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Agua (molécula)

El agua (proveniente del latín aqua) es una sustancia compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. A temperatura ambiente es líquida, inodora, insípida e incolora (aunque adquiere una leve tonalidad azul en grandes volúmenes). Se considera fundamental para la existencia de la vida. No se conoce ninguna forma de vida que tenga lugar en ausencia completa de esta molécula.

En la superficie de la Tierra hay unos 1.398.263.000 km³ de agua que se distribuyen de la siguiente forma:
1.320.000.000 km³ (97%) son agua de mar.
40.000.000 km³ (3%) son agua dulce.
25.000.000 km³ (1,8%) como hielo.
13.000.000 km³ (0,96%) como agua subterránea.
250.000 km³ (0,02%) en lagos y ríos.
13.000 km³ (0,001%) como vapor de agua.

A estas cantidades hay que sumarle la que forma parte de la composición del manto, la zona terrestre que representa un 84% del volumen planetario. Parte de este agua alcanza la superficie tras separarse de las masas subterráneas de magma (agua juvenil) o en forma de vapor, junto a otros volátiles, durante las erupciones volcánicas. Este proceso, que llamamos desgasificación del manto, compensa permanentemente, y lo hará mientras no cese la dinámica interna planetaria, la pérdida de agua por fotólisis en la alta atmósfera; allí, los átomos de hidrógeno liberados tienen a perderse en el espacio. El día que el planeta no contenga ya calor suficiente para mantener la tectónica de placas y el vulcanismo, esa pérdida paulatina terminará por convertir su superficie en un desierto universal.
Origen del agua La vida tal y como la conocemos sería imposible sin la presencia de este precioso líquido.
¿De dónde proviene entonces el agua que disfrutamos en la Tierra? Los científicos piensan que los constituyentes químicos del agua ([oxígeno] e [hidrógeno]) deben haber existido en la nube primitiva que dio origen a nuestro [Sistema Solar], hace alrededor de 4.500 millones de años.
El entonces joven [Sistema Solar] estaba lleno de escombros y, cuando muchos de estos trozos de material planetario chocaron contra nuestro planeta, pudieron iniciar un proceso en el cual el hidrógeno y el oxígeno congelados se vaporizaron, liberándose así en la [atmósfera] terrestre.
Una vez que ambos elementos estuvieron presentes en la Tierra, lo demás tuvo que ser simple. El [hidrógeno] es un elemento fácilmente inflamable y, cuando se quema en presencia del [oxígeno], se une con este último elemento. Cuando el oxígeno y el hidrógeno se combinan en proporciones adecuadas (para ser exactos, un átomo de oxígeno por cada dos de hidrógeno) entonces lo que resulta es vapor de agua.
Actualmente existe cierta evidencia que respalda a esta teoría. Se sabe que las rocas del manto terrestre contienen agua en una buena proporción. En la superficie de nuestro planeta, las emisiones volcánicas contienen una gran cantidad de vapor de agua. Algunos científicos afirman que esta adición de agua a la atmósfera terrestre puede aún llegar a ser mayor, en la medida que los volcanes liberen más vapor de agua en el aire.
La teoría anterior es muy aceptada y ha sido ampliamente investigada. Pero existe otra, más reciente, que sugiere que una buena parte del agua terrestre pudo haber sido traída por los cometas que fueron capturados por la gravedad terrestre, y que terminaron por impactarse contra nuestro planeta.
Es un hecho comprobado que, durante toda su historia, el planeta en el cual vivimos ha sufrido colisiones de cometas en repetidas ocasiones. Los cometas, debido a la gran cantidad de energía de movimiento que poseen, se vaporizan completamente al impacto; de esta manera, pudieron inyectar hidrógeno y oxígeno a la atmósfera terrestre.
Según cálculos recientes, no serían necesarios muchos cometas para justificar la cantidad de agua que posee nuestro planeta.
Como ha ocurrido en muchas ocasiones a lo largo de la historia de la ciencia, el origen verdadero del agua en la Tierra probablemente tenga que ver con ambas ideas. Como los procesos ya referidos no se excluyen mutuamente, los dos pueden ser responsables del agua que existe actualmente en nuestro planeta.
La Tierra fue un lugar extremadamente caliente, de manera que su atmósfera pudo contener una cantidad mayor de vapor de agua. Pero eventualmente nuestro planeta se fue enfriando y el vapor comenzó a condensarse. Fue así como la Tierra experimentó la tormenta más intensa de su historia. Desde entonces, el agua que posee nuestro planeta ha sido la misma, y se ha ciclado de la tierra al aire y viceversa una y otra vez durante más de 3.000 millones de años.

Propiedades químicas

Disolvente
El agua es un disolvente polar, más polar, por ejemplo, que el etanol. Como tal, disuelve bien sustancias iónicas y polares, como la sal común (cloruro de sodio), no disuelve apreciablemente sustancias fuertemente apolares, como el azufre en la mayoría de sus formas, y es inmiscible con disolventes apolares, como el hexano.
El agua es descrita muchas veces como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos conocidos. Sin embargo no lo es (aunque es tal vez lo más cercano), porque no disuelve a todos los compuestos, y de hacerlo no habría contenedor que lo contenga.[1] [2] .En el agua se da con gran intensidad el fenómeno del puente de hidrógeno. La direccionalidad de estos puentes es responsable de la estructura de simetría hexagonal de los copos de nieve. Esto explica la disminución de densidad al solidificar (generalmente, las sustancias se vuelven más densas al pasar del estado líquido al sólido). Esta última particularidad es la responsable de los reventones de cañerías por congelación y de que el hielo flote sobre el agua.
Es el único compuesto que puede estar en los tres estados (sólido, líquido y gaseoso) a las temperaturas que se dan en la Tierra. También es el compuesto con el calor latente de vaporización más alto, 540 cal/gramo y con el calor específico más alto después del litio, 1 cal/gramo.

Adhesión

El agua, por su gran potencial de polaridad, cuenta con la propiedad de la adhesión, es decir, el agua generalmente es atraída y se mantiene adherida a otras superficies.

Cohesión

La cohesión es la propiedad con la que las moléculas de agua se atraen a sí mismas, por lo que se forman cuerpos de agua adherida a sí misma, las gotas.

Acción Capilar

El agua cuenta con la propiedad de la acción capilar, con la que juntando sus propiedades de adhesión y cohesión, es capaz de subir por conductos tubulares pequeños.

Tensión Superficial

Por su misma propiedad de cohesión, el agua tiene una gran atracción entre las moléculas de su superficie, creando tensión superficial, por lo que algunos insectos pueden estar sobre ella sin sumergirse e, incluso, hay animales que corren sobre ella, como el basilisco

Propiedades biológicas

El agua es esencial para todos los tipos de vida, por lo menos tal y como la entendemos. Las principales funciones biológicas del agua son:
Es un excelente disolvente, de sustancias tóxicas y compuesto bipolares. Incluso moléculas biológicas no solubles (p.e lípidos) forman con el agua, dispersiones coloidales.
Participa como agente químico reactivo, en las reacciones de hidratación, hidrólisis y oxidación-reducción.
Permite la difusión, es decir el movimiento en su interior de partículas sueltas, constituyendo el principal transporte de muchas sustancias nutritivas.
Constituye un excelente termorregulador (calor específico), permitiendo la vida de organismos en una amplia variedad de ambientes térmicos.
Interviene (plantas) en el mantenimiento de la estructura celular.

Propiedades físicas [editar]
Calor específico. Es la dificultad que opone el agua a ser calentada. Tiene un valor elevado (1 cal/(g°C)) debido a que los puentes de hidrógeno absorben mucha energía y retrasan el calentamiento. Esta propiedad es importante para los seres vivos (y la Biosfera en general) ya que gracias a esto, el agua reduce los cambios bruscos de temperatura, siendo un regulador térmico muy bueno. Un ejemplo de esto son las temperaturas tan suaves que hay en las zonas costeras, que son consecuencias de estas propiedad.
Viscosidad.
Tensión superficial.
Punto de fusión.
Calor de vaporización.
Polaridad.

La molécula de agua es muy dipolar. Los núcleos de oxígeno son muchos más electronegativos (atraen más los electrones) que los de hidrógeno, lo que dota a los dos enlaces de una fuerte polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa del lado del oxígeno, y de carga positiva del lado de los hidrógenos. Los dos enlaces no están opuestos, sino que forman un ángulo de 104,45°, así que en conjunto los tres átomos forman con un triángulo, cargado negativamente en el vértice formado por el oxígeno, y positivamente en el lado opuesto, el de los hidrógenos. Este hecho tiene una importante consecuencia, y es que las moléculas de agua se atraen fuertemente, adhiriéndose por donde son opuestas las cargas; en la práctica, un átomo de hidrógeno sirve como puente entre el átomo de oxígeno al que está unido covalentemente y un oxígeno de otra molécula. Se llama a la estructura anterior enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno. El hecho de que las moléculas de agua se adhieran electostáticamente, a su vez modifica muchas propiedades importantes de la sustancia que llamamos agua, como la viscosidad dinámica, que es muy grande, o los puntos (temperaturas) de fusión y ebullición o los calores de fusión y vaporización, que se asemejan a los de sustancias de mayor masa molecular.
Densidad. 1000 gramos por litro aunque varia con la temperatura. alcanzandose el maximo alrededor de los 277 K (unos 4 °C) con una densidad a esa temperatura de 0.99997 g/cm3.

Hoax

Artículo principal: Hoax del monóxido de dihidrógeno
A veces, los químicos se refieren al agua humorísticamente como monóxido de hidrógeno, sobre todo en parodias de investigación científica que la presentan como un agente químico letal que debe estar prohibido.

Referencias