EL AGUA: características químicas, físicas y biológicas

Summary

El 97% del agua en la Tierra es salada, encontrada en océanos, mientras que el 3% dulce se halla en glaciares, lagos y ríos. Descubierto en 1781, el agua es compuesta de oxígeno y hidrógeno, con una estructura no lineal y enlaces covalentes. Su molécula forma puentes de hidrógeno, creando una red tetraédrica. El agua es un solvente universal, capaz de disolver sustancias hidrofílicas y esencial para la vida, con propiedades como su densidad, calor de vaporización y su rol como disolvente biológico y amortiguadora en organismos vivos.

Takeaways

• 🌊 El 97% del agua en la Tierra es salada y se encuentra en los océanos, mientras que el 3% restante es dulce y se encuentra en glaciares, depósitos subterráneos, lagos y ríos.
• 🔬 En 1781, Cavendish descubrió que el agua es una sustancia compuesta, y en 1804 Gay Lussac y Humboldt demostraron que está formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
• 💧 La molécula de agua tiene una estructura no lineal, con un ángulo de 104,45 grados entre los dos átomos de hidrógeno y una distancia interatómica promedio de 95,84 picómetros.
• ⚡ El oxígeno en la molécula de agua tiene una carga parcialmente negativa debido a su mayor electronegatividad, lo que crea dipolos eléctricos en la molécula.
• 🔗 Las moléculas de agua pueden formar puentes de hidrógeno, lo que les permite tener una estructura tetraédrica y una alta capacidad de enlace.
• 🧪 El agua es un excelente solvente debido a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno con moléculas polares y grupos funcionales polares.
• 🚫 Las sustancias no polares, como los hidrocarburos, no se disuelven en agua y se consideran hidrofóbicas.
• 🌡 El agua tiene propiedades físicas únicas, como ser inodora, insípida, y tener tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
• 🔥 El calor específico del agua es de una caloría por gramo en grados Celsius, lo que la hace un excelente termorregulador.
• 💦 La fuerza de cohesión entre las moléculas de agua es alta, lo que le da una tensión superficial y capacidades de capilaridad.
• 🧊 El agua tiene una densidad de 1000 gramos por litro, y su densidad máxima es a los 4 grados Celsius, siendo menos densa en su estado sólido que en su estado líquido.

Q & A

¿Cuál es la proporción de agua dulce en comparación con el agua total en la Tierra?

Aproximadamente el 3% del agua total en la Tierra es agua dulce, mientras que el 97% restante es agua salada, ubicada principalmente en los océanos.

¿Qué descubrió Cavendish en 1781 sobre la composición del agua?

Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se había pensado hasta entonces.

¿Cuáles son los componentes principales de la molécula de agua?

La molécula de agua está formada por oxígeno y hidrógeno.

¿Cómo se relacionan los volúmenes de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua?

En la molécula de agua, hay dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.

¿Qué tipo de enlaces unen los átomos de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua?

Los átomos de hidrógeno están unidos al átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes.

¿Cuál es la geometría de la molécula de agua y cuál es el ángulo formado por los átomos de hidrógeno?

La molécula de agua adopta una geometría no lineal, donde los dos átomos de hidrógeno forman un ángulo de 104.45 grados entre sí.

¿Por qué se forman dipolos eléctricos en la molécula de agua?

Se forman dipolos eléctricos en la molécula de agua debido a que el oxígeno tiene una mayor electronegatividad que el hidrógeno, lo que atrae más hacia sí los electrones de los enlaces covalentes, creando una carga parcialmente negativa en el oxígeno y una carga parcialmente positiva en los hidrógenos.

¿Qué son los puentes de hidrógeno y cómo afectan la estructura de la molécula de agua?

Los puentes de hidrógeno son enlaces electrostáticos entre moléculas de agua, donde un átomo de hidrógeno de una molécula se une a un átomo de oxígeno de otra molécula. Estas uniones dan origen a una estructura tetraédrica y son responsables de la cohesión entre las moléculas de agua.

¿Por qué el agua es considerado un buen solvente universal?

El agua es un buen solvente universal porque las moléculas polares, las sales cristalinas, las moléculas con carga eléctrica y los grupos funcionales polares se disuelven fácilmente en ella debido a la atracción electrostática entre los depolos del agua y las cargas eléctricas de estas sustancias.

¿Cuáles son las propiedades físicas del agua que hacen que sea un excelente termorregulador?

El alto índice específico de calor del agua, que es de una caloría por gramo en grados celsius, significa que requiere una cantidad significativa de calor para elevar su temperatura, lo que la hace un excelente termorregulador.

¿Qué es la cohesión y cómo afecta las propiedades del agua?

La cohesión es la fuerza que une las moléculas del agua entre sí, lo que le da a este líquido una alta tensión superficial y hace que sea incompressible, lo que explica fenómenos como la capilaridad y la flotación de algunos objetos sobre el agua.

¿Por qué el agua tiene una densidad máxima a los 4 grados Celsius y cómo afecta esto a su comportamiento en el estado sólido?

El agua alcanza su densidad máxima a los 4 grados Celsius porque, a medida que se enfría, las moléculas se organizan en una estructura hexagonal más compacta. Esto significa que el hielo, que es el estado sólido del agua, es menos denso que el agua líquida, lo que le permite flotar sobre ella.

¿Cuál es la importancia del agua para la vida y cuáles son algunas de sus funciones en los seres vivos?

El agua es esencial para la supervivencia de la vida, ya que actúa como constituyente, estructural, en la bioquímica de las reacciones del metabolismo, en el transporte de sustancias dentro del organismo, en la termorregulación, como disolvente biológico, como hábitat para muchas especies y como amortiguadora en las articulaciones de los animales vertebrados.