El agua es absolutamente fundamental para todas las formas de vida en la Tierra. Probablemente fue el medio en el que evolucionaron por primera vez los organismos vivos, y está presente en todas las células. Resulta apropiado que Hydros, el dios primordial griego del agua, fuera considerado uno de los primeros seres y no tuviera antepasados, además de participar en el origen de Gaia, la Tierra.
El agua es tan importante en biología que dedicamos toda esta sección a esta molécula estructuralmente sencilla.
La molécula de agua
Ya hemos comentado brevemente la estructura molecular del agua (H₂O) en una sección anterior sobre interacciones atómicas. Cada molécula está formada por dos átomos de hidrógeno unidos covalentemente a un átomo de oxígeno. La alta electronegatividad del oxígeno genera polaridad dentro de la molécula, con una carga parcial negativa en el oxígeno y cargas parciales positivas en los hidrógenos. La figura muestra distintas formas de representar la estructura de la molécula de agua.
Estados del agua
El agua, como otras sustancias, puede encontrarse en distintos estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Estos estados dependen en gran medida del número de puentes de hidrógeno que las moléculas de agua forman entre sí. En estado líquido, los puentes de hidrógeno se rompen y se vuelven a formar constantemente. Las temperaturas más bajas aumentan la proporción de moléculas unidas por puentes de hidrógeno, lo que ordena la estructura y solidifica el agua; las temperaturas más altas rompen esos puentes y hacen que las moléculas se separen con mayor facilidad.
Hidrofilia e hidrofobia
La polaridad de una molécula es una característica química importante. Las moléculas polares, como el agua, se atraen entre sí, al igual que las moléculas apolares, como los hidrocarburos, se agrupan entre sí. En cambio, las moléculas polares y apolares se repelen. Dado que el agua es un medio tan importante y omnipresente, las sustancias polares se denominan hidrófilas, mientras que los compuestos apolares se llaman hidrófobos. La agregación de las moléculas hidrófobas también se ve reforzada por las interacciones hidrófobas, por ejemplo, a través de las "fuerzas de Van der Waals".
Solubilidad en agua
La solubilidad de distintas sustancias en agua depende de su polaridad. Los iones, como Na⁺ y Cl⁻ (NaCl, sal común), o las moléculas polares (hidrófilas), como el etanol, son solubles en agua; los lípidos, al ser hidrófobos, no lo son. En una disolución, las moléculas de agua forman capas de hidratación alrededor de las moléculas o iones solubles. En particular, los iones se separan unos de otros durante este proceso, como se muestra aquí.
La siguiente sección tratará sobre ácidos y bases, compuestos muy importantes que se disocian en disolución acuosa.
