PROPIEDADES FÍSICAS
Térmica
Una de las propiedades del agua es una alto calor específico y calor de vaporización, los cuales permiten que el calor liberado en reacciones bioquímicas exotérmicas sea fácilmente absorbido y/o eliminado con pequeña variación de la temperatura del individuo. Otra explicación es que el agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno ¿Sabes qué es un puente de hidrógeno?. Su temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso de las células servir de protección para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura. ¿Qué pasa con una proteína a 40°C?.
Viscosidad
La viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir. El agua, la leche y el jugo de frutas son aparentemente líquidos y fluyen con más facilidad que los fluidos más espesos y más viscosos como la miel, el melado de caña, el champú o el aceite de motor.
Densidad
La densidad del agua se refiere a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa ¿Recuerdas qué es una razón?. (ρ= masa/volumen). La singular variación de la densidad del agua respecto con su temperatura (densidad máxima a 4º C) determina que el hielo flote en el agua, actúe como aislante térmico y en consecuencia, posibilite el movimiento de la gran masa de agua de los océanos (que albergan la mayor parte de la biosfera) en fase líquida, a 4º C. ¿El agua pesa en el agua?.
Conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica refleja la capacidad del agua para conducir corriente eléctrica, y está directamente relacionada con la concentración de sales disueltas en el agua. Las sales en el agua se disuelven en iones con carga positiva e iones con carga negativa, que conducen electricidad, recuerdas ¿qué es la electricidad?. El agua destilada no contiene sales disueltas y, por lo tanto, no conduce la electricidad y tiene una conductividad eléctrica de cero. ¿Qué es el agua destilada? Consúltalo.
La conductividad eléctrica del agua también depende de la temperatura del agua: mientras más alta la temperatura, más alta sería la conductividad eléctrica (¿Qué significa esto?). Cuando se aplica grandes cantidades de agroquímicos, especialmente fertilizantes químicos al suelo, estos aumentan la salinidad en el suelo, afectando la fertilidad y la capacidad de toma del agua por las plantas.
La conductividad eléctrica del agua es realmente una medida de la salinidad. Altos niveles de salinidad pueden afectar a las plantas en varias formas:
Práctica de Laboratorio:
Tensión superficial
¿Has llenado un vaso con agua hasta el borde se riega?, observa. El agua tiene una tensión superficial muy alta. Esto significa que el agua es pegajosa y elástica y tiende a unirse en gotas en lugar de separarse en una capa delgada y fina. Esto se da, porque las moléculas de un líquido se atraen entre sí, de ahí que el líquido esté "cohesionado". Cuando hay una superficie, las moléculas que están justo debajo de la superficie sienten fuerzas hacia los lados, horizontalmente, y hacia abajo, pero no hacia arriba, porque no hay moléculas encima de la superficie. El resultado es que las moléculas que se encuentran en la superficie son atraídas hacia el interior de éste.
Además, la tensión de la superficie es la responsable acción capilar, lo cual posibilita que el agua pueda moverse de manera vertical (subir), y disolver sustancias a través de las raíces de plantas y a través de los pequeños vasos sanguíneos en nuestros cuerpos.
Color y turbiedad
El color del agua dependerá en gran medida tanto de las sustancias que se encuentren disueltas, como de las partículas que se encuentren en suspensión. Generalmente la presencia de color en un agua es un indicador de calidad deficiente, el color del agua puede estar condicionado por la presencia de iones metálicos (hierro, manganeso), humus, turba, plancton, otros restos vegetales y residuos industriales.
Se clasifica como “color verdadero” al que depende solamente el agua y sustancias disueltas, mientras el “aparente” es el que incluye las partículas en suspensión (que a su vez generan turbidez). Para determinar el color verdadero, sería necesario filtrarla para eliminar todas las partículas suspendidas.
La turbiedad depende depende de los materiales en suspensión en la columna de agua (como sedimentos, microorganismos, jabón, entre otros), que atenúan y absorben la luz incidente en ella.
La turbiedad se presentan principalmente en aguas superficiales. Son difíciles de decantar y filtrar, y pueden dar lugar a la formación de depósitos en las conducciones de agua. Además estos sólidos suspendidos inciden en las características físicas, químicas y biológicas, y de las cualidades del agua. La turbiedad puede impactar los ecosistemas acuáticos afectando la fotosíntesis porque limita el paso de la luz solar, además la respiración y la reproducción de la vida acuática. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del agua.
Contaminación térmica
La temperatura del agua es importante para los cultivos, explotaciones pecuarias, piscícolas, las industrias y aún más la vida acuática como los peces y las algas. Las hidroeléctricas a partir del agua generan energía eléctrica, además utilizan agua para enfriar las plantas que después la liberan al ambiente, más caliente que en su estado normal. La temperatura de esta agua que se regresa, altera y puede dañar la vida acuática. También puede afectar la habilidad del agua para retener oxígeno y la habilidad de los organismos para resistir ciertos tipos de contaminantes.
PROPIEDADES QUÍMICAS
Molécula del agua
El papel del agua como elemento fundamental en el metabolismo de los seres vivos se debe sus propiedades físicas y químicas, derivadas de la estructura molecular. A temperatura ambiente es líquida, de lo contrarío fuera gaseosa. Este comportamiento se debe a que los dos electrones de los dos hidrógenos que componen la molécula, están desplazados hacia el átomo de oxigeno, por lo que en la molécula aparece un polo negativo, donde está el oxígeno, debido a la mayor densidad electrónica, y dos polos positivos, donde están los dos hidrógenos, debido a la menor densidad electrónica. La molécula de agua se comporta como dipolos.
PH: Potencial de Hidrógeno
La capacidad del agua para disociarse y la rápida emigración de los iones resultantes (H+ y OH-) explican la importancia crítica del pH en muchos procesos biológicos; el pH es una medición muy importante del agua. Los valores y cambios del pH pueden indicar problemas de contaminación en el agua de los ríos y lagos. No solamente el pH afecta a los organismos vivos que viven en el agua, sino que el cambio en el pH puede también ser un indicador del aumento en la contaminación o algún otro factor ambiental. Como se muestra el diagrama, los rangos de pH varían desde 0 a 14, se considera el número 7 el promedio "neutral." Los pH menores de 7 indican una acidez mayor, mientras que mediciones mayores a 7 representan mayor alcalinidad (básico). La gráfica muestra que la lluvia ácida puede contener un alto nivel de acidez y afecta el medio ambiente de manera negativa (¿por qué pasa esto? Comenta en grupo).
PRACTICA DE LABORATORIO
Acción Disolvente, Solvente universal
El agua es llamado el solvente universal, pues es el líquido que más sustancias disuelve, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua. La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren las mayorías de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se realizan a través de sistemas de transporte acuoso, en los humanos es la transpiración o sudoración.
O2 en el agua y demanda de O2.
Las moléculas del agua contienen un átomo de oxígeno, aunque este oxígeno no está disponible para los organismos acuáticos. Solo una pequeña parte de oxígeno está disuelto en el agua. Este oxígeno disuelto es primordial para la vida de los peces y la flora, como el fitoplancton y zooplancton.
Un flujo rápido de agua, tal como se ve en una quebrada o un río grande, se caracteriza por contener mucho oxígeno disuelto, mientras que el agua estancada contiene poco oxígeno. La presencia de microorganismos en el agua como las bacterias, pueden consumir oxígeno al pudrirse la materia orgánica. Por tanto, contenidos altos de materia orgánica en lagos y ríos puede hacer que se escasee el oxígeno existente en el agua. La vida acuática tiene grandes problemas para poder sobrevivir en agua estancada que tiene materia orgánica pudriéndose, especialmente durante la época de sequía cuando no hay entrada de agua a estos cuerpos, que pudieran oxigenar. El olor putrefacto como ha huevo podrido, es característico de los cuerpos de agua que no tienen oxígeno y abundan las bacterias sulfurosas producto de su metabolismo del azufre inicia el nauseabundo olor.
Aguas duras
Del cielo cae la lluvia, agua de calidad (generalmente) para plantas y animales; de los ríos no siempre podemos obtener agua de buena calidad, mucho menos si se extrae del subsuelo; por lo general no obtenemos sino agua mineralizada en algún grado o aguas duras. La dureza es una característica química del agua especialmente subterránea determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio. La dureza del agua varía de acuerdo a cada región geográfica. Si usted vive en una área en donde el agua es "suave," es porque contiene únicamente sólidos pequeños disueltos. Donde el agua es relativamente dura, usted notará que le es difícil obtener espuma cuando se lava sus manos o su ropa.
Generalmente el carbonato de sodio y el carbonato de magnesio son los responsables de que el agua dura no sea apta para la agricultura, pues estos "secuestran" las moléculas de agua, impidiendo que las plantas se hidraten y nutran; además este efecto es acumulativo y en terrenos regados con esta agua dura se convierten en secos y duros imposibilitandose la agricultura.
PROPIEDADES BIOLÓGICAS
El papel del agua como elemento fundamental en el metabolismo de los seres vivos se debe sus propiedades físicas y químicas antes descritas, derivadas de la estructura molecular.
La particular composición y estructura le confiere a el agua unas características físicas y químicas de gran trascendencia en sus funciones biológicas, sobre todo en las relacionadas con su capacidad solvente, de transporte, estructural y termorreguladora. Recordemos que las funciones de los sistemas biológicos pueden explicarse siempre en términos de procesos físicos y químicos.
El comportamiento térmico del agua es único, siendo el principal responsable del sistema termorregulador del organismo, para mantener la temperatura corporal constante, independientemente del entorno y de la actividad metabólica. Debido a poseer una alta conductividad térmica permite la distribución rápida y regular del calor corporal, favoreciendo la transferencia de calor a la piel para ser evaporada.
El agua (aceptando o donando protones) también contribuye en el mantenimiento del pH a nivel celular. El agua, junto con sustancias viscosas, actúa como lubricante: la saliva lubrica la boca y facilita la masticación y la deglución o sea digestión, las lágrimas lubrican los ojos y limpian cualquier impureza. Además el líquido sinovial baña las articulaciones; las secreciones mucosas lubrican el aparato digestivo, el respiratorio, el genitourinario. Mantiene también la humedad necesaria en oídos, nariz o garganta. Proporciona flexibilidad, turgencia y elasticidad a los tejidos. El líquido del globo ocular, el cefalorraquídeo, el líquido amniótico y en general los líquidos del organismo amortiguan y nos protegen cuando andamos y corremos. (Propiedades y funciones biológicas del agua CAPÍTULO ÁNGELES C ARBAJAL A ZCONA Y M ARÍA G ONZÁLEZ F ERNÁNDEZ Departamento de Nutrición, Facultad de Farmacia, Universidad Complutense de Madrid)