2017/01/10

Propiedades fisicoquímicas del agua


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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