aclaparadores (milers de graus Celsius), adquireix estats físics les característiques deixen de coincidir amb el gel convencional i els seus polimorfs, així com amb el líquid i els seus vapors.
Per exemple, un d'aquests estats és el gel XVIII, que més que un gel, és un sòlid superiónico i de característiques metàl·liques; transporta protons en el seu interior en lloc d'electrons. Es creu que de poder obtenir-se en quantitats apreciables, lluiria com vidres negres i calents: gel negre.
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Steven S. Zumdahl. (15 d'agost de al 2019). Water. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- Wikipedia. (2019). Properties of water. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Rodrigo Ledesma. (23 de desembre de 2016). Scientists have discovered a new state of matter for water. Quartz. Recuperat de: qz.com
- Martin Chaplin. (9 setembre 2019). Water Phase Diagram. Recuperat de: 1.lsbu.ac.uk
- Sheila M. Estacio. (Sf). States of Water. Recuperat de: nyu.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19 de novembre del 2018). What Is the Difference Between Ice and Snow? Recuperat de: thoughtco.com