EL AGUA

Trabajo realizado por: Ana Isabel Rodao Rico y Patricia Romero Rueda

Imagen: Fundación del Hidrógeno , agua: elemento vital para la obtención de hidrógeno

1.- ¿Qué es el agua?

El agua es un compuesto químico esencial para la vida, cuya fórmula molecular es H2O. Es una de las biomoléculas más abundantes en la Tierra (dos tercios de ella están compuestos de agua) y, además, constituye la mayoría de los seres vivos (abundante en los tejidos más activos, como el tejido nervioso; y presente en menor proporción en los tejidos más pasivos).

Tiene gran importancia debido a sus particulares propiedades fisicoquímicas, que son consecuencia de su estructura molecular.

2.- Estructura del agua.

Imagen: Fundación CK-12

La molécula de agua está formada por 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno, unidos covalentemente formando un ángulo de 104,5º.

Esta molécula presenta una estructura dipolar debido a la distribución asimétrica de sus electrones: el oxígeno, con una electronegatividad mayor que la del hidrógeno, atrae los electrones que comparte con este último. De esta manera, se forma una nube de electrones alrededor del oxígeno.

Gracias a esta estructura, las moléculas se unen entre sí mediante enlaces de hidrógeno. Debido al gran número de estos enlaces, se crea una estructura reticular, responsable de su comportamiento anómalo y sus peculiares propiedades fisicoquímicas.

3.- Propiedades del agua.

- Líquido a temperatura ambiente: los enlaces de hidrógeno mantienen una alta fuerza cohesiva entre las moléculas de H2O, por lo que permanecen líquidas a temperatura ambiente.

- Alto poder solvente: debido a su polaridad, es posible disolver compuestos iónicos, como sales minerales, y moléculas polares, como la glucosa.

Alta cohesión interna y alta capacidad de adhesión: debido a la fuerte cohesión entre las partículas, estas resisten la ruptura. A la H₂O se le atribuyen los siguientes principios: alta incompresibilidad, alta capilaridad y alta tensión superficial.

- Alto calor específico: se necesita una temperatura elevada para romper los enlaces de hidrógeno, lo que permite que el agua actúe como regulador térmico.

- Alto calor de vaporización: se necesita mucha energía para romper los enlaces de hidrógeno y que el agua pase al estado gaseoso. Además, cuando ocurre este fenómeno, absorbe energía del entorno (tiene un efecto refrigerante).

La densidad del hielo es menor que la del agua líquida: al congelarse, el agua aumenta su volumen y, por lo tanto, disminuye su densidad, lo que permite la vida en los ecosistemas acuáticos.

- Bajo grado de ionización: solo 1 de cada 10⁷ moléculas de agua está ionizada. Esto provoca que el pH del agua cambie drásticamente al añadir una pequeña cantidad de un ácido o una base. En estos casos, existen diversas disoluciones amortiguadoras que permiten mantener el pH prácticamente invariable (las más importantes son las disoluciones amortiguadoras de fosfato y bicarbonato).

Imagen: Notas de Manuel Rodas

4.- Importancia biológica de las propiedades del agua.

Cada propiedad tiene diversas funciones, que podemos clasificar de la siguiente manera:

- Su gran capacidad solvente y el hecho de que sea líquido a temperatura ambiente le permiten desempeñar la función de transporte (medio para transportar sustancias entre el medio externo y el interior del propio organismo), la función solvente (al tener una estructura dipolar, facilita la disociación de sales y otros compuestos polares) y, finalmente, la función bioquímica (participa en muchas reacciones químicas como la hidrólisis o la fotosíntesis).

- Su alta cohesión interna y su gran capacidad de adhesión permiten que se lleven a cabo las siguientes funciones: estructural (la alta cohesión entre las moléculas lo convierte en un líquido incompresible), amortiguador mecánico (evitando golpes o abrasiones) y gran capilaridad (que permite el ascenso de la savia cruda desde las raíces al resto de la planta).

- Su elevado calor específico da lugar a la función termorreguladora (es capaz de regular los cambios de temperatura y la temperatura del planeta).

- Su elevado calor de vaporización le confiere la función de enfriamiento (reduciendo así la temperatura corporal mediante la sudoración).

Su mayor densidad en estado líquido permite la supervivencia en masas de agua de climas muy fríos (grandes masas de agua se congelan en la superficie y el hielo, al ser menos denso, flota sobre el agua líquida. Esto permite el desarrollo de la vida en ecosistemas acuáticos).

5. Curiosidades del H2O: ¿Cómo es posible que aún exista vida en los ecosistemas acuáticos congelados de los polos y las zonas frías de la Tierra?

Esto se relaciona con la propiedad del agua de ser menos densa en estado sólido. Sabemos que el agua tiene una densidad de 1 g/L; sin embargo, existe una excepción: a 4 °C, el agua presenta una mayor densidad. Esta agua se deposita en el fondo, mientras que el agua congelada (de menor densidad) asciende a la superficie. Esta anomalía en la densidad del agua es la que permite la vida en los ecosistemas acuáticos.

Bibliografía

- Notas BLOQUE I: Las bases moleculares y fisicoquímicas de la vida.

- Imagen del agua: Fondo de Hidrógeno , agua: elemento vital para la obtención de hidrógeno.

- Estructura de la imagen: CK-12 Foundation .

- Imagen pH: notas BLOQUE I: La base molecular y fisicoquímica de la vida.