Fuerzas de Van der Waals y propiedades del agua: apuntes de biología

Resumen

El texto explica las fuerzas de Van der Waals, en particular las de dispersión y las dipolo-dipolo, y su carácter débil. A continuación describe las propiedades del agua relevantes para los seres vivos: su poder disolvente, la hidrofilia e hidrofobia, el calor de vaporización y calor específico, la cohesión-adhesión, la reactividad y la menor densidad del hielo. Al final, el estudiante verá por qué esto permite la vida bajo el hielo.

Puntos clave

Las fuerzas de dispersión están presentes en todas las moléculas y se deben a dipolos instantáneos.
Las fuerzas dipolo-dipolo se dan en moléculas polares y se suman a las de dispersión.
Las fuerzas de Van der Waals son débiles y requieren que las moléculas estén muy próximas.
El agua es un disolvente universal gracias a la polaridad de sus moléculas y a los enlaces de hidrógeno.
El elevado calor de vaporización del agua ayuda a regular la temperatura corporal.
El hielo es menos denso que el agua líquida porque sus moléculas forman una red abierta con puentes de hidrógeno, por lo que flota y aísla el agua debajo.

Ponte a prueba

1.4: Las Fuerzas de Van der Waals

Fuerzas de dispersión

Estas fuerzas, presentes en todas las moléculas, se producen por la aparición de dipolos eléctricos instantáneos debido a perturbaciones en la distribución de cargas.

Fuerzas dipolo-dipolo

Estas fuerzas se dan en moléculas polares y se añaden a las fuerzas de dispersión. Son de origen eléctrico y se producen por la asimetría en la distribución de cargas.

Las fuerzas de Van der Waals son débiles y requieren que las moléculas estén muy próximas para ser efectivas.

2. Propiedades del Agua y sus Funciones Biológicas

Gran poder disolvente

El agua es un disolvente universal que puede disolver más sustancias que cualquier otro líquido. Esto se debe a la polaridad de sus moléculas, que permite establecer enlaces de hidrógeno con compuestos iónicos y moléculas con grupos polares.

Hidrofilia e hidrofobia

Las sustancias pueden ser hidrófilas (afines al agua) o hidrófobas (repelen el agua).

Medio de transporte y reacciones

El agua es el medio de transporte de sustancias en los seres vivos.
Es el medio donde transcurren las reacciones del metabolismo.

Elevado calor de vaporización

La energía necesaria para romper los enlaces de hidrógeno y convertir el agua líquida en gas es muy alta.

Acción refrigerante

El elevado calor de vaporización ayuda a regular la temperatura corporal.

Cohesión-adhesión

El agua tiene una elevada cohesión interna debido a los puentes de hidrógeno.
También tiene una elevada capacidad de adhesión, uniéndose a moléculas o superficies con cargas positivas y negativas.

Elevado calor específico

El agua puede absorber gran cantidad de calor sin que su temperatura aumente apreciablemente.

Reactividad química

El agua es un potente reactivo químico debido a su capacidad de disociarse en iones.

Mayor densidad en estado líquido que en forma de hielo

En el hielo, las moléculas de agua forman una estructura reticular abierta con puentes de hidrógeno. Esta estructura hace que el hielo sea menos denso que el agua líquida y pueda flotar sobre ella.

Las grandes masas de agua se congelan en la superficie, formando una capa de hielo que aísla el agua líquida debajo. Esto mantiene la temperatura por encima de 0 °C y permite que la vida continúe desarrollándose en su interior.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el hielo flota sobre el agua líquida?

En el hielo, las moléculas de agua forman una estructura reticular abierta con puentes de hidrógeno, lo que hace que sea menos denso que el agua líquida. Por eso puede flotar sobre ella.

¿Por qué el agua es un buen disolvente?

Sus moléculas son polares y pueden establecer enlaces de hidrógeno con compuestos iónicos y moléculas con grupos polares. Por ello puede disolver más sustancias que cualquier otro líquido.