AGUA El agua es uno de los principales nutrientes del organismo

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Propiedades fisicoquímicas del agua y su utilidad biológica

Substancia

Punto de fusión (ºC)

Punto de ebullición (ºC)

Calor de vaporización (J/g)

AGUA

0

100

2260

El agua tiene un punto de fusión, punto de ebullición, calores de fusión y vaporización y tensión superficial más elevados que la mayoría de los líquidos comunes. Otras sustancias químicamente afines a ella, como el NH3 y el SH2, son gases a temperatura ambiente, mientras que el agua, como es obvio, se encuentra en estado líquido a esa temperatura. Estas propiedades físicas excepcionales delatan la existencia de poderosas fuerzas intermoleculares que mantienen unidas entre sí las moléculas de agua adyacentes, ya que de lo contrario, los cambios de estado de sólido a líquido y de líquido a gas no consumirían tanta energía como parecen indicar dichas propiedades.

Entre las propiedades físicas del agua destaca por su importancia biológica la extraordinaria capacidad que presenta para disolver una amplia gama de sustancias. Otras propiedades son aprovechadas por algunos seres vivos en los que el agua desempeña funciones específicas, sin embargo, dado que la gran mayoría de las biomoléculas se encuentran en las células en disolución acuosa, las propiedades disolventes del agua son de importancia capital para todas las formas de vida.

Entre las propiedades del agua deben mencionarse las propiedades coligativas, que pueden modificarse por la influencia tanto de solutos electrostáticos como polares.

Punto de ebullición: Temperatura en que el agua pura cambia de estado de vapor. Es de 100ºC a nivel del mar, y menor en poblaciones ubicadas a una altura mayor que el nivel del mar.

Punto de fusión: Temperatura en donde el agua pura cambia al estado sólido al estado líquido. Es de 0ºC y puede disminuir en presencia de solutos electrostáticos.

Presión de vapor: Las moléculas de la superficie del agua líquida, aun a temperatura ambiente, tienden a liberarse y pasar al estado de vapor. La presión de vapor aumenta con la temperatura.

Calor específico: Cantidad de calor necesario para incrementar la temperatura 1ºC de 1 g de agua.

Capilaridad: Las moléculas de agua, al ponerse en contacto con una superficie polar, como el endotelio vascular o el vidrio de un tubo capilar, interaccionan con la superficie, y producen un pequeño ascenso en las plantas, la circulación en los vasos capilares e incluso la formación de un mecanismo en instrumentos de laboratorio, como las pipetas.

Cuando la superficie del agua está en contacto con el aire se comporta como si su superficie fuera una membrana elástica. Las fuerzas de atracción de las moléculas de agua se dirigen hacia todas las moléculas circundantes, pero como en la superficie ya no hay más moléculas de agua, las moléculas de agua de la zona no están sujetas a fuerzas de atracción semejantes provenientes de todas direcciones, por lo cual tienden más en esta parte que en otras zonas del líquido. El resultado es algo semejante a una membrana delgada y elástica que cubre la superficie. A este fenómeno que se presenta en el agua se le llama tensión superficial; a él se le debe que los insectos o el polvo fino puede flotar a pesar de ser más denso que el agua.

La densidad del agua líquida es altamente estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión. A presión normal de 1 atmósfera, el agua líquida tiene una mínima densidad a 100 ºC. Mientras baja la temperatura va aumentando la densidad de manera constante hasta llegar a los 3,8 °C. Esta temperatura representa un punto de inflexión y es cuando alcanza su máxima densidad a presión normal. A partir de este punto, al bajar la temperatura, disminuye la densidad aunque muy lentamente hasta que a los 0 °C. Cuando pasa al estado sólido ocurre una brusca disminución de la densidad.

El agua es un disolvente polar. Como tal, disuelve bien sustancias iónicas y polares; no disuelve apreciablemente sustancias fuertemente apolares, como el azufre en la mayoría de sus formas, y es inmiscible con disolventes apolares, como el hexano. Esta propiedad es de gran importancia para la vida. La propiedad de ser considerada casi el disolvente universal por excelencia se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares, o con carga iónica, como alcoholes, azúcares con grupos R-OH, aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas positivas y negativas, dando lugar a disoluciones moleculares. También las moléculas de agua pueden disolver sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.

Constituye su principal función biológica, el agua desempeña otras funciones importantes en los seres vivos, que se han adaptado eficazmente a su entorno acuoso desarrollando medios para explotar en su provecho las excepcionales propiedades físicas del agua. Así, el elevado calor específico del agua es aprovechado por los animales homeotermos para regular su temperatura corporal. Además, algunos vertebrados utilizan el elevado calor de vaporización del agua para eliminar el exceso de calor mediante la evaporación del sudor. Por otra parte, el alto grado de cohesión interna del agua líquida da lugar a fenómenos de capilaridad que son aprovechados por las plantas para transportar los nutrientes en ella disueltos desde la raíz hasta las hojas. La influencia del agua en la evolución biológica ha sido profunda y determinante. Los seres vivos se han ido adaptando progresivamente al entorno acuoso en el cual se originaron. Si han aparecido formas de vida en algún otro lugar del universo es razonable pensar que en ese lugar deben existir grandes cantidades de agua disponible como disolvente.

Concentración y distribución de aniones y cationes corporales

El líquido extracelular presenta aproximadamente el 37.5% de los líquidos corporales; y puede dividirse del siguiente modo:

Plasma sanguíneo: o porción liquida de la sustancia contenida dentro del sistema cardiovascular, asciende al 7% del agua corporal; circula por la acción del corazón y constituye la fuente principal de líquidos solutos para todos los demás compartimentos.

Liquido intersticial: