Introducción a las propiedades del agua
Eres
una bolsa de agua que habla, aprende y fabrica herramientas. Bueno,
esto no es totalmente justo que digamos, pero casi lo es, ya que entre el
60-70% del cuerpo humano es agua. Y no solo son los humanos, la mayoría
de los animales e incluso las minúsculas bacterias están hechas en su
mayor parte de aguastart superscript, 1, end superscri.
El agua es la clave para la existencia de la vida tal y como la
conocemos. Esto puede sonar impresionante, pero es verdad ¡y las cosas
impresionantes que son ciertas son las que hacen que la vida sea
interesante! La mayor parte de la química celular y el metabolismo de un
organismo ocurren en el medio acuoso dentro de sus células, conocido
como citosol o hialoplasma.
El
agua no solo es muy común en los cuerpos de los organismos, sino que
también tiene algunas propiedades químicas inusuales que la hacen ideal
para sostener la vida. Estas propiedades son importantes para la
biología en diferentes niveles, desde las células y los organismos,
hasta los ecosistemas. En los siguientes artículos, podrás saber más
acerca de las propiedades vitales del agua:
- Propiedades disolventes del agua: cómo y por qué el agua disuelve muchas moléculas polares y con carga.
- Cohesión y adhesión del agua: el agua puede pegarse a si misma (cohesión) y a otras moléculas (adhesión).
- Calor específico, calor de vaporización y densidad del agua: el agua tiene una alta capacidad calorífica y calor de vaporización, y el hielo (agua sólida) es menos denso que el agua líquida.
El
agua debe estas propiedades únicas a la polaridad de sus moléculas y,
específicamente, a su habilidad para formar puentes o enlaces de
hidrógeno entre ellas y con otras moléculas. Aquí veremos cómo funcionan
estos puentes de hidrógeno.
Polaridad de las moléculas de agua
La
clave para entender el comportamiento químico del agua es su estructura
molecular. Una molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno
unidos a uno de oxígeno y su estructura general es angular. Esto se debe
a que el átomo de oxígeno, además de formar enlaces con los átomos de
hidrógeno, tiene dos pares de electrones no compartidos. Todos los pares
de electrones (compartidos o no) se repelen entre ellos.
El arreglo más estable es el que los coloca lo más lejos posible uno del otro: un tetraedro, con los enlaces start text, O, end text, minus, start text, H, end text
formando dos de las cuatro "patas". Los pares solitarios son
ligeramente más repulsivos que los electrones de enlace, por lo que el
ángulo entre los enlaces start text, O, end text, minus, start text, H, end text es un poco menor a los 109° de un tetraedro perfecto, alrededor de 104,5°.
uared
Debido a que el oxígeno es más electronegativo (ávido de electrones) que el hidrógeno, el átomo de start text, O, end text acapara los electrones y los mantiene alejados de los átomos de start text, H, end text.
Esto le da al lado de la molécula de agua que corresponde al oxígeno
una carga parcial negativa, mientras que los extremos del hidrógeno
tienen una carga parcial positiva. El agua se clasifica como una molécula polar debido a sus enlaces covalentes polares y su forma angular
start superscript, 2, comma, 3, end supersc
Puentes de hidrógeno de las moléculas de agua
Gracias
a su polaridad, las moléculas de agua se atraen entre sí con gran
facilidad. El lado positivo de una (un átomo de hidrógeno) se asocia con
el lado negativo de otra (un átomo de oxígeno).
Estas atracciones son un ejemplo de puentes de hidrógeno,
interacciones débiles que se forman entre un hidrógeno con una carga
parcial positiva y un átomo más electronegativo, como el oxígeno.
Los átomos de hidrógeno involucrados en enlaces de este tipo deben estar
unidos a átomos electronegativos, tales como start text, O, end text, start text, N, end text, o start text, F, end text.
Las moléculas de agua también son atraídas por otras moléculas polares y
por iones. Una substancia cargada o polar que interactúa con el agua y
se disuelve en ella es conocida como hidrofílica: hidro significa "agua," y fílica
significa "amigo de". En contraste, las moléculas no polares como los
aceites y grasas, no interactúan bien con el agua. Estas más bien se
apartan de ella en lugar de disolverse, por lo que se les llama hidrofóbicas: fóbica
significa "temor a". Es posible que hayas notado esto como un
inconveniente de los aderezos para ensaladas hechos con vinagre y
aceite. El vinagre, es solo agua con un poco de ácido.
