Composición y Propiedades del Agua: Estructura, Funciones y Procesos

Estructura del Agua

La molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O), unidos por un enlace covalente, donde comparten electrones. El oxígeno tiene seis electrones en su capa más externa y comparte uno con cada hidrógeno. Sin embargo, el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, lo que significa que atrae con más fuerza los electrones compartidos.

Como resultado, la zona de la molécula donde se encuentra el oxígeno adquiere una carga parcial negativa (δ-), mientras que las zonas donde se encuentran los hidrógenos tienen una carga parcial positiva (δ+). Aunque la molécula en su conjunto es neutra, esta distribución desigual de cargas le confiere un carácter bipolar o dipolar.

Esta naturaleza dipolar hace que las moléculas de agua interactúen entre sí, orientándose según las cargas opuestas y formando puentes de hidrógeno. Estos puentes de hidrógeno crean una red tridimensional, dando lugar a una estructura reticular.

Propiedades y Funciones del Agua

Estado Líquido a Temperatura Ambiente

Debido a su estructura reticular, el agua es líquida a temperatura ambiente. Esta propiedad es crucial para la vida, ya que permite que el agua actúe como vehículo de transporte de sustancias.

Alto Calor Específico

El agua tiene un alto calor específico, lo que significa que se necesita mucha energía para aumentar su temperatura. Esto permite que el agua actúe como un amortiguador térmico, regulando la temperatura de los organismos y del medio ambiente.

Elevado Calor de Evaporación

El agua tiene un elevado calor de evaporación, ya que se requiere mucha energía para romper los puentes de hidrógeno y pasar del estado líquido al gaseoso. Esta energía se toma del entorno, lo que produce un efecto refrescante. El agua actúa como regulador de la temperatura mediante la evaporación.

Poder Disolvente

El agua es un excelente disolvente, capaz de disolver una gran cantidad de sustancias. Esto se debe a su capacidad para debilitar los enlaces iónicos y rodear a los iones con moléculas de agua orientadas según las cargas opuestas, formando atracciones electrostáticas. El agua es el medio donde ocurren la mayoría de las reacciones químicas en los seres vivos.

Fuerza de Cohesión

Las moléculas de agua están fuertemente unidas entre sí por los puentes de hidrógeno, lo que se conoce como fuerza de cohesión. Esta propiedad confiere volumen y turgencia a las células.

Elevada Tensión Superficial

La fuerte cohesión entre las moléculas de agua genera una elevada tensión superficial, permitiendo deformaciones celulares y movimientos citoplasmáticos.

Gran Fuerza de Adhesión

El agua también presenta una gran fuerza de adhesión, es decir, la capacidad de adherirse a otras superficies. Esta propiedad es crucial para el ascenso de la savia bruta en las plantas.

Densidad del Agua

La densidad del agua en estado sólido (hielo) es menor que en estado líquido. Esto se debe a la estructura del agua, que forma una red cristalina con espacios vacíos en el hielo, aumentando su volumen.

Proceso Osmótico

La ósmosis es el movimiento de agua a través de una membrana semipermeable desde una zona de menor concentración de solutos a una de mayor concentración. Un glóbulo rojo en una disolución hipotónica se hincha debido a la entrada de agua. Si se coloca en una disolución hipertónica, el agua sale del glóbulo rojo, provocando su retracción y posible muerte. En las células vegetales, la pérdida de agua en una disolución hipertónica causa la plasmólisis, donde la membrana celular se separa de la pared celular.

Sistema Tampón

Los seres vivos necesitan mantener un pH estable para evitar la desnaturalización de las biomoléculas. Los sistemas tampón ayudan a regular el pH, captando o liberando protones (H+) según sea necesario. Están formados por un ácido débil y su base conjugada.

Glúcidos

Los glúcidos son aldehídos o cetonas polihidroxilados. Contienen un grupo aldehído o un grupo cetona. Los monosacáridos son los glúcidos más simples y las unidades básicas de los carbohidratos.