Temperatura de congelación del agua, para predecir el clima mundial

¿A qué temperatura se congela el agua? No siempre a 0ºC, ni necesariamente a -40ºC: se necesita llegar a menos 48ºC para asegurar que el agua se convierta en hielo.

Modelo que muestra los puentes de hidrógeno entre moléculas de agua (Wikipedia)

Un estudio aclara este extraño fenómeno, como lo demuestran muchos vídeos caseros en internet.

Emily Moore y Valeria Molinero del Departamento de Química de la Universidad estadounidense de Utah explican en la revista científica británica Nature por qué el agua no necesariamente se congela, hasta que la temperatura baje a -48ºC.

No es una cuestión de frío extremo, sino que depende también de cómo se organicen las moléculas de agua, según las investigadoras. El agua líquida por debajo de 0ºC, se convierte en hielo cuando las moléculas de agua se unen para formar tetraedros (pirámides de cuatro lados).

“El cambio de estructura del agua controla la velocidad de formación del hielo”, dijo Valeria Molinero en un comunicado. Primero, se crea un “hielo intermediario”, cuya estructura se encuentra entre la del hielo y la del líquido.

El agua líquida es una red de moléculas de agua débilmente relacionadas entre sí por puentes de hidrógeno. Cuando se congela, puede formar 16 diferentes tipos de cristales de hielo.

Los científicos que estudian la atmósfera necesitan saber a qué temperatura, y qué tan rápido el agua se congela y se convierte en hielo.

“Se necesita predecir qué cantidad de agua en la atmósfera se encuentra en estado líquido o cristalizado”, señala la Sra. Molinero. Y por lo tanto, conocer la cantidad de radiación solar absorbida por el agua y el hielo atmosférico.

“Es importante en la predicción del clima mundial”, dijo.

Para la formación de hielo, es necesario, primero pequeños granos o semillas de hielo dentro del líquido. En el agua pura, “la única forma para formar un núcleo, es cambiando espontáneamente la estructura del líquido”, insiste la investigadora.

Simulando el comportamiento de miles de moléculas de agua, las dos químicas buscaron determinar a qué velocidad se forman los cristales de hielo, y a qué temperatura debe bajar el agua para llegar a su máxima velocidad de cristalización y congelación obligatoria. La respuesta: -48ºC.

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