El Agua: Composición, Propiedades y Funciones Esenciales para la Vida

El Agua: Sustento de la Vida en la Tierra

El agua es la sustancia más abundante sobre la Tierra y constituye el medio ideal para la vida. Cada océano, río o lago posee su propia flora y fauna, adaptada a vivir ahí. Por esa razón, la mayoría de los organismos marinos no pueden vivir en agua dulce, como tampoco los seres dulceacuícolas podrían hacerlo en el medio marino.

Dentro de los recursos hídricos de nuestro planeta, el mar es el que encierra las formas más variadas de vida, desde las más microscópicas o simples, formadas por una sola célula, como los protozoarios, hasta las gigantescas ballenas. Las aguas dulces también poseen gran diversidad de organismos, tales como numerosas plantas que sirven de alimento a los peces herbívoros.

El agua resulta esencial para todos los seres vivos que habitan este planeta, porque forma parte, en mayor o menor proporción, de la constitución de cada uno de ellos. Así, por ejemplo, constituye el 98 % en un melón, el 80 % en un pez y el 65 % en un ser humano.

El agua disuelve más del 50% de las sustancias conocidas presentes en cualquier medio como el suelo o el cuerpo. Esto permite, por ejemplo, que los vegetales puedan integrar a sus sistemas minerales disueltos en el agua y a los animales les facilita la circulación por la sangre de desechos y nutrientes.

En el caso del hombre, este necesita más del agua que de cualquier otro alimento para sobrevivir, ya que en la formación y funcionamiento de nuestro organismo se requiere de este vital compuesto.

Composición y Estructura Química del Agua

La molécula del agua está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno por medio de enlaces covalentes. Estas moléculas presentan una forma triangular; los átomos de hidrógenos están separados entre sí por un ángulo, entre los enlaces, aproximadamente de 104.5 grados que da a la molécula una geometría angular. Además, el oxígeno tiene más electrones que el hidrógeno y contrae con más fuerza a las partículas electronegativas en cada enlace.

El resultado es que la molécula de agua, aunque tiene una carga total neutra, presenta una distribución asimétrica de los electrones. El oxígeno, al ser más electronegativo, atrae los electrones del hidrógeno concentrando a su alrededor una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos del hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Esto es lo que lo convierte en una molécula polar. Por eso, en la práctica, la molécula de agua se comporta como un dipolo. Así se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas formándose enlaces o puentes de hidrógeno.

Propiedades del Agua

Dipolo

El dipolo es un conjunto formado por dos entes físicos de carácter opuestos o contrarios y muy propios.

Por lo dicho en la composición y estructura química del agua, que alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras el hidrógeno se concentra una densidad de carga positiva, por esto en la práctica se comporta como un dipolo, es decir, el oxígeno negativo de una molécula ejerce atracción electroestática sobre las cargas parciales positivas de los hidrógenos de otras moléculas adyacentes, formándose enlaces o puentes de hidrógeno.

Capilaridad

En esta fuerza, nuevamente está en relación con los puentes de hidrógeno que se establecen entre las moléculas de oxígeno y otras moléculas polares. La capilaridad es la propiedad que tiene un líquido al subir por un tubo adhiriéndose a las paredes desafiando la fuerza de gravedad. Esto hace que el agua tenga una gran capilaridad, algo indispensable para que este pueda subir por el tallo de las plantas, árboles,... sin este procedimiento no podrían existir las plantas y la vida en el planeta desaparecería.

Tensión Superficial

Las moléculas en la superficie del agua tienden a cerrarse sobre sí misma, al tener menos vecinos (moléculas) y como resultado la atracción hacia las moléculas de agua que están cerca se ve aumentada. De esta manera, por la cohesión entre las moléculas, la superficie de una cantidad de agua tiene una tensión que para dividirlo se necesita una fuerza muy grande.

Alto Calor Específico

Es la cantidad de calor necesario para llevar a descender la temperatura de una cierta cantidad de una sustancia. Se llama caloría a la cantidad de calor necesaria para elevar o descender 1º la temperatura de un gramo de agua. El agua tiene muy alta su capacidad calórica, es decir, el agua puede adsorber grandes cantidades de calor que utiliza para romper los puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente.

Esta propiedad, unido a que en el planeta Tierra existe mucha superficie con agua, hacen menos bruscos los cambios de temperatura entre el día, la noche y las estaciones del año. Si esto no fuera así, los días serían calurosos y las noches muy frías.

Densidad

Normalmente las sustancias al enfriarse se hacen más densas, pero en el agua ocurre todo lo contrario. Esto hace que el hielo tenga menos densidad que el agua líquida y, por tanto, el hielo flota en el agua. De hecho, el agua consigue su mayor densidad a los 4º C. Por debajo de esa temperatura el agua disminuye su densidad hasta que se congela. Cuando la temperatura baja, las moléculas pierden y tienden a unirse más fuertemente, pero separándose unas moléculas de otras, disminuyendo así su densidad y aumentando su volumen. Por eso, el agua al congelarse aumenta su volumen y flota. Esta propiedad es fundamental para los peces y otros animales, pues cuando hace frío el agua se congela y al flotar hace que sólo se congele el agua de la superficie, evitando que el frío congele el agua inferior. Si esto no fuera así, se congelaría toda el agua y morirían todos los animales acuáticos.

Solubilidad

El agua es la sustancia que mayor cantidad de sustancia puede disolver, o sea, el agua permite disolver fácilmente en ella otras sustancias. Por esto suele llamarse como el disolvente universal. Esta propiedad se debe a su capacidad de formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, esto gracias a que es una molécula bipolar, con dos polos (positivo y negativo), esto hace que se comporte como un imán atrayendo y repeliendo los distintos átomos de otras sustancias.

Temperatura de Ebullición

Es la temperatura con la que el agua se convierte en gas (vapor de agua) y depende de la altitud (presión atmosférica): A mayor altitud (menor presión), menor temperatura de ebullición. Por otra parte, los compuestos más ligeros se evaporan a menor temperatura que los más pesados. Siguiendo esta regla, sabiendo que el peso molecular del agua es 18 y comparándolo con otras sustancias, deducimos que la temperatura de ebullición del agua debería ser 91º bajo cero y entonces, a temperatura ambiente no habría agua líquida y, por lo tanto, no habría vida. Sin embargo, la temperatura de ebullición del agua es, por fortuna, bastante mayor: 100ºC aproximadamente. Esto es así debido a que los átomos de agua están tan fuertemente unidos que se necesita mucha energía (calor) para separarlas (convirtiéndolas en gas). En una olla presión, como el vapor de agua no puede escapar, aumenta la presión y así aumenta la temperatura de ebullición del agua, situándose por encima de los 100º y consiguiendo que los alimentos se cocinen más rápidamente.

Funciones del Agua

Las funciones del agua se relacionan íntimamente con las propiedades anteriormente descritas.

Las funciones más importantes del agua son:

• Es vehículo de transporte y disolvente de gran cantidad de sustancias, tanto las nutritivas como las de los productos de desecho.
• En ella se producen la mayoría de las reacciones del metabolismo.
• Es la reguladora de la temperatura corporal.
• Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos (tendones, ligamentos, cartílagos, etc.), actuando como lubricante y amortiguador, especialmente en las articulaciones.
• Modera la temperatura interna de los seres vivos.
• Actúa como disolvente.
• Permite la vida bajo la superficie helada de lagos y océanos.
• Participa en diversas reacciones químicas.
• Distribuye sustancias (transporte).