El Agua: Abundancia e Importancia Biológica
El agua es la molécula más abundante en la superficie de la Tierra, cubriendo alrededor del 71% de su extensión. Por este motivo, nuestro planeta fue nombrado el Planeta Azul.
La molécula de agua es la más abundante de todas las que integran a los seres vivos. La inmensa mayoría de las células están constituidas por un 80% de agua, siendo el resto otras moléculas.
Es esencial para la supervivencia de todas las formas de vida que conocemos; es decir, ningún organismo, ni siquiera los microorganismos, podría sobrevivir sin ella.
En términos generales, el agua se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero también puede hallarse en su forma sólida (llamada hielo) y en forma gaseosa (denominada vapor).
Distribución del Agua en los Seres Vivos
El agua constituye aproximadamente el 70% de nuestro peso corporal. Su distribución varía según el tejido y la especie:
- Células cerebrales: 85%
- Huesos: 28%
- Peces: 65% a 80%
- Medusas: 80%
- Insectos: 40%
- Plantas: 80% a 85%
Funciones Vitales
Durante la fotosíntesis, el agua es la molécula que reacciona con el dióxido de carbono en plantas, algas y bacterias fotosintéticas para formar alimento y el oxígeno contenido en el aire que respiramos.
El agua es líquida a temperatura ambiente y posee una gran capacidad como disolvente de los componentes celulares. Esta extraordinaria molécula es el disolvente universal y participa en la mayoría de las reacciones biológicas, actuando como producto o reactivo en numerosas reacciones químicas.
Estructura Molecular del Agua
El agua es una pequeña molécula compuesta por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes.
Polaridad y Dipolo
Una molécula cuya carga está distribuida de manera desigual es una molécula polar, actuando como un imán con polos.
Cada molécula de agua es altamente polar debido a la distribución desigual de electrones entre los átomos. La molécula de agua es un pequeño dipolo, una característica que produce numerosas consecuencias en las propiedades fisicoquímicas del agua y en la organización molecular de los seres vivos.
Puentes de Hidrógeno
Cada molécula se orienta en el espacio, acomodándose según su carga negativa en interacción con la carga positiva de otra molécula de agua. Esto se logra mediante un enlace conocido como puente de hidrógeno o enlace hidrogenado.
Cada molécula de agua es estable al formar hasta cuatro puentes de hidrógeno.
Las propiedades del agua están estrechamente relacionadas y determinadas por estos puentes de hidrógeno intermoleculares.
Propiedades Fisicoquímicas Clave del Agua
Calor Específico
Se define como la cantidad de energía calórica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia en 1 °C.Calor de Fusión (Calor Molar de Fusión)
Es la energía que se gasta en la fusión de un mol de un sólido. Un mol es el peso molecular de una sustancia expresado en gramos; un mol de agua equivale a 18 gramos.Calor de Evaporación
Energía empleada en la evaporación de un líquido en su punto de ebullición. Representa la cantidad de energía cinética que requieren las moléculas para pasar al estado gaseoso.Tensión Superficial
Es la fuerza de atracción que se manifiesta en la superficie de un líquido debido a la cohesión entre las moléculas.Adhesividad
Es la fuerza de unión con una superficie, es decir, la capacidad para adherirse a muchos otros tipos de sustancias.Viscosidad
Es la resistencia de un líquido a fluir.Capilaridad
Es la acción por la cual el agua avanza por espacios microscópicos, desafiando la gravedad.Constante Dieléctrica
Es la propiedad que tiene el agua para separar cargas opuestas.Hidratación
Es la capacidad que tienen las moléculas de agua para rodear a los iones.Hidrólisis
Es la reacción química en la que interviene una molécula de agua que reacciona con otra molécula diferente.Ionización y Regulación del pH
La capacidad del agua para ionizarse es ligera, pero fundamental. El agua puede actuar como ácido y como base. Su ionización se representa como una transferencia intermolecular de protones que forma un ion hidronio (H₃O⁺) o un ion hidróxilo (OH⁻).
- Ácido: Sustancia que, al estar en solución, se disocia para producir iones hidrógeno (H⁺).
- Base: Sustancia que se define como un aceptor de protones.
Escala de pH
El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución:
- Al aumentar la concentración de H⁺, el pH es más ácido.
- Al disminuir la concentración de H⁺, disminuye la acidez.
- El valor 7 en la escala de pH es considerado neutro.
El pH se mide mediante tiras reactivas que contienen sustancias indicadoras que cambian de color al reaccionar con la sustancia a medir.
Sistemas Amortiguadores (Buffers)
Las soluciones amortiguadoras o buffers son aquellas que resisten un cambio de pH cuando se producen o consumen protones, manteniendo el equilibrio químico esencial para la vida.
Distribución del Agua Corporal
El agua, el compuesto más abundante, está distribuida en dos grandes compartimientos:
- Intracelular: Dentro de las células.
- Extracelular: Fuera de las células.
El porcentaje de agua en el ser humano depende de factores como la edad, el sexo y el contenido de tejido adiposo.