Gracias a su composición y estructura molecular, el agua presenta
unas propiedades fisicoquímicas que la convierten en una sustancia indispensable
para la vida. A continuación, veremos las principales propiedades
fisicoquímicas del agua y su utilidad para los seres vivos:
• Elevada
tensión superficial La fuerte cohesión
entre las moléculas de agua, causada
por los puentes de hidrogeno,
provoca que el agua tenga una elevada tensión
superficial. Esto se traduce en que
las masas de agua, en su superficie, se
comportan como una fina película elástica
que puede soportar el peso de pequeñas
partículas. Muchos insectos son capaces de aprovecharse de esta situación y viven caminando sobre el agua, ya que se desplazan sobre ella sin romper su tensión superficial
• Capilaridad
Gracias a su tensión superficial y a la adhesión de las moléculas,
el agua también
Presenta la propiedad de la capilaridad. Este fenómeno consiste en
el ascenso del agua sin gasto energético a través de tubos estrechos. Cuanto
menor sea el diámetro del tubo, mas ascenderá el agua.
Este proceso, que podemos comprobar viendo cómo se comporta el
agua en un sorbete, es muy importante en los seres vivos, ya que ayuda a los
sistemas circulatorios y es el fenómeno gracias al cual las plantas pueden
absorber agua subterránea desde las raíces y transportarla hasta
Ascenso
del agua por capilaridad en tubos de distintos tamaños. Cuanto más estrecho sea
el tubo, mas ascenderá el agua.
Elevado calor específico La capacidad calorífica específica, es decir, la cantidad de calor necesaria para aumentar 1 °C la temperatura de un kilogramo de una sustancia, es muy elevada en el caso del agua, porque los puentes de hidrogeno que se establecen entre sus moléculas limitan
el movimiento de
estas y atrasan el incremento de la agitación térmica.
El calor especifico del
agua es de 1 caloría/gramo・ °C, o lo que es lo mismo: 4186
julios/gramo ・ °C. Esto es más
alto que el de cualquier otra
sustancia similar al agua.
De este modo, cuando el agua se calienta, la temperatura asciende
lentamente, porque no todo el calor se utiliza para aumentar el movimiento de
las moléculas, sino que una parte se invierte en romper los puentes de
hidrogeno. El descenso de 1 °C también se produce lentamente, en vista de que
supone la pérdida de una
Importante cantidad de calor, la misma que se ha utilizado para
producir este incremento.
Por este motivo, el agua desempeña un papel de vital importancia
en la regulación de la temperatura de los seres vivos, porque es capaz de
absorber y almacenar
Gran cantidad de calor aumentando muy poco su temperatura.
Igualmente, esta propiedad hace que los océanos regulen la temperatura de la
Tierra y mantengan
Un ambiente favorable para el desarrollo de la vida.
• Gran
poder disolvente Debido a la
polaridad de las moléculas, el agua tiene la capacidad de disolver distintas sustancias ya sean iónicas o
polares.
Las sustancias iónicas, como la sal (cloruro de sodio), están
formadas por iones, átomos cargados positiva o negativamente. Cloruro de sodio:
NaCl Na+ + Cl–. En contacto con el agua, los iones se separan y quedan rodeados
por las moléculas de H2O, así se provoca la disolución de la sustancia iónica
en agua.
Las sustancias polares son aquellas que tienen zonas con carga
de distinto signo, pero no forman iones. Sustancias, como algunos glúcidos o
proteínas, son polares y pueden disolverse en agua, ya que se establecen
puentes de hidrogeno entre ellas y el agua y quedan rodeadas por moléculas de
H2O.
Esta propiedad es muy importante para la vida, ya que moléculas
grandes pueden disolverse y transportarse a través de los sistemas circulatorios
de los seres vivos, disueltos en la sangre o en la savia de las plantas.
A las sustancias iónicas y polares que tienen afinidad con el agua
y se pueden disolver en ella, las conocemos como hidrófilas; pero del mismo
modo existen sustancias hidrófobas, sustancias apolares que repelen el
agua como los lípidos.
• Densidad
El valor máximo de densidad del agua se obtiene a 4 °C, cuando se establecen
numerosos puentes de hidrogeno entre sus moléculas. En este punto, consideramos
la densidad del agua como 1 kg/dm3, o lo que es lo mismo, cada litro de agua
tiene una masa de un kilogramo.
A medida que aumentamos o disminuimos la temperatura del agua
desde los 4 °C, su densidad disminuye. Esto es lo que permite que el hielo
(agua a 0 °C) flote sobre el agua en estado líquido.
Este hecho será muy importante para la vida ya que, en épocas de
frio, los lagos y lagunas quedaran congelados pero solo en su superficie,
puesto que el agua congelada flota sobre el agua líquida y permite que en la
profundidad siga existiendo vida.
• Bajo
grado de ionización
Por lo general, solo una pequeña proporción de las moléculas de
agua tienden a ionizarse, es decir, uno de los átomos de hidrogeno se separa
para combinarse con otra molécula de agua y esto da lugar al ion hidronio (H3O+)
y al ion hidroxilo (OH–). Cuando una sustancia iónica o polar se disuelve en
agua, se altera la cantidad de iones y eso provoca
que se modifique el pH. La mayoría de los procesos biológicos
dependen del pH y su variación puede alterar el correcto funcionamiento de los
organismos.
Como el agua tiene un bajo grado de ionización, es necesario que en
los seres vivos existan otros compuestos que actúan como tampón, es decir, mantienen
el pH estable.
Aunque el agua no puede actuar como tampón, es importante que
existan pequeñas cantidades de iones hidronio e hidroxilo, ya que estas son
importantes para llevar a cabo algunas reacciones que ocurren en la célula.
El agua forma parte de diversas soluciones, entre las que destacan
por su importancia biológica las soluciones tampón, porque mantienen constante
el pH del medio intracelular y extracelular.
Las soluciones tampón están formadas por ácidos débiles o bases
débiles, es decir, ácidos y bases que no se ionizan completamente cuando se
disuelven en agua. Cuando las soluciones tampón están formadas por ácidos débiles,
estos pueden ionizarse y dar lugar a iones hidrogeno y a un ion aceptor de
protones, es decir, una base.
La reacción es reversible. HA H+ + A– cuando las soluciones tampón
están formadas por bases débiles, como resultado de la ionización, se obtienen
iones hidroxilo y un ion dador de protones, es decir, un ácido. La reacción también
es reversible. BO B+ + OH–
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