El Agua: Abundancia e Importancia para la Vida

• El agua es la molécula más abundante en la superficie de la Tierra, cubriendo aproximadamente el 71% de ella.
• Nuestro planeta es llamado “planeta azul” debido al color azul de sus océanos.
• La molécula de agua es la más abundante en los seres vivos; la mayoría de las células están compuestas en un 80% por agua.
• El agua es esencial para la supervivencia de todas las formas de vida conocidas, incluyendo los microorganismos.
• Las características de la molécula de agua influyen significativamente en la estructura, organización y funcionamiento de los seres vivos.
• El agua puede encontrarse en tres estados: líquido, sólido (hielo) y gaseoso (vapor).

Distribución del Agua en la Tierra

• La mayor concentración de agua se encuentra en los océanos (96.5%), seguida por los glaciares y casquetes polares (1.74%), y depósitos subterráneos (acuíferos), permafrost y glaciares continentales (1.72%).
• El restante 0.04% de agua se distribuye en lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos, en orden decreciente.
• El agua es un elemento común en el sistema solar y es el material base de los cometas.

Composición de Agua en Diferentes Organismos

El agua es fundamental para la vida, constituyendo un porcentaje significativo del peso corporal de los organismos y siendo esencial para su supervivencia.

• Humanos: 70% del peso corporal.
• Huesos: 28%.
• Células cerebrales: 85%.
• Peces: 65-80%.
• Medusas: 80%.
• Insectos: 40%.
• Plantas (papa): 80%.
• Manzanas: 85%.

Rol del Agua en la Fotosíntesis

El agua reacciona con el dióxido de carbono en plantas, algas y bacterias fotosintéticas para producir alimentos y oxígeno. Los átomos de hidrógeno del agua se incorporan a compuestos orgánicos como los carbohidratos.

Propiedades Físico-Químicas del Agua

• Es líquida a temperatura ambiente.
• Tiene una gran capacidad como disolvente, permitiendo la disolución de componentes celulares como proteínas, ácidos nucleicos y carbohidratos.
• Es el disolvente de la mayoría de las reacciones biológicas.
• Participa como producto o reactivo en numerosas reacciones químicas.

Importancia Ambiental

El agua es uno de los principales factores ambientales que influyen en los seres vivos. Muchos organismos dependen de hábitats acuáticos como océanos, ríos, lagos y pantanos.

Estructura Molecular y Polaridad de la Molécula de Agua (H₂O)

Composición y Enlaces

• Composición: El agua (H₂O) es una molécula pequeña compuesta por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno.
• Enlaces: Los átomos de hidrógeno y oxígeno están unidos por enlaces covalentes que presentan características de enlaces parcialmente iónicos.

Polaridad y Distribución de Carga

• Polaridad Electrónica: La molécula de agua posee polaridad electrónica.
• Neutralidad General: A pesar de la polaridad, la molécula de agua es neutra en su conjunto. La carga positiva de sus 10 protones se compensa con la carga negativa de sus 10 electrones.
• Geometría y Distribución de Carga: La geometría de la molécula de agua resulta en una distribución desigual de sus cargas eléctricas.

El Fenómeno de la Electronegatividad

El átomo de oxígeno, con 8 protones en su núcleo, es más electronegativo que los átomos de hidrógeno (cada uno con 1 protón). Esto significa que el oxígeno atrae los electrones del enlace hacia sí con más fuerza.

Cargas Parciales y Dipolo

• El oxígeno adquiere una carga parcial negativa (δ-) debido a su fuerte atracción por los electrones.
• Los átomos de hidrógeno quedan despojados de sus electrones, lo que resulta en un predominio de cargas positivas (δ+) en ellos.
• Una molécula con una distribución desigual de cargas se denomina molécula polar, comportándose como un imán con polos.
• La molécula de agua es altamente polar debido a la distribución desigual de electrones entre el oxígeno y los hidrógenos.
• El agua es un pequeño dipolo, lo que genera importantes consecuencias en sus propiedades fisicoquímicas y en la organización molecular de los seres vivos.

Geometría Molecular y Enlaces de Hidrógeno

Estructura y Ángulo de Enlace

• Estructura Tetraédrica Irregular: La molécula de agua adopta una estructura tetraédrica irregular, ligeramente sesgada, con el átomo de oxígeno en el centro.
• Ángulo de Enlace: El ángulo de los hidrógenos en una molécula de agua difiere ligeramente del ángulo tetraédrico ideal de 109.5 grados.
• Comparación con el Amoniaco: El amoniaco también tiene una estructura tetraédrica, pero con un ángulo de 107 grados entre sus hidrógenos.

Formación del Dipolo y la Interacción Intermolecular

• El átomo de oxígeno atrae fuertemente los electrones de valencia, lo que hace que estos electrones estén más cerca del oxígeno que de los hidrógenos.
• En el oxígeno del agua, hay dos pares de electrones que no participan en enlaces (pares de electrones no compartidos).
• Los átomos de hidrógeno ceden su electrón al oxígeno, formando una carga parcial negativa (δ-) en el lado del oxígeno y una carga parcial positiva (δ+) en el lado de los hidrógenos.
• Debido a estas cargas parciales, la molécula de agua se comporta como un dipolo eléctrico.

El Puente de Hidrógeno

Las moléculas de agua se orientan en el espacio de manera que la carga negativa de una molécula interactúa con la carga positiva de otra.

• Definición: Esta interacción entre cargas opuestas se conoce como puente de hidrógeno o enlace hidrogenado. Es un enlace que une el átomo de oxígeno electronegativo de una molécula con el átomo de hidrógeno electropositivo de otra molécula.
• Número de Puentes: Cada molécula de agua puede establecer hasta cuatro puentes de hidrógeno. El átomo de oxígeno de una molécula acepta dos puentes de hidrógeno, y cada uno de los dos átomos de hidrógeno de esa molécula forma un puente de hidrógeno con el oxígeno de otra molécula.