sábado, 12 de agosto de 2017

¿Por qué el agua es azul?


            ¡Mea culpa! Me cuesta reconocer que ignoro la causa de un fenómeno cotidiano. El agua y el hielo tienen un hermoso color azul que se aprecia claramente que en los lagos de montaña, en las playas de arenas blancas y en las heladas  cuevas de los glaciares. Creía que el azul del mar se debía al cielo. ¡Erraba! El azul del océano -¡que nadie se deje confundir por las tonalidades verdes que producen las algas!- no se debe a la dispersión de la luz que vuelve azul al cielo, ni a impurezas disueltas, ni al fondo marino. El color del agua es el único caso en la naturaleza de un color causado por cambios en la manera de vibrar las moléculas. La absorción y emisión de luz por los electrones de los átomos es la causa de la mayoría de los colores naturales; el agua constituye la excepción, pues la luz logra que una molécula cambie su manera de vibrar.
El agua pesada (agua, cuyos dos átomos de hidrógeno son reemplazados por átomos de deuterio, el hidrógeno con un neutrón extra) es incolora -como le sucede a la mayoría de las moléculas presentes en la naturaleza- porque requiere poca energía para cambiar las vibraciones de sus moléculas; le llega con absorber rayos infrarrojos, de menor energía que la luz visible. El observador advierte que la frecuencia (y la energía) de una cuerda vibrante aumenta cuando la masa disminuye y la tensión crece; ocurre lo mismo con las vibraciones de las moléculas: aumenta la frecuencia (y la energía) si los átomos (el hidrógeno) son ligeros y la unión (entre el hidrógeno y el oxígeno del agua) es fuerte. Por todo ello las moléculas de agua absorben luz roja y naranja, de mayor energía que los rayos infrarrojos; y, en consecuencia, el espectador ve al agua azul.

Argüía que las moléculas de agua absorben energía de la luz visible para cambiar su manera de vibrar. Lo aclaro. Una misma nota, “mi” por ejemplo, suena distinto en una flauta que en un violín; el efecto se debe a los armónicos que acompañan a la frecuencia fundamental; la misma nota, tocada en distintos instrumentos, presenta diferentes armónicos que tienen una energía ligeramente diferente. Sucede algo similar en las moléculas; absorben energía de la luz y cambian sus armónicos: modifican su manera de vibrar.

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