La molécula del agua

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Introducción

En el presente trabajo realizado para la materia Integración Areal, del 1º año del profesorado de Biología, encontraremos temas relacionados con el agua. El agua, un compuesto extraordinariamente simple, es sin embargo una sustancia de características tan excepcionales y únicas que sin ella sería imposible la vida. Tal como la frase celebre lo dice “si no hay agua, no hay vida”. El agua cubre más del 70 % de la superficie del planeta; se la encuentra en océanos, lagos, ríos; en el aire, en el suelo. Contribuye a regular el clima del mundo y con su fuerza formidable modela la Tierra.  

En el contenido de esta monografìa abordaremos temas generales que se relacionan con esta sustancia y se podrá responder ciertas preguntas tales como: ¿Que es?, ¿Como esta compuesta?, ¿Cuales son sus propiedades?, etc. También adentraremos en ciertos contenidos con un poco mas de especificidad como por ejemplo: el agua en la naturaleza, contaminación del agua y sus consecuencias, el ciclo del agua, entre otras

Que es el agua?

El agua  es un compuesto que se forma a partir de la unión, mediante enlaces covalentes, de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno; su fórmula molecular es H2O y se trata de una molécula muy estable.
  Una definición del agua que aportan dos autoras en su obra es la siguiente: “El agua es una sustancia de capital importancia para la vida con excepcionales propiedades consecuencia de su composición y estructura”^[1].    
  El agua es una sustancia elemental que permite la vida en nuestro planeta, es un líquido incoloro, inodoro e insípido, que en grandes masas adquiere un color azul. Cuando generalmente hablamos de agua en un instante la asociamos en su estado liquido pero cabe destacar que la podemos encontrar en los 3 tipos de estado de la materia.

La molécula del agua

Como ya dijimos anteriormente la molécula de esta sustancia esta conformada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxigeno, unidos por enlaces covalentes que estén unidos de esta manera quiere decir van a compartir electrones. La distribución de los electrones en la molécula de agua le confiere asimetría eléctrica por la diferente electronegatividad del hidrógeno y del oxígeno.
  Como el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, es más probable que los electrones, que poseen carga negativa, estén más cerca del átomo de oxígeno que del de hidrógeno, lo cual provoca que cada átomo de hidrógeno tenga una cierta carga positiva que se denomina carga parcial positiva, y el de oxígeno, una negativa, ya que tiene los electrones más cerca. Esto significa que el agua es una molécula polar, pues tiene una parte o polo negativa y otra positiva, aunque el conjunto de la molécula es neutro. De este carácter polar derivan casi todas sus propiedades físico-químicas y biológicas.

Cuando dos moléculas de agua están muy cerca entre sí se establece una atracción entre el oxígeno de una de las moléculas, que tiene carga parcial negativa, y uno de los hidrógenos de la otra molécula, que tiene carga parcial positiva. Una interacción de este tipo se denomina enlace o puente de hidrógeno, y las moléculas de agua se ordenan de tal modo que cada molécula puede asociarse con otras cuatro. Este tipo de interacciones la podemos ver reflejadas en el hielo.

Estos enlaces de hidrógeno se forman entre un átomo con carga parcial negativa y un hidrógeno con carga parcial positiva, por lo que no son exclusivos del agua. Se da también entre el nitrógeno, o el flúor, y el hidrógeno en otras moléculas como proteínas o el ADN.

  En el siguiente esquema presentado por la pagina web “Agua.org.mx” podremos ver una representación gráfica acerca de la molécula del agua y de los enlaces puentes de hidrógeno:^[2]
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Las propiedades y las funciones biológicas del agua

La singular composición de esta sustancia le confiere a esta ciertas características físicas y químicas de gran trascendencia en sus funciones biológicas. Algunas de estas características las nombraremos a continuación:

Cohesión: Las moléculas de agua tienen una fuerte tendencia a adherirse a otras, propiedad conocida como la cohesión. Esto se de como ya dijimos a los enlaces de hidrógeno. Debido a la naturaleza cohesiva del agua, cualquier fuerza ejercida sobre una parte de una columna de agua se transmite a la columna completa. Un claro ejemplo es el movimiento del agua en las plantas en cual depende de esta propiedad cohesiva.

Adhesión: Las moléculas de agua también muestran adhesión, la cual consiste en adherirse a otros tipos de sustancias, sobre todo a aquellos tipos de sustancias. Estas fuerzas adhesivas explican el porque el agua humedece las cosas.

Función termo-reguladora: el comportamiento térmico del agua es único y en consecuencia esto, el agua es el principal responsable del sistema termorregulador del organismo, la cual regula la temperatura corporal constante, independientemente del entorno y de la actividad metabólica.

Tiene una alta conductividad térmica que permite una distribución rápida y regular la temperatura corporal, evitando gradientes de calor entre las diferentes zonas del organismo y favoreciendo la transferencia de temperatura a la piel para ser evaporada, en caso de que la misma sea un poco mas alta que lo habitual. En estos casos, para prevenir un peligroso aumento de temperatura, el agua absorbe el calor allí donde es generado y lo disipa en los compartimentos líquidos del organismo, minimizando el riesgo de daño localizado por calor a enzimas o estructuras proteicas. De ahí la importancia de la gran cantidad de agua que tiene el cuerpo y también de que esta cantidad no disminuya por debajo de ciertos límites.

Tensión Superficial:  El agua tiene un alto valor de tensión superficial, quedando las moléculas de la superficie fuertemente atraídas, aunque algunas sustancias pueden romper esta atracción. Este es el caso del jabón que forma espuma o de las sales biliares que facilitan la digestión de las grasas.

Solvente universal: El agua también tiene unas excepcionales y únicas propiedades solventes. Debido a su pequeño tamaño, a la naturaleza polar de sus enlaces H – O, a su estructura angular y a su capacidad para formar puentes de hidrógeno, el agua es una molécula altamente reactiva que puede disolver una gran variedad de sustancias (hidrófilas) iónicas y moleculares, pero también evita la disolución de otras apolares (hidrófobas), efecto igualmente muy importante para la vida. El cuerpo es esencialmente una solución acuosa en la que gran cantidad de solutos (proteínas, vitaminas, glucosa, urea, sodio, cloro, potasio, dióxido de carbono etc.) están distribuidos en los diferentes compartimentos.

Capilaridad: Se denomina a la combinación de fuerzas adhesivas y cohesivas del agua. Esta es la tendencia del agua a moverse en tubos delgados, incluso contra la gravedad. Un claro ejemplo de este tipo de característica es cuando el agua se mueve por esos espacios microscópicos entre las partículas del suelo a las raíces de las plantas por la acción capilar.

Regulación del pH: Otra importante función del agua es que acepta o dona protones, lo cual contribuye en el mantenimiento del pH, esencial para la vida, ya que la actividad de muchos procesos, como por ejemplo la actividad enzimática, es pH dependiente.
  Mantiene el volumen vascular y permite la circulación de la sangre. Es el medio en el que funcionan todos los sistemas de transporte, permitiendo el intercambio de sustancias. Es el río fisiológico en el que navegan los nutrientes de la vida, transportando también hormonas, metabolitos y otras muchas sustancias necesarias para la célula, así como los productos de desecho a los pulmones, riñones, intestino o piel para ser eliminados.

El agua en la naturaleza

El agua esta presente en todos los organismos que habitan el planeta. Este elemento cubre más del 71 % de la superficie de la Tierra. Más del 97 % de esta superficie son océanos y mares, mientras que el agua salada forma sólo un 3 % de la hidrosfera. El 69 % del agua dulce se concentra en glaciares en las zonas del Polo Sur y Polo Norte, el 30 % son aguas subterráneas y sólo un 1 % corresponde al agua superficial y atmosférica. Aparte del agua dulce y agua salada, también existe el agua salobre que resulta de la mezcla del agua dulce y salada. Tal como lo expresa un productor de sustentabilidad Alberto Vizcaino “En la naturaleza el agua hace posible la magia a la que hemos denominado vida”^[3].

   El agua desempeña un papel muy importante en los procesos geológicos. Las corrientes subterráneas de agua afectan directamente a las capas geológicas, influyendo en la formación de fallas. El agua localizada en el manto terrestre también afecta a la formación de volcanes. En la superficie, el agua actúa como un agente muy activo sobre procesos químicos y físicos de erosión. El agua en su estado líquido y, en menor medida, en forma de hielo, también es un factor esencial en el transporte de sedimentos. El depósito de esos restos es una herramienta utilizada por la geología para estudiar los fenómenos formativos sucedidos en la Tierra.

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