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Introducción. • Entre el 60 y 90% del peso de los organismos vivientes corresponde a agua. El agua cubre las tres cuartas partes de la superficie terrestre, y en ella se inició la vida hace cuatro mil millones de años. Este líquido fundamental al solidificar, ocupa mayor volumen, por eso los lagos y ríos congelan de arriba hacia abajo, lo que permite la vida de peces y vegetales acuáticos. El agua es un magnífico disolvente de multitud de sales, en el agua de mar se han concentrado las sales que los ríos, a través del tiempo, han disuelto a su paso.
Importancia • La importancia social de este líquido es enorme, es fundamental para la vida, es indispensable para mantener la higiene, y con ella la salud; en la industria se le utiliza como medio de enfriamiento y de generación de vapor; en el campo es esencial para los cultivos; en las ciudades se emplea también para el riego, el drenaje de desperdicios, el control de incendios y el llenado de lagos, canales y represas.
Estructura. La molécula es angular y el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno (la molécula presenta un dipolo). Muchos de los hechos discutidos más tarde son consecuencia de esta polaridad. • Las moléculas de agua son polares, razón por la cual es un excelente disolvente de múltiples sustancias polares. • El ángulo de enlace H-O-H tiene un valor de 104,45º y los enlaces son de tipo covalente polar.
Estructura. • La estructura del hielo permite la existencia del máximo número de enlaces de hidrógeno, es decir, uno por cada átomo de hidrógeno. La estructura resultante es poco usual en el sentido de que contiene una considerable cantidad de espacio vacío. Si el hielo tuviera una estructura con un empaquetamiento compacto de los átomos de oxígeno y los hidrógenos ocuparen los agujeros existentes entre los oxígenos, la densidad sería por lo menos de 1,9 g/cc, en vez de 0,917 g/cc que es el valor observado.
PROPIEDADES MACROSCÓPICAS • El agua es un compuesto con una masa molar pequeña, contrariamente sus propiedades físicas y químicas presentan magnitudes elevadas y bastante peculiares. La densidad anómala en estado sólido, la gran capacidad calorífica y la elevada tensión superficial son algunos ejemplos.
ELEVADA FUERZA DE COHESIÓN • La gran fuerza de cohesión entre moléculas de agua, se justifica por la enorme tendencia del agua a unirse a otras moléculas vecinas (interacciones puente de hidrógeno), lo que la convierte en un líquido prácticamente incompresible, capaz de conferir volumen y turgencia a muchos seres vivos uni o pluricelulares.
ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL • La tensión superficial de un líquido está asociada a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. El agua tiene un valor igual a 7,29 x 10-2 J/m2. • Esta elevada tensión superficial hace que el agua a temperatura ambiente sealíquida y no gas.
DENSIDAD • Bajo los 4ºC, la densidad del agua disminuye debido al ordenamiento molecular asimétrico entre moléculas vecinas. La estructura cristalina más corriente es abierta con canales hexagonales(similares a un panal de abejas) de modo que cuando el agua congela su estructura es poco compacta, con espacios vacíos que le confiere un volumen mayor y una menor densidad.
ELEVADO CALOR ESPECÍFICO (cal/ºC·g) • Para poder evaporar agua líquida se necesita una gran cantidad de calor. Lo curioso es que el agua es un compuesto con una masa molar pequeña, sin embargo se necesita 1 caloría para elevar en tan sólo un grado centígrado la temperatura de 1 gramo de agua.
ALTO CALOR DE VAPORIZACIÓN • Antes mencionamos que la cantidad de calor necesaria para evaporar (paso al estado vapor) 1 gramo de agua era de alrededor de 540 calorías.
ELEVADA CONSTANTE DIELÉCTRICA • Esta propiedad hace que las sales cristalizadas y otros compuestos iónicos se disocien en sus cationes y aniones, los cuales son atraídos con fuerza por los dipolos del agua.
LAS AGUAS DURAS • El agua que contiene un exceso de sales de calcio, magnesio o hierro se denomina agua dura. Los iones positivos reaccionan con los iones negativos del jabón para formar una sustancia insoluble, impidiendo la acción limpiadora del jabón. Este tipo de agua no puede ser usada para cocinar los alimentos, ni industrialmente porque forma costras en las calderas.
LAS AGUAS NEGRAS • Los microorganismos patógenos (que causan enfermedades) no son el único problema que tiene su origen en los desechos humanos que vertimos en nuestras vías de agua. La descomposición bacteriana de la materia orgánica agota el oxígeno disuelto en el agua y enriquece las aguas con nutrientes vegetales. La mayor parte de los materiales orgánicos pueden ser degradados por microorganismos, esta degradación puede ser aeróbica o anaeróbica.
