La app de estudio todo en uno
4.8 • +11 mil reviews
Más de 3 millones de descargas
Free
El agua es una sustancia muy familiar. Sin embargo, hay veces que se comporta de forma extraña, casi ilógica: En estado sólido flota sobre el agua que está en estado líquido, al contrario que la mayoría de las sustancias. Además, es capaz de desafiar a la gravedad, llegando desde las raíces hasta las hojas en las ramas de los árboles más altos. También,…
Explore our app and discover over 50 million learning materials for free.
Guarda la explicación ya y léela cuando tengas tiempo.
GuardarLerne mit deinen Freunden und bleibe auf dem richtigen Kurs mit deinen persönlichen Lernstatistiken
Jetzt kostenlos anmeldenEl agua es una sustancia muy familiar. Sin embargo, hay veces que se comporta de forma extraña, casi ilógica:
¿A qué se deben estas propiedades tan peculiares del agua? Si has leído nuestro artículo sobre las moléculas de agua, probablemente conoces la respuesta:
Si quieres saber por qué el agua es una molécula polar y establece enlaces de hidrógeno, te sugiero que le eches un vistazo al artículo sobre moléculas de agua y después sigas leyendo este artículo. Para el que ya lo haya hecho, aquí va un pequeño repaso.
Fig. 1. La polaridad del agua permite que se formen enlaces de hidrógeno entre sus moléculas.
Estas dos características (polaridad y enlaces de hidrógeno) otorgan al agua una serie de propiedades físico-químicas únicas que explican sus funciones y su importancia para la vida. Como las funciones del agua están íntimamente ligadas a sus propiedades, a continuación repasamos algunas de las más importantes y descubrimos cómo permiten que el agua realice sus funciones principales, que incluyen funciones de transporte, funciones amortiguadoras, funciones metabólicas o funciones estructurales.
Una de las propiedades características del agua es que su densidad en estado sólido es menor que en estado líquido. Esto permite al agua sólida flotar sobre el agua líquida, y explica por qué las masas de agua se congelan desde la superficie.
Esta propiedad del agua es fundamental para la vida acuática: en ecosistemas acuáticos, cuando las temperaturas disminuyen por debajo de la temperatura de solidificación de 0 °C —la temperatura a la que el agua se congela— el agua se empieza a congelar desde la superficie. Entonces, la capa de hielo flota sobre el agua líquida, actuando como un aislante térmico y manteniendo el agua a una temperatura superior a 0 °C.
Si el hielo fuese más denso que el agua líquida, a temperaturas inferiores a 0 °C las masas de agua que forman los ecosistemas acuáticos (como los lagos) se congelarían totalmente, lo cual sería incompatible con la vida acuática tal y como la conocemos.
Fig. 2. Placas de hielo flotando sobre el agua líquida.
Los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las moléculas de agua entre sí son enlaces débiles. En el agua líquida se forman y se rompen de forma continua. Esto quiere decir que, en cualquier momento dado, las moléculas de agua están unidas entre sí por enlaces de hidrógeno, de tal manera que si pudiésemos sacarles una fotografía, podríamos distinguir una estructura organizada pero dinámica. Como veremos a continuación, esto explica la elevada cohesión del agua, pero también explica en cierta manera las peculiares variaciones de densidad del agua a distintas temperaturas.
El agua se mantiene en estado líquido en un rango de temperaturas entre 0 °C y 100 °C. Como toda sustancia, la densidad del agua varía con la temperatura. Por ejemplo, a 25 °C su densidad es 0.9950 g/ml y a 3.98 °C alcanza su densidad máxima de 1 g/ml. Sin embargo, una vez que se solidifica y se transforma en hielo, su densidad es de 0,917 g/ml.
¿Cómo explicamos, entonces, que el hielo sea menos denso que el agua líquida? Centrémonos de nuevo en la interacción de las moléculas de agua. En estado líquido, como hemos mencionado, las moléculas de agua interaccionan entre sí mediante enlaces de hidrógeno transitorios. Cuando el agua se congela, es como si sacásemos una fotografía del agua líquida que detiene el tiempo. Los enlaces de hidrógeno entre las moléculas se vuelven permanentes, creando una estructura reticular, similar a los cristales que forman los compuestos iónicos, donde las moléculas de agua se encuentran a una distancia fija una de otra que es mayor que en estado líquido. Esto significa que el hielo tienen mayor volumen que la misma cantidad de masa en forma líquida y, por tanto, tiene menor densidad.
Fig. 3. Estructura molecular del agua líquida y el hielo.
El agua se conoce como el disolvente universal, ya que en ella se pueden disolver más sustancias (solutos) distintas que en cualquier otro líquido. Esta propiedad viene dada por el carácter polar del agua y su elevada constante dieléctrica.
La constante dieléctrica es una magnitud física que indica la tendencia de una sustancia a interrumpir las interacciones electrostáticas.
Antes de explicar por qué el agua es tan buen disolvente, definamos ciertos conceptos básicos que debes conocer.
Una disolución es la mezcla homogénea de una o más sustancias en estado líquido. La solubilidad es la capacidad de una sustancia —conocida como soluto— de formar una disolución en otra sustancia —conocida como disolvente—.
La solubilidad se suele determinar evaluando la concentración de soluto necesaria para saturar la disolución en un determinado disolvente.
Una disolución saturada es aquella en la que no se puede disolver más cantidad de soluto.
Dependiendo de la solubilidad de un soluto en un medio acuoso, podemos distinguir:
Las sustancias solubles en agua pueden ser hidrofílicas o anfipáticas. Sin embargo, no todas las sustancias hidrofílicas son solubles: una sustancia es hidrofílica si tiene afinidad por el agua, pero puede que no sea soluble, debido a su tamaño o a otros factores, como el algodón.
Existen diferentes tipos de disoluciones acuosas dependiendo de la naturaleza química del soluto. Veamos cuáles son:
Con esta base de conocimiento, y lo explicado en el artículo sobre la molécula de agua, podemos explicar por qué el agua es tan buen disolvente. La naturaleza polar del agua, con sus regiones de carga positiva y negativa, es capaz de interactuar electroestáticamente con iones y formar puentes de hidrógeno con moléculas polares o con carga. De esta forma, el agua separa las moléculas del soluto, permitiendo que estas pasen a formar parte de la estructura reticular del agua, y, por tanto, se disuelvan.
Fig. 4. Las moléculas polares del agua disuelven moléculas cargadas o polares estableciendo interacciones electroestáticas.
Fig. 5. Solvatación iónica del cloruro de sodio (NaCl).
Su cualidad de disolvente universal otorga al agua funciones esenciales para la vida:
Como hemos mencionado anteriormente, las moléculas de agua interaccionan mediante enlaces de hidrógeno que se forman y se rompen de forma continua. Esto quiere decir que, en cualquier momento dado, las moléculas de agua están unidas entre sí por numerosos enlaces de hidrógeno. Esta característica estructural otorga al agua una elevada cohesión molecular. Las moléculas de agua también pueden establecer enlaces de hidrógeno con moléculas de otras sustancias cargadas o polares, lo cual da al agua una elevada fuerza de adhesión.
La incompresibilidad y la tensión superficial del agua (fenómeno del cual hablaremos a continuación) son el resultado de su elevada cohesión. Por otro lado, el fenómeno de capilaridad es consecuencia de la elevada cohesión y adhesión del agua.
La capilaridad es el fenómeno por el cual el agua es capaz de ascender por conductos de pequeño diámetro en contra de la fuerza de la gravedad, gracias a las fuerzas de adhesión y a su elevada cohesión molecular.
Fig. 6. La capilaridad del agua se debe a sus propiedades de cohesión y adhesión.
La capilaridad del agua permite a las plantas y árboles transportar agua y nutrientes desde sus raíces a sus hojas, en contra de la acción de la gravedad, a través de sus vasos leñosos de celulosa, una molécula hidrofílica. Cuando el agua se evapora en las hojas, los enlaces de hidrógeno de las moléculas que se disocian tiran de las otras moléculas. Gracias a la cohesión, este movimiento se transfiere desde las moléculas de agua de las hojas a las de las raíces. Mientras tanto, la fuerza de adhesión contrarresta la de la gravedad, manteniendo a las moléculas de agua adheridas a la celulosa de los vasos leñosos.
Fig. 7. Ejemplo de capilaridad en plantas.
Las principales funciones del agua asociadas a la elevada cohesión y capacidad de adhesión del agua son las siguientes:
La tensión superficial es un fenómeno derivado de la elevada cohesión interna del agua, que hace que, en la interfaz aire-agua, la superficie del agua se comporte como una tensa membrana que se puede deformar sin romperse cuando se aplican pequeñas fuerzas sobre ella.
Este fenómeno se debe a que, en la interfaz agua-aire, las moléculas de agua —que normalmente establecen enlaces de hidrógeno entre ellas en todas direcciones— solo pueden establecer enlaces con las moléculas de agua que se encuentran por debajo de ellas y en sus laterales (las moléculas de agua en la superficie no tienen otras moléculas de agua por encima de ellas). Por tanto, las moléculas de la superficie se ven sometidas a fuerzas no equilibradas que tiran de ellas hacia el interior y que se manifiestan como tensión superficial.
La tensión superficial es la razón por la que las gotas de agua adoptan una forma esférica.
Algunas de las propiedades del agua más importantes son:
La solubilidad se suele determinar evaluando la concentración de soluto necesaria para saturar la disolución en un determinado disolvente. Una disolución saturada es aquella en la que no se puede disolver más cantidad de soluto.
Las funciones principales del agua incluyen: transporte, amortiguadoras, metabólicas o estructurales.
La adhesión son las fuerzas generadas por los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua y las moléculas polares o cargadas de otras sustancias.
A 25 °C la densidad del agua es 0.9950 g/ml y a 3.98 °C alcanza su densidad máxima de 1 g/ml. Sin embargo, una vez que se solidifica y se transforma en hielo, su densidad es de 0,917 g/ml.
de los usuarios no aprueban el cuestionario de Propiedades del agua... ¿Lo conseguirás tú?
Empezar cuestionarioHow would you like to learn this content?
How would you like to learn this content?
Free biologia cheat sheet!
Everything you need to know on . A perfect summary so you can easily remember everything.
Siempre preparado y a tiempo con planes de estudio individualizados.
Pon a prueba tus conocimientos con cuestionarios entretenidos.
Crea y encuentra fichas de repaso en tiempo récord.
Crea apuntes organizados más rápido que nunca.
Todos tus materiales de estudio en un solo lugar.
Sube todos los documentos que quieras y guárdalos online.
Identifica cuáles son tus puntos fuertes y débiles a la hora de estudiar.
Fíjate objetivos de estudio y gana puntos al alcanzarlos.
Deja de procrastinar con nuestros recordatorios de estudio.
Gana puntos, desbloquea insignias y sube de nivel mientras estudias.
Cree tarjetas didácticas o flashcards de forma automática.
Crea apuntes y resúmenes organizados con nuestras plantillas.
Regístrate para poder subrayar y tomar apuntes. Es 100% gratis.
Guarda las explicaciones en tu espacio personalizado y accede a ellas en cualquier momento y lugar.
Regístrate con email Regístrate con AppleAl registrarte aceptas los Términos y condiciones y la Política de privacidad de StudySmarter.
¿Ya tienes una cuenta? Iniciar sesión