El agua y las sales minerales: estructura, propiedades y funciones biológicas

Resumen

El documento explica la estructura de la molécula de agua, su polaridad y los puentes de hidrógeno que determinan sus propiedades físico-químicas, como la cohesión, la adherencia y el calor específico. También describe las funciones biológicas del agua y de las sales minerales, incluido el fenómeno de la ósmosis y la clasificación de soluciones en isotónicas, hipertónicas e hipotónicas.

Puntos clave

La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno unidos por enlace covalente, y es dipolar porque los electrones se acercan más al oxígeno.
Los puentes de hidrógeno entre moléculas de agua explican su cohesión, su adherencia y la capilaridad.
El agua es buen disolvente de sustancias iónicas y polares gracias a la solvatación.
El agua tiene alto calor específico y alto calor de vaporización, y es líquida a temperatura ambiente.
En el agua sólida la densidad es menor, lo que permite la existencia de agua líquida bajo el hielo.
Las sales minerales pueden ser sólidas, formando estructuras como los órganos esqueléticos, o disueltas, presentes en los líquidos biológicos.
La ósmosis es el paso de disolvente a través de una membrana semipermeable entre disoluciones de distinta concentración, y determina si las células ganan o pierden agua.

Ponte a prueba

Agua

Estructura Molecular

Molécula formada por un átomo de oxígeno (O) y dos de hidrógeno (H) unidos por enlace covalente.
Molécula dipolar:
En algunos enlaces covalentes, los electrones se encuentran más próximos a uno de los dos átomos.
El átomo al que se aproximan más los electrones es el más electronegativo.
En el caso del agua, los electrones en el enlace covalente están más próximos al oxígeno (O).
Como consecuencia de lo anterior, el oxígeno presenta una carga parcial negativa (δ-) y los hidrógenos una carga parcial positiva (δ+).

Propiedades de la Molécula de Agua

Las moléculas de agua establecen enlaces entre sí por puente de hidrógeno, tanto en estado sólido como líquido.
Elevada cohesión: el agua es un líquido incompresible.
Elevada adherencia entre las moléculas de agua debido a los enlaces por puente de hidrógeno. Una consecuencia de esto es la capilaridad.

Propiedades Físico-Químicas del Agua

Buen disolvente de sustancias iónicas y polares. Solvatación: las moléculas de agua establecen enlaces con los iones o moléculas polares, rodeándolos.
Alto calor específico: cantidad de calor que hay que suministrar a una sustancia para que cambie su temperatura.
Alto calor de vaporización: calor necesario para pasar del estado líquido al gaseoso.
El agua es líquida a temperatura ambiente (+20ºC) gracias a los enlaces por puente de hidrógeno.
El agua tiene menor densidad en estado sólido, lo que permite la existencia de agua líquida por debajo del hielo.

Funciones Biológicas del Agua

Medio en el que se encuentran el resto de biomoléculas más abundantes en los seres vivos.
Medio de transporte en algunos organismos pluricelulares.
Mantiene la forma de células y organismos.
Refrigerante (sudor).
Participa en transformaciones bioquímicas (fotosíntesis y respiración celular).

Sales Minerales

En estado sólido forman una estructura cristalina.
En estado acuoso se disocian en sus iones.
Sólidas: forman parte de órganos esqueléticos.
Disueltas: presentes en todos los líquidos biológicos.

Funciones de las Sales Minerales

Participan en fenómenos osmóticos.

Ósmosis

Proceso que se produce cuando hay dos disoluciones de diferente concentración.
Las dos disoluciones están separadas por una membrana semipermeable.
Las dos disoluciones tienden a igualar su concentración.
Importante para los seres vivos, ya que sus membranas son semipermeables.
Mecanismo por el que entra y sale agua de las células.
Dependiendo de cómo sean las concentraciones en los medios intracelular o extracelular, las células van a ganar o perder agua.
Soluciones con la misma concentración: isotónicas.
Solución con mayor concentración: hipertónica; solución con menor concentración: hipotónica.
Regulan la concentración de iones.
Funciones específicas.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el agua es una molécula dipolar?

Porque en el enlace covalente los electrones están más próximos al oxígeno, que es el átomo más electronegativo. Esto hace que el oxígeno tenga carga parcial negativa (δ-) y los hidrógenos carga parcial positiva (δ+).

¿Qué diferencia hay entre una solución isotónica, hipertónica e hipotónica?

Las isotónicas tienen la misma concentración; la hipertónica tiene mayor concentración y la hipotónica menor. Según la concentración de los medios intracelular y extracelular, las células ganan o pierden agua.

¿Qué es la solvatación?

Es el proceso por el que las moléculas de agua establecen enlaces con los iones o moléculas polares, rodeándolos. Por eso el agua es buen disolvente de sustancias iónicas y polares.