Cómo está compuesta el agua, cualés son sus estados.

1. AGUA Los seres vivos están compuestos por algunas moléculas, entre ellas la más abundante es el agua, que constituye entre el 50 y 95% del peso de cualquier sistema vivo. La vida en este planeta comenzó en el agua y actualmente, dondequiera que encontremos agua líquida, la vida también se encuentra presente. Hay organismos unicelulares que viven en la ínfima cantidad de agua que se adhiere a un grano de arena. Ciertas bacterias pueden tolerar el agua casi hirviente de las fuentes termales. En el desierto las plantas cumplen un ciclo de vida completo, “de semilla a flor a semilla”, después de un único aguacero. El agua cubre las tres cuartas partes de la superficie de la tierra, por lo que podemos afirmar que es el líquido más común de nuestro planeta. Pero no debemos confundir “común” con “ordinario”; el agua no es en absoluto un líquido ordinario. Comparada con otros líquidos es, en realidad, bastante extraordinaria. Si no lo fuera, es improbable que alguna vez pudiese haber evolucionado la vida sobre la tierra. LA ESTRUCTURA DEL AGUA Para comprender por que el agua es tan extraordinaria, debemos conciderar su estructura molecular. Cada molécula de agua está constituida por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido a un átomo de oxígeno por un enlace covalente, o sea, el único electrón de cada átomo de hidrógeno es compartido con el átomo de oxígeno, que también contribuye con un electrón a cada enlace. La molécula de agua, en conjunto, posee carga neutra y tiene igual número de electrones y protones. Sin embargo es una molécula polar. El núcleo de oxígeno “arrastra” electrones fuera del núcleo de hidrógeno, dejando a estos núcleos con una pequeña carga positiva neta. El exceso de densidad de electrones en el átomo de oxígeno crea regiones débilmente negativas en los otros dos vértices de un tetraedro imaginario; el núcleo de oxígeno de una molécula de agua se ramifica en cuatro orbitales constituyendo un tetraedro hipotético. Dos de los orbitales están formados por los electrones compartidos que alcanzan los átomos de hidrógeno al átomo de oxígeno. Cuando una de estas regiones cargadas se aproxima a una región de carga opuesta o de otra molécula de agua, la fuerza de atracción forma entre ellas un enlace que se conoce como puente de hidrógeno. Un puente de hidrógeno puede formarse solamente entre cualquier átomo de hidrógeno que este unido covalentemente a un átomo que posee fuerte atracción por los electrones (generalmente el oxígeno o el nitrógeno) y un átomo de oxígeno o nitrógeno de otra molécula. CONSECUENCIAS DEL PUENTE DE HIDRÓGENO TENSIÓN SUPERFICIAL La tensión superficial es una consecuencia de la cohesión, o la atracción mutua, de las moléculas de agua. La cohesión es, por definición, la unión de moléculas de la misma sustancia. La adhesión es la unión de moléculas de sustancias distintas. El único líquido con una tensión superficial mayor que la del agua es el mercurio. Los átomos de mercurio se atraen tan fuertemente entre sí que tienden a no adherirse a nada más. Sin embargo, el agua, a causa de sus cargas positivas y negativas, se adhiere fuertemente a cualquier otra molécula con carga y a superficies cargadas eléctricamente. La capacidad “humectante” del agua, esto es, su capacidad para cubrir una superficie, resulta de su estructura polar y su cohesividad. ACCIÓN CAPILAR E IMBIBICIÓN Si uno mantiene dos láminas de vidrio juntas y sumerge un extremo en agua, la combinación de la cohesión y de la adhesión hará que el agua ascienda entre las dos láminas. Esto es la acción capilar o capilaridad. La imbibición, o absorción, es la penetración capilar de moléculas de agua en sustancias tales como la madera o la gelatina que, como resultado de ello, se hinchan. VAPORISACIÓN La vaporización, o evaporación como se la llama comúnmente, es el cambio de líquido a gas. El agua tiene un alto calor de vaporización. Los puentes de hidrógeno son responsables del alto calor de vaporización del agua. La vaporización ocurre porque parte de las moléculas que se mueven muy rápidamente en un líquido abandonan su superficie y pasan al aire. Cuanto más caliente esta el líquido, más rápido es el movimiento de sus moléculas y, por lo tanto, más rápida la tasa de vaporización. Pero, cualquiera sea la temperatura, en tanto un líquido esté expuesto a aire cuya saturación con el vapor de ese líquido sea menos que el 100%, ocurrirá evaporación, hasta que no quede ni una sola gota. Para que una molécula de agua se separe de las moléculas vecinas, o sea, para que se evapore, deben romperse los puentes de hidrógeno; para lo cual se requiere energía térmica. La evaporación desde la superficie de una planta o de un animal terrestre es uno de los principales medios por los cuales estos organismos “descargan” el exceso de calor y estabilizan sus temperaturas. CONGELAMIENTO El agua muestra otra peculiaridad cuando sufre una transición del estado líquido al sólido (hielo). En la mayoría de los líquidos, la densidad, o sea, la masa del material en un volumen dado, aumenta a medida que la temperatura cae. Este aumento en la densidad ocurre porque las moléculas individuales se mueven más lentamente y, por lo tanto, los espacios entre ellas disminuyen. El hielo es menos denso que el agua líquida y, por lo tanto, flota en ella. En la estructura cristalina del hielo, cada molécula de agua ésta unida a otras cuatro moléculas de agua por puentes de hidrógeno en un enrejado tridimensional abierto. En algunas de las moléculas de agua, los ángulos que forman los puentes se distorsionan a medida que ellas se conectan en una disposición hexagonal. Para hacer la transición de sólido a líquido, el agua requiere 79,7 calorías por gramo, cantidad que se conoce como el calor de fusión. BIBLIOGRAFÍA: Biología Sexta Edición - 2001 HELENA CURTIS N. SUE BARNES Directoras de edición: ADRIANA SCHNEK Licenciada en Ciencias Biológicas, Universidad de Buenos Aires GRACIELA FLORES Licenciada en Ciencias Biológicas, Universidad de Buenos Aires EDITORIAL MÉDICA => PANAMERICANA Buenos Aires – Bogotá – Caracas – Madrid – México – Saó Paulo e-mail: info@medicapanamericana.com.ar www.medicapanamericana.com