Caracteristicas del agua

Características del agua 

Objetivo:

Entender la importancia del agua para la vida y el ambiente

Introducción:

Tres cuartas partes de la superficie de la tierra están cubiertas por agua. La vida en la tierra comenzó en el agua. Todos los seres vivos requieren agua, más que cualquier otra sustancia, los seres humanos por ejemplo pueden sobrevivir algunas semanas sin alimento,  pero solo una sin agua.

¿ por qué es tan importante el agua?

Las moléculas de agua participan en muchas reacciones químicas necesarias para mantener la vida, muchas células están rodeadas por agua y las células en sí  mismas son aproximadamente 70 a 95% agua.

¿ Por qué es el agua tan indispensable para la vida?

La estructura de la molécula de agua le permite interactuar con otras moléculas, incluidas otras moléculas de agua.

Estructura de la molécula de agua

La molécula de agua tiene forma de "V" , sus átomos de hidrógeno están unidos  a su oxígeno por enlaces covalentes simples. El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno así que los electrones de los enlaces covalentes pasan más tiempo junto al oxígeno que junto al hidrógeno.

Los enlaces son enlaces covalentes polares, la distribución desigual de los electrones hacen del agua una molécula polar. La región del oxígeno de la molécula tiene una carga parcial negativa y el hidrógeno tiene una carga parcial positiva.

Las moléculas de agua están cerca unas de otras como resultado de puentes de hidrógeno. Aunque el arreglo de las moléculas está cambiando constantemente, en todo momento están unidas por puentes de hidrógeno.

Propiedades de la molécula de agua:

Cohesión :

Se deriva de la unión entre moléculas por puentes de hidrógeno, que mantiene a las mismas unidas en un arreglo variable pero constante, es decir siempre están unidas.

Adherencia :

Debido a la diferencia de carga, es decir a su polaridad, las moléculas de agua pueden adherirse a superficies.

Tanto cohesión como adherencia son importantes ya que contribuyen a que las moléculas de agua en su conjunto puedan vencer a la fuerza de gravedad y ascender por los vasos de los árboles hasta más de 100 metros de altura y llegar hasta las partes del árbol que la requieran en los puntos más altos.

Tensión superficial:

En la interfase entre el agua y el aire hay un arreglo ordenado de moléculas de agua, unidas por puentes de hidrógeno, unas con otras y con el agua que está por debajo. Lo cual ocasiona que se forme una película invisible. Algunos animales pueden caminar o correr sobre el agua sin romper la tensión superficial.

El agua y la Temperatura

El agua modera la temperatura del aire, absorviendo el calor del aire tibio y liberando ese calor al aire más fresco, actúa como un banco de calor. La energía cinética,  es la energía de movimiento, los átomos y las moléculas tienen energía cinética porque siempre se están moviendo aunque no necesariamente en una dirección en particular.

La diferencia entre calor y temperatura

El calor es una forma de energía , la cantidad de calor es la medida de la cantidad de energía cinética total, la energía de movimiento de las moléculas. La temperatura y el calor se relacionan pero no son lo mismo, la temperatura es una medida de la intensidad de calor que se produce por el movimiento de las moléculas es decir por su energía cinética.

Cuando calentamos agua para preparar café, la energía cinética media de las moléculas de agua aumenta y el termómetro registra  este cambio en la temperatura del líquido.

¿Qué es una  caloría y el calor específico?

La caloría es una unidad de calor; la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en 1 grado Celsius.  El calor específico de una sustancia se define como la cantidad de calor que debe ser absorvido o pérdido para que un gramo de esa substancia cambie su temperatura un grado Celsius.

El calor específico del agua es 1 caloría por gramo por grado celsius. El calor específico del agua es muy alto comparado con otras substancias, por ejemplo el calor específico del alcohol etílico es 0.6 calorías por gramo por grado Celsius.  Esta propiedad del agua es muy impportante para el clima y las temperaturas de los oceanos.

El agua y el congelamiento y su densidad

A una temperatura por arriba de 4 grados Celsius, el agua se comporta como cualquier otro liquido, se expande cuando se calienta y se contrae cuando se enfría. Sin embargo por debajo de cuatro grados celsius, y al aproximarse a cero grados Celsius, las moléculas de agua se mueven más y más lentamente, formando una estructura cristalina. La longitud de los brazos entre puentes de hidrógeno cae un 10%, se hace menos densa en relación a su estado líquido y por eso el hielo flota en el agua.

No obstante el agua congelada ocupa más espacio que el agua líquida, y debido a esto las tuberías se revientan, así como los motores de los autos en climas extremos, de ahí la importancia de llevar un buen anticongelante.

El agua como solvente universal

Un líquido que es una mezcla homogénea de dos o más substancias es una solución. El agente que disuelve es el solvente, y la sustancia que se disuelve es el soluto. Una solución acuosa es aquella en la que el agua es el solvente. 

La versatilidad del agua  como solvente se debe a su gran capacidad para solvatar, debido a su polaridad, por ejemplo la sal NaCl, en agua se disocia en iones Na+ y Cl-  que son rodeados por el oxígeno de la molécula de agua en el caso del sodio, debido a como ya se explicó la carga parcial negativa del oxígeno, y en el caso del cloro este anión es rodeado por los átomos de hidrógeno de la molécula de agua debido a sus cargas parciales positivas.



Aquellas substancias que tienen una afinidad por el agua, son llamadas hidrofílicas y son sustancias polares, por el contrario aquellas  que no son afines al agua son llamadas hidrofóbicas, y son no polares, ésta es una propiedad importante de las membranas biológicas.

Es importante destacar que no todas las substancias hidrofílicas se disolveran en el agua, ya que si son demasiado grandes no lo harán y quedaran suspendidas en el líquido formando lo que se conoce como un coloide. Un ejemplo de lo anterior es el caso del algodón, el algodón se compone de moléculas gigantes de celulosa, y por eso una toalla no se disuelve en la lavadora.