2. La molécula de agua. Forma y polaridad.
Forma de la molécula de agua.
Estructura electrónica Hibridación del oxígeno
del oxígeno y del hidrógeno. En la molécula de agua.
Polaridad de la molécula de agua.
6. La molécula de agua. Propiedades físicas.
•Elevado calor específico: el calor específico del agua (la cantidad de calor,
medida en julios, necesaria para elevar 1 °C la temperatura de 1 kg de agua) es
muy elevado: gran parte del calor absorbido se usa para romper los puentes de
hidrógeno que mantienen juntas las moléculas de agua.
•Elevado calor latente de vaporización: los puentes de hidrógeno atraen las
moléculas de agua líquida entre sí y hacen difícil el escape de éstas como
vapor: por tanto se necesita un aporte relativamente alto de energía para
vaporizar el agua y ésta tiene un punto de ebullición mucho más elevado que
otras moléculas del mismo tamaño.
•Movilidad molecular: la debilidad de los puentes de hidrógeno individuales
significa que las moléculas individuales de agua se empujan continuamente
unas a otras cuando están en fase líquida.
•Cohesión y tensión superficial: los puentes de hidrógeno hacen que las
moléculas de agua se «peguen» entre sí y también a otras moléculas (el
fenómeno de la cohesión). En la superficie de un líquido, las fuerzas cohesivas
que actúan hacia el interior producen una «tensión superficial», ya que las
moléculas se atraen de forma especial entre sí.
7. La molécula de agua. Propiedades físicas.
•Densidad y propiedades de congelación: a medida que el agua se enfría
hacia su punto de congelación, las moléculas individuales se mueven más
despacio, lo suficiente como para que cada una forme su máximo número de
puentes de hidrógeno. Para ello, las moléculas de agua en el agua líquida
deben apartarse dejando espacio suficiente para que quepan sus cuatro
puentes de hidrógeno. Como resultado, el agua se expande según se congela,
de modo que el hielo es menos denso que el agua líquida y, por tanto, flota
sobre su superficie.
•Formación de coloides: algunas moléculas tienen grandes fuerzas
intramoleculares que impiden su disolución en agua, pero tienen superficies
cargadas que atraen una cubierta de moléculas de agua. Esta cubierta asegura
que las moléculas permanezcan dispersas por el agua, en vez de formando
grandes agregados que podrían precipitar. Las partículas dispersas y el líquido
que las rodea forman en conjunto un coloide.
8. La molécula de agua. Propiedades físicas.
•Densidad y propiedades de congelación: a medida que el agua se enfría
hacia su punto de congelación, las moléculas individuales se mueven más
despacio, lo suficiente como para que cada una forme su máximo número de
puentes de hidrógeno. Para ello, las moléculas de agua en el agua líquida
deben apartarse dejando espacio suficiente para que quepan sus cuatro
puentes de hidrógeno. Como resultado, el agua se expande según se congela,
de modo que el hielo es menos denso que el agua líquida y, por tanto, flota
sobre su superficie.
•Formación de coloides: algunas moléculas tienen grandes fuerzas
intramoleculares que impiden su disolución en agua, pero tienen superficies
cargadas que atraen una cubierta de moléculas de agua. Esta cubierta asegura
que las moléculas permanezcan dispersas por el agua, en vez de formando
grandes agregados que podrían precipitar. Las partículas dispersas y el líquido
que las rodea forman en conjunto un coloide.
17. La molécula de agua. Importancia biológica.
• Propiedades disolventes: permiten que el agua actúe como medio de transporte
para solutos polares.
Por ejemplo
1. movimientos de minerales en lagos y mares;
2. transporte por vía sanguínea y linfática en animales pluricelulares;
3. eliminación de desechos metabólicos tales como urea y amonio en la
orina.
• Flujo de transpiración: la columna continua de agua puede subir por el xilema
de los vegetales a causa de la cohesión entre las moléculas de agua y la
adhesión entre el agua y las paredes de los vasos del xilema.
• Movilidad molecular: la naturaleza bastante débil de los puentes de hidrógeno
individuales significa que las moléculas de agua se pueden mover fácilmente
entre sí; esto permite que tenga lugar la osmosis (vital para la captación y
movimiento del agua).
18. La molécula de agua. Importancia biológica.
• Expansión por congelación: como el hielo flota, se forma en la superficie de
charcas y lagos; aisla, por tanto, a los organismos del agua por debajo de él y
permite que el hielo se descongele rápidamente cuando suben las temperaturas.
Los cambios de densidad también mantienen la circulación en grandes masas de
agua, favoreciendo el movimiento de nutrientes. ¡El hielo flotante significa,
además, que los pingüinos y osos polares tienen donde estar de pie!
• Funciones metabólicas:
El agua se emplea directamente ...
1. Como reactivo (fuente de poder reductor) en la fotosíntesis.
2. Para hidrolizar macromoléculas en sus subunidades, en la digestión, por
ejemplo.
... y es también el medio en que tienen lugar todas las reacciones bioquímicas.
• Volatilidad/estabilidad: está equilibrada con las temperaturas de la Tierra, de
forma que se mantiene un ciclo acuoso de evaporación, transpiración y
precipitación.
• Función de soporte: las fuerzas cohesivas entre moléculas de agua suponen
que ésta no se comprime fácilmente y por eso es un excelente medio de soporte.
Entre los ejemplos biológicos importantes se incluyen el esqueleto hidrostático (p.
ej., la lombriz de tierra), la presión de turgencia (en partes herbáceas de plantas),
el líquido amniótico (que soporta y protege el feto de mamíferos) y como medio
general de soporte (en especial, para grandes mamíferos acuáticos como las
ballenas).
19. La molécula de agua. Importancia biológica.
• Propiedades lubricantes: las propiedades cohesivas y adhesivas del agua
suponen que ésta es viscosa, convirtiéndola en un útil lubricante de sistemas
biológicos. Por ejemplo,
1. líquido sinovial: lubrica muchas articulaciones de vertebrados;
2. líquido pleural: minimiza la fricción entre los pulmones y la caja torácica
(costillas) durante la respiración;
3. mucus: permite el paso fácil de las heces por el colon y lubrica el pene y la
vagina durante el coito.
• Termorregulación: el elevado calor específico del agua supone que los cuerpos
compuestos en gran parte de agua (las células son normalmente un 70-80 %
agua) son muy termoestables y, por tanto, menos propensos al daño por calor
con los cambios en las temperaturas ambientales. El elevado calor latente de
vaporización del agua supone que un cuerpo puede enfriarse mucho con una
mínima pérdida de agua. Este fenómeno es ampliamente utilizado por mamíferos
(sudor) y reptiles (transpiración por la boca abierta), y puede ser importante en la
refrigeración de hojas que transpiran.
• Transparencia: el agua permite el paso de luz visible. Esto significa que la
fotosíntesis (y las cadenas alimenticias asociadas) es posible en entornos
acuáticos relativamente poco profundos.
