Propiedades del agua

La polaridad del agua y la existencia de los puentes de H confieren a esta molécula unas propiedades especiales que son: un gran poder disolvente (acción disolvente), un elevado calor específico, la elevada fuerza de cohesión, un elevado calor de vaporización, la incompresibilidad, la capilaridad, la elevada tensión superficial, el estado líquido a temperatura ambiente y la dilatación anómala del agua. Solo estudiaremos las tres primeras que son las que entran en la PAU.

- Alto poder disolvente o acción disolvente: el agua es el líquido que más sustancias disuelve, lo que le ha valido el calificativo de disolvente universal. Las sustancias que se disuelven en medio acuoso se denominan hidrofílicas y esto es debido a que químicamente son sustancias polares (con o sin carga), las sustancias que no se disuelven en medio acuoso se denominan hidrofóbicas, ya que son sustancias apolares, mientras que las que se disuelven tanto en disolvente acuosos como en disolventes orgánicos apolares se llaman anfipáticas, esto es debido a que son sustancias con una parte polar y otra apolar. Por ejemplo el jabón (ver dibujo) es una sustancia anfipática cuya parte polar (representada con un círculo) se une a las sustancias polares como el agua y cuya parte apolar (representada con una línea irregular) se una a sustancias apolares como las grasas. De esta manera al lavarte con jabón eliminas de tu piel las sustancias polares (se van con el agua) y apolares (son rodeadas por la parte apolar del jabón), ya que el agua, al arrastrar el jabón (se une a la parte polar del jabón), se lleva todo.

Debido a la polaridad de la molécula de agua, el agua se puede interponer entre los iones de las redes cristalinas (observa en la imagen como el agua disuelve una sal por ejemplo cloruro sódico) de los compuestos iónicos, lo que origina una disminución importante de la atracción entre ellos, y en definitiva, provoca su disolución. Fijate como el anión (ejemplo Cl^-) es rodeado por los H (tienen densidad de carga +) de varias moléculas de agua y el catión (ejemplo Na⁺) es rodeado por los O (tienen densidad de carga -) de varias moléculas de agua.

El agua también puede formar enlaces por puente de H con moléculas no iónicas pero que tienen grupos polares, por ejemplo: monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos… y causar su disolución.

El alto poder disolvente del agua es crucial para que se puedan transportar nutrientes y desechos en los líquidos de los seres vivos (sangre, linfa, savia, hemolinfa…), ya que si no se disolvieran, estas sustancias no podrían ser transportadas. Además, para que sucedan las reacciones químicas del metabolismo de los seres vivos es indispensable que las sustancias que van a reaccionar estén disueltas en el medio líquido y así puedan interaccionar (no se podrían poner en contacto los enzimas y sustratos).

- Alto calor específico: el calor específico es la cantidad de calor (medido en calorías o julios) que es necesario comunicar a un gramo de una sustancia para aumentar su temperatura 1ºC. Una caloría es la energía necesaria para aumentar 1ºC la temperatura de 1 gramo de agua. En conclusión el calor específico del agua es 1, lo cuál es un valor muy alto.

El agua tiene un alto calor específico porque cuando se aplica calor al agua, parte de la energía comunicada se emplea en romper los enlaces por puente de H y no en elevar la temperatura. Esta propiedad tiene importantes consecuencias para los seres vivos, ya que el alto calor específico provoca que el agua se caliente y se enfríe más lentamente, evitando cambio bruscos de temperatura, y de este modo, regula la temperatura en los seres vivos. Esto es muy importante porque la temperatura corporal debe mantenerse más o menos estable en los seres vivos.

- Elevada fuerza de cohesión: cohesión es la capacidad de mantenerse juntas sustancias iguales. Las moléculas de agua, gracias a sus enlaces de H, poseen mayor cohesión que cualquier otro líquido, a excepción del mercurio. Esto explica por qué al colmar un vaso por encima del borde, se forma una superficie convexa, o la razón por la cual algunos insectos pueden caminar por el agua de un estanque. Como los puentes de H mantienen las moléculas de agua tan fuertemente cohesionadas forman una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede actúar como esqueleto hidrostático en algunos animales invertebrados o permitir la turgencia (es el fenómeno por el cual las células al absorber agua, se hinchan, ejerciendo presión contra las membranas celulares) en plantas, ya que evitan las deformaciones frente a presiones importantes puesto que el agua rellena, da forma y consistencia a células, tejidos, órganos o incluso a todo el cuerpo de plantas o animales. La alta cohesión del agua también explica la función amortiguadora que ejerce en las articulaciones de los animales vertebrados, constituyendo el líquido sinovial que evita el contacto entre los huesos.