La molécula del agua sigue dando sorpresas

El químico Richard Zare, de la Universidad de Stanford y uno de los autores del estudio, ha declarado que "el agua es uno de los materiales más comúnmente encontrados, que se ha estudiado durante años y años y uno pensaría que ya no había nada más que aprender sobre esta molécula. Pero hemos encontrado una sorpresa".

En un inesperado hallazgo, el agua ha producido peróxido de hidrógeno de manera espontánea, como muestra un nuevo estudio. Esto es algo que evidencia que la molécula de agua todavía puede dar muchas sorpresas. Un fenómeno que abre diferentes puertas a la producción de nuevos métodos -más sostenibles para el medio ambiente- de fabricar este químico común.

Así, los científicos al cargo de la investigación descubrieron que, en circunstancias apropiadas, el agua puede producir peróxido de hidrógeno de forma espontánea. Una peculiaridad de la química básica, que se esconde a simple vista, y que de alguna manera ha estado oculta hasta ahora.

Solo en agua pura

El descubrimiento, sin embargo, ha puesto de manifiesto que este fenómeno solo sucede con agua pura y que cualquier otra forma de agua, posiblemente, no serviría. Según el equipo de científicos, esta producción espontánea de peróxido de hidrógeno puede suceder cuando el agua se atomiza en microgotas, esto es, gotas microscópicas de agua que miden solo entre 1 micrómetro y 20 micrómetros de diámetro.

Un micrómetro supone tan solo una milésima de milímetro, por tanto, se trata de gotas increíblemente pequeñas. A esta escala tan infinitesimal, la formación espontánea de peróxido de hidrógeno tiene lugar, incluso, con una completa ausencia de cualquier otro elemento que no sea agua.

Este proceso no requiere ningún reactivo químico, catalizador, potencial eléctrico aplicado o radiación. Solo es necesaria el agua pura en forma de microgotas en el aire para la aparición de peróxido de hidrógeno“, afirma el estudio.

Qué forma una molécula de agua

En una molécula de agua, los átomos de hidrógeno forman un ángulo de 104,5 ° con el átomo de oxígeno. Los átomos de hidrógeno están cerca de las dos esquinas de un tetraedro centrado en el oxígeno. En las otras dos esquinas hay pares solitarios de electrones de valencia que no participan en el enlace. En un tetraedro perfecto, los átomos formarían un ángulo de 109,5 °. Pero la repulsión entre los pares solitarios es mayor que la repulsión entre los átomos de hidrógeno. La longitud del enlace O – H es de aproximadamente 0,096 nm.

Otras sustancias tienen una estructura molecular tetraédrica, por ejemplo, el metano (CH 4) y sulfuro de hidrógeno (H 2S). Sin embargo, el oxígeno es más electronegativo (se aferra a sus electrones con más fuerza) que la mayoría de los otros elementos. Por eso el átomo de oxígeno retiene una carga negativa mientras que los átomos de hidrógeno están cargados positivamente. Junto con la estructura doblada, esto le da a la molécula un momento dipolar eléctrico y se clasifica como una molécula polar.

Un descubrimiento por “accidente”

Este fenómeno fue descubierto por accidente durante una investigación previa basada en encontrar cómo se pueden crear nanopartículas de oro y nanocables utilizando gotas de agua. Esos experimentos revelaron que las microgotas de agua no solo aceleran la síntesis de las nanoestructuras de oro, sino que también causan su formación espontánea.

A partir de ahí, el equipo llevó a cabo una serie de pruebas. Como ejemplo, la pulverización de microgotas de agua pura en una tira de prueba que tan solo se volvía azul en presencia de peróxido de hidrógeno. Otro experimento, reveló que la producción de peróxido de hidrógeno era inversamente proporcional al tamaño de la microgota; es decir, las microgotas más pequeñas producían concentraciones más altas de la molécula.

¿A qué se debe este fenómeno?

Es difícil saber con certeza por qué y cómo se sucede este fenómeno. Los investigadores especulan que la oxidación espontánea del agua probablemente ocurre debido a un fuerte campo eléctrico intrínseco en la interfaz agua-aire de las microgotas, donde un campo eléctrico genera radicales hidroxilos que se recombinan en peróxido de hidrógeno.

El equipo asegura que la producción de peróxido de hidrógeno es inequívoca. Aunque serán necesarias más investigaciones futuras para probar lo anterior . Este descubrimiento podría conducir a formas nuevas y más sostenibles para el medio ambiente de fabricar este químico común.