Agua



Agua
Enfoque biológico
El agua es el componente más abundante del organismo humano. Alrededor del 65% del peso corporal está representado por agua. Los restantes las constituyentes de las células y líquidos biológicos se encuentran inmersos en un medio acuoso que condiciona sus propiedades y comportamiento. No existe proceso vital alguno que pueda concebirse independientemente de laparticipación directa o indirecta del agua.
Esta sustancia posee propiedades excepcionales. Por ejemplo, su temperatura de fusión (0°C) y la de ebullición (100°C) y su calor de vaporización (40,71 kJ/mol) son notablemente elevados si se los compara con los otros compuestos de masa similar. Estas y otras características un tanto “aberrantes” pueden explicarse cuando se conoce su estructura molecular.Estructura molecular:
En el agua (H2O), el oxígeno esta unido, mediante enlaces covalentes simples, a dos átomos de oxígeno. Como el oxígeno es mas electronegativo que el hidrógeno, el par de electrones compartidos en cada uno de los enlaces está desplazado hacia el núcleo del oxigeno. Se crea una carga parcial electronegativa en la vecindad del núcleo del oxigeno y otra electropositiva alrededordel núcleo del hidrogeno, reducido casi a un protón “desnudo”. Individualmente, los enlaces son de carácter polar (covalente polar)
La molécula de agua es polar
Si los tres átomos que componen la molécula estuviesen dispuestos en línea recta (H-O-H), la resultante o “centro de gravedad” de las cargas positivas estaría situado en el centro de la molécula, coincidiendo con la carga negativa. Lamolécula resultaría apolar, como sucede en otros compuestos que poseen enlaces covalentes polares, como el dióxido de carbono (CO2) o el tetracloruro de carbono (CCl4) por ejemplo.
Se ha determinado que en la molécula de agua los dos enlaces O-H no se encuentran en línea, sino formando un ángulo de 104,5° en sí. La carga negativa se encuentra alrededor del vértice de la molécula, mientras laresultante de las cargas positivas puede concebirse ubicada en el punto medio de la línea que une los dos núcleos de hidrogeno. Se forma así un dipolo y la molécula, si bien en conjunto es electrónicamente neutra, resulta polar.




Distribución de densidad de cargas

La polaridad de las moléculas de agua permite que ellas puedan atraerse electrostáticamente entre sí. La carga parcial positivade un hidrogeno en una molécula es atraída por la carga parcial negativa del oxigeno de otra molécula, estableciéndose así un enlace o puente de hidrógeno.
Enlace o puente hidrógeno
La unión puente de hidrogeno que se forma entre moléculas de agua no es privativa de éstas. Existe también en otros compuestos, algunos de gran importancia biológica.
El puente de hidrógeno se forma fácilmente entreun átomo electronegativo (comúnmente O o N) y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo. La unión es más estable cuando los tres elementos interesados en ella, es decir, dos átomos electronegativos y el H intermedio, están colocados en la misma línea.


Este tipo de unión permite la interacción de las moléculas de agua y explica las “anomalías” en las propiedadesde esta sustancia. EN realidad, su comportamiento no corresponde al que se esperaría de un compuesto con formula H2O, sino al de complejos poliméricos (H2O)n, que se forman en el agua, especialmente en sus estados sólido y líquido.
El carácter direccional del enlace de H determina ciertas relaciones geométricas en las asociaciones polimoleculares del agua. Se puede concebir a la molécula de aguacomo inscripta en un tetraedro con el átomo de oxígeno en el centro. Los enlaces O-H se dirigen hacia dos de los vértices del tetraedro y los electrones no compartidos que le restan al oxigeno, situados en orbitales híbridos sp3, están orientados hacia los otros dos vértices del tetraedro. Debido a esta disposición tetraédrica, cada molécula de agua puede formar puentes de hidrogeno con otras...