El Agua: Estructura Molecular, Propiedades y Funciones Biológicas Esenciales

El Agua: Estructura, Propiedades y Funciones Biológicas

El agua es la sustancia química más abundante en la materia viva. Existe una relación directa entre el contenido de agua y la actividad fisiológica de un organismo.

Localización del Agua en los Organismos

• Agua circulante: Se encuentra en la sangre, savia, etc.
• Agua intersticial: Es el agua que se encuentra entre las células.
• Agua intracelular: Se encuentra en el interior de la célula.

Estructura Molecular del Agua

• Estructura bipolar.
• Enlace molecular covalente.
• Densidad de carga parcial.

El agua a temperatura ambiente es líquida. Este comportamiento físico se debe a que en la molécula de agua, los dos electrones de los dos átomos de hidrógeno están desplazados hacia el átomo de oxígeno. Como consecuencia de esto, se genera un polo negativo situado en el átomo de oxígeno, debido a la densidad electrónica más alta, y dos polos positivos, situados en los dos núcleos de hidrógeno. Por ello, las moléculas de agua son dipolos. Entre estos dipolos se establecen fuerzas de atracción denominadas puentes de hidrógeno, que originan polímeros de hasta nueve moléculas.

Propiedades Fundamentales del Agua

El agua presenta las siguientes propiedades:

• Elevada fuerza de cohesión entre las moléculas: Gracias a los enlaces de hidrógeno, permite que la savia bruta ascienda por los tubos capilares de las plantas. Este fenómeno de capilaridad depende de la cohesión de las moléculas de agua.
• Elevada tensión superficial: Su superficie opone una gran resistencia a romperse gracias a la fuerza de cohesión entre sus moléculas.
• Elevado calor de vaporización: Para pasar de estado líquido a gaseoso, es necesario romper todos los puentes de hidrógeno, lo que precisa mucha energía.
• Densidad más alta en estado líquido que en estado sólido: Esto explica que el hielo flote en agua líquida y que haya vida bajo el hielo en ríos, mares y lagos.
• Elevado poder disolvente: Es un gran disolvente de los compuestos iónicos y de compuestos covalentes polares. En el caso de los compuestos iónicos sólidos, consigue separar los aniones de los cationes, que quedan rodeados por muchas moléculas. Este proceso se llama solvatación.
• Bajo grado de ionización: De cada muchas moléculas de agua, solo una se encuentra ionizada. Esto explica por qué la concentración de iones de hidrógeno y de hidroxilo es de solo 10^-7 moles por litro.

Funciones Biológicas del Agua

Las funciones del agua incluyen:

• Función disolvente y de transporte: Relacionada con la capilaridad y la solvatación.
• Función bioquímica: Implicada en la disociación.
• Función estructural: Ayuda a mantener el volumen y la forma celular.
• Función de amortiguador mecánico: Gracias a su fuerza de cohesión.
• Función termorreguladora: Mediante la vaporización y su constante dieléctrica.
• Función ecológica: La densidad del sólido es menor que la densidad del líquido, lo que permite la vida acuática bajo el hielo.

Reafirmación de la Estructura Molecular del Agua

La fórmula del H₂O no corresponde verdaderamente al agua líquida en su forma aislada. El agua a temperatura ambiente es líquida. Este comportamiento se debe a que en la molécula de agua, los dos electrones están desplazados hacia el átomo de oxígeno. Por eso, aparece un polo negativo situado en el átomo de oxígeno. Por ello, las moléculas de agua son dipolos. Entre las moléculas de agua se establecen fuerzas de cohesión llamadas puentes de hidrógeno.