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¿Qué es el agua?
El agua es un líquido transparente que en estado puro es incoloro, inodoro e insípido, es un componente importante en la vida y el más abundante en la superficie de nuestro planeta. La molécula del agua se forma con dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O), por lo que su fórmula química es H2O.
Las moléculas de agua son polares, pues se forman mediante enlace covalente polar. En otras palabras, el núcleo de oxígeno atrae con mayor fuerza los electrones porque tiene mayor número de protones (8), en consecuencia el núcleo de oxígeno es ligeramente negativo. Por su parte, los núcleos de hidrógeno son ligeramente positivos.
Propiedades del agua
Entre sus propiedades se tiene la cohesión que es la fuerza de atracción entre las moléculas de un cuerpo. En el caso de agua líquida, los enlaces se rompen y se vuelven a formar, lo que permite que el agua fluya.
La tensión superficial es otra de sus propiedades, las moléculas de agua en la superficie presentan mayor resistencia a fuerzas externas, muchos hemos visto a un pequeño y ágil lagarto correr sobre el agua, esto es gracias a que las moléculas en la superficie no experimentan fuerzas de atracción sobre ellas, están en la superficie y solo experimentan fuerzas de atracción con las moléculas a sus lados y debajo de ellas.
Por otro lado, la adhesión es la fuerza de atracción entre moléculas diferentes, el agua se adhiere al papel, al vidrio, a la celulosa de la madera, etc.
Otra propiedad es la capilaridad, que se presenta cuando las moléculas de agua se adhieren a una superficie y avanzan gracias a la cohesión de sus moléculas. Si sumergimos la mitad de una servilleta de papel en un vaso de agua y la otra mitad la dejamos colgando fuera del vaso observamos que el agua avanza entre las fibras del papel, mojando la mitad fuera del vaso. Esta propiedad es muy importante para la vida vegetal porque gracias a ella las plantas pueden absorber el agua desde las raíces hasta las partes más altas.
Además, el agua es un excelente solvente, puesto que rodea y dispersa las moléculas de otras sustancias, es el caso de la sal de mesa que se disuelve en agua. La sal de mesa se forma mediante enlaces iónicos entre iones de sodio positivos (Na+) y iones de cloro negativos (Cl–), como ya se ha mencionado existen cargas en los polos de la molécula de agua, luego la carga positiva del hidrógeno se atrae con los iones de cloro negativos (Cl–) y la carga negativa del oxígeno se atrae con los iones de sodio positivos (Na+). Estas fuerzas de atracción son la razón por la que el agua envuelve a los iones Na+ y Cl–, y la sal se disuelve consecuentemente. Así, la sal de mesa es una sustancia hidrofílica, es decir que se disuelve en el agua, en cambio, las sustancias hidrofóbicas son las que no se disuelven en el agua (ej. aceites).
El calor específico —cantidad de energía que se necesita para calentar una sustancia en 1oC— del agua es muy alto, esto significa que el agua modera los cambios de temperatura, de tal modo que el agua posee un calor de vaporización —cantidad de calor para que el agua se evapore—extremadamente alto. Esta característica del agua resulta crucial en el papel que juegan los océanos al moderar el clima con pequeños cambios en la temperatura del agua. El agua de los océanos absorbe calor en verano y proporciona calor en invierno.
El hielo, agua en estado sólido, es menos denso que el agua líquida, esto contrasta con la mayoría de los casos en los que el estado sólido de una sustancia es más denso que su estado líquido. Esta es la razón por la que los icebergs y los cubos de hielo en un vaso con agua flotan. También es muy importante para la vida en los cuerpos de agua (ej. lagos), las capas de hielo se forman en la superficie, mientras que el agua líquida se conserva debajo, donde pueden seguir viviendo las especies acuáticas.
Asimismo, existen soluciones de agua ácidas, básicas y neutras. Una solución neutra presenta concentraciones iguales de iones hidróxido (OH–) y de iones hidrógeno (H+), en todo momento la molécula de agua (H2O) se divide en pequeñas porciones de dichos iones. Una solución ácida contiene mayores cantidades de iones hidrógeno (H+), esto sucede cuando se agrega al agua una sustancia formadora de iones hidrógeno (H+), por ejemplo el ácido clorhídrico (HCl) disuelto en agua formará iones hidrógeno (H+), y también iones de cloro negativos (Cl–); algunas sustancias ácidas son el jugo de limón, el jugo de naranja, la leche, el café, etc. Una solución básica contiene mayores cantidades de iones hidróxido (OH–), esto sucede cuando se agrega al agua una sustancia formadora de iones hidróxido (OH–), por ejemplo hidróxido de potasio (KOH) disuelto en agua formará iones positivos de potasio (k+); algunas sustancias básicas son los antiácidos estomacales, el bicarbonato de sodio, la leche de magnesia, la sosa caustica, etc. Para determinar qué tan ácida o básica es una solución, se utiliza la escala pH que va de 0 a 14. Las soluciones neutras equivalen a un pH de 7, las soluciones con un pH menor a 7 se consideran ácidas y las que son mayores a 7 son básicas.
Referencias:
- Audesirk, T., Audesirk, G., Byers, B.E. (2017). Biología la vida en la tierra con fisiología. Pearson. Décima edición.
- Chang, R. (1999). Química. McGraw-Hill. Sexta edición.
- Pérez y Juárez, A. (1984). Curso programático de química. Publicaciones Marcombo.
- Price, J., Smoot, R.C., Smith, R.G. (1988). Química un curso moderno. Merrill Publishing Co.
- Salas–Banuet, G., Ramírez–Vieyra, J. (2010). Iónico, covalente y metálico. Didáctica de la química. Educación química. Vol. 21. Núm. 2. pp. 118-125.