la naturaleza del agua
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Universidad Nororiental PrivadaGran Mariscal de Ayacucho
Prof. Cecilia MarcanoQuímica Ambiental
La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno
La molécula de aguaLa molécula de agua tiene particularidades únicas que le confieren propiedades especiales para ser la base de la vida en La Tierra.
Todo empieza con sus átomos constituyentes…
Observemos un diagrama molecular con todos sus electrones…
Ellos forman una molécula asimétrica, ¿por qué?
La molécula de aguaEl hidrógeno y el oxígeno forman enlaces covalentes, los cuales comparten electrones (en el diagrama rojos)
Los electrones que noforman parte de enlaces se llaman electrones desapareados (en el diagrama azules)
La molécula de agua tiene dos pares de electrones desapareados, que le confieren una alta densidad electrónica en uno de sus lados.
Eso tiene consecuencias, la formación de una molécula polar…
La molécula polarLa alta densidad electrónica de los electrones desapareados crean una región en la molécula cargada parcialmente negativa.
La alta electronegatividad del oxígeno atrae con fuerza los electrones de los hidrógenos, dejando a sus núcleos prácticamente desprotegidos, y creando una región parcialmente positiva.
Esto convierte la molécula en un dipolo, que permite la formación de los puentes de hidrógeno
Los puentes de hidrógenoLa región parcialmente negativa de la molécula de agua atrae una la región
parcialmente positiva de otra molécula de agua, formando una atracciónintermolecular llamada puente de hidrógeno.
Los puentes de hidrógeno tienen varias consecuencias en las propiedades físicas y químicas del agua…
Consecuencias de los puentes de hidrógeno
La atracción electrostática de los puentes de hidrógeno hace que las moléculas de agua tengan mucha cohesión entre sí, lo que hace que se favorezca la existencia del estado líquido, en las condiciones del planeta Tierra.
Otras consecuencias de la mayor atracción de las moléculas son:
Alto punto de ebullición y fusión
Patrón de densidad anómalo
Alta tensión superficial y capilaridad
Alta solubilidad de electrolitos
Ionización
Patrones anómalos de viscosidad
No volátilAlta energía de VaporizaciónEl vapor de agua tiene alto contenido energético
Propiedades caloríficas
Alta energía de Fusión
El hielo es duradero en clima templado
Los puentes de hidrógeno ocasionan un rearreglo cristalino que hace que los cristales de agua (hielo) ocupen más volumen que el agua líquida, por lo que el hielo flota sobre al agua líquida.
Esto es importante para el desarrollo de la vida, porque permite que en condiciones frías se congele la superficie del agua y en el interior y el fondo de lagos, ríos y mares permanezcan vivos los organismos que en agua líquida.
Patrón de densidad anómalo
Tensión superficial
Capilaridad
La capilaridad es la propiedad que los líquidos asciendan a través de un tubo capilar venciendo la gravedad. Depende de la cohesión de las moléculas y es importante para la nutrición de las plantas.
La polaridad de las moléculas permite que otras moléculas polares se disuelvan en agua y ocasiona que las sustancias electrolíticas, como las sales, se disocien y produzcan conductividad eléctrica.
Disolución de moléculas polares
Las sales y otros nutrientes son la base de la nutrición de los microorganismos y la clave del origen de la vida en el mar.
Viscosidad
La viscosidad es la capacidad de fluidez que tiene un líquido.
Al aumentar la temperatura del agua, la viscosidad disminuye.
Los gases y sales disueltos pueden difundirse más fácilmente en el agua tibia, lo que favorece la oxigenación de masas de agua y la nutrición de los organismos acuáticos.
Si dos soluciones acuosas están separadas por una membrana, el agua pasa de la más diluida a la más concentrada. Esto es importante para varios procesos de nutrición de las células a través de su ambiente y para el tratamiento de agua.
Ósmosis
El agua es un elemento crítico para la proliferación de la vida, permite a los compuestos orgánicos diversas reacciones, incluso la replicación del ADN. Todas las formas de vida conocidas dependen del agua. Sus propiedades la convierten en un activo agente, permite el crecimiento de moléculas mayores, como las proteínas y procesos como la absorción de gas y asimilación de minerales.
Es un compuesto esencial para la fotosíntesis y la respiración.
Es el eje de las funciones enzimáticas y la neutralidad respecto a ácidos y bases.
Las diversas funciones que un organismo puede realizar —según su complejidad celular— determinan que la cantidad de agua varíe de un organismo a otro. Una célula de Escherichia coli contiene alrededor de un 70% de agua, un cuerpo humano entre un 60 y 70%, una planta puede reunir hasta un 90% de agua, y el porcentaje de agua de una medusa adulta oscila entre un 94 y un 98%.