Volver a la portadaBiología · 4.° año de Educación Media General · Cambiar asignatura
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4to año · Biología
El agua y la fotosíntesis como base de la vida · El agua y la energía solar en el origen de la vida

Propiedades del agua y el desarrollo de los organismos

En Los Roques el aire se calienta mucho a mediodía y se enfría de noche, pero el mar casi no cambia de temperatura. Y en el campo, una gota de lluvia sobre una hoja se queda redonda en vez de extenderse. ¿Qué tiene el agua de especial para que se comporte así y para que la vida haya surgido en ella? Todo empieza en la forma de su molécula.

La molécula de agua es polar

Una molécula de agua tiene un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno ($\text{H}_2\text{O}$). Los átomos comparten electrones, pero el oxígeno los atrae con más fuerza que el hidrógeno. Por eso los electrones compartidos pasan más tiempo cerca del oxígeno.

Resultado: el oxígeno queda con una carga parcial negativa ($\delta^-$) y cada hidrógeno con una carga parcial positiva ($\delta^+$). Además, la molécula tiene forma de «V» (ángulo de unos $104{,}5^\circ$), así que las cargas no se anulan. Una molécula con un extremo negativo y otro positivo es una molécula polar.

Molécula de agua en forma de V con el oxígeno parcialmente negativo y los dos hidrógenos parcialmente positivos O H H δ− (carga parcial negativa) δ+ δ+
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La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Explica con tus palabras qué significa que el agua sea una molécula polar y señala…

La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Explica con tus palabras qué significa que el agua sea una molécula polar y señala hacia qué átomo se desplazan los electrones compartidos.

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Puentes de hidrógeno

Como cada molécula tiene un extremo $\delta^+$ y otro $\delta^-$, el hidrógeno de una molécula es atraído por el oxígeno de la vecina. Esa atracción débil entre moléculas se llama puente de hidrógeno.

Un solo puente es débil y se rompe y se forma continuamente. Pero hay millones de ellos a la vez, y juntos dan al agua propiedades muy especiales. Casi todo lo que sigue sale de aquí.

Dos moléculas de agua unidas por un puente de hidrógeno entre el hidrógeno de una y el oxígeno de la otra O O puente de hidrógeno

Cohesión, adhesión y capilaridad

La cohesión es la atracción entre moléculas de agua (por puentes de hidrógeno). Por ella, el agua forma gotas y tiene tensión superficial: la superficie se comporta como una piel elástica. Gracias a esto algunos insectos caminan sobre una charca sin hundirse.

La adhesión es la atracción entre el agua y las paredes de otros materiales con cargas, como los tubos finos de las plantas.

Juntas explican la capilaridad: el agua sube por tubos muy delgados. En un árbol alto, el agua sale por las hojas (se evapora) y arrastra a la que viene detrás, porque está unida por cohesión. La adhesión a las paredes de los vasos conductores evita que la columna de agua se rompa o se caiga.

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Valentina observa que una gota de agua sobre una hoja de plátano se mantiene unida en forma redondeada en lugar de extenderse. ¿Qué propiedad del agua se manifiesta en…

Valentina observa que una gota de agua sobre una hoja de plátano se mantiene unida en forma redondeada en lugar de extenderse. ¿Qué propiedad del agua se manifiesta en esa situación y a qué tipo de atracción entre moléculas se debe?

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Daniela está estudiando cómo sube el agua desde las raíces hasta las hojas de un árbol alto. Relaciona las propiedades de cohesión y adhesión del agua con este fenómeno…

Daniela está estudiando cómo sube el agua desde las raíces hasta las hojas de un árbol alto. Relaciona las propiedades de cohesión y adhesión del agua con este fenómeno y explica qué ocurriría con el transporte si el agua no tuviera esas propiedades.

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El agua como disolvente

Al echar sal de cocina en agua, desaparece a la vista. La sal (NaCl) está formada por iones $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$. Las moléculas de agua, polares, se colocan alrededor de cada ion: el extremo $\delta^-$ (oxígeno) hacia el $\text{Na}^+$ y el $\delta^+$ (hidrógenos) hacia el $\text{Cl}^-$. Así separan los iones y los mantienen dispersos.

Por eso el agua disuelve muy bien sales, azúcares y otras sustancias polares. Se le llama «disolvente universal», aunque no disuelve todo: las grasas y los aceites (apolares) no se disuelven en ella.

¿Por qué importa a los organismos?

  • Las reacciones químicas de la célula ocurren en disolución, porque las sustancias disueltas se encuentran y reaccionan con facilidad.

  • La sangre, la savia y la orina transportan nutrientes, gases y desechos disueltos.

  • En el mar y las charcas primitivas, las sustancias disueltas formaban el «caldo» donde pudieron aparecer las primeras moléculas de la vida.

Moléculas de agua rodeando un ion sodio positivo y un ion cloruro negativo Na⁺ Cl⁻ O hacia el Na⁺ H hacia el Cl⁻
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Santiago dice que el agua es llamada «el disolvente universal». Explica por qué el agua disuelve bien sustancias como la sal de cocina, relacionando tu respuesta con la…

Santiago dice que el agua es llamada «el disolvente universal». Explica por qué el agua disuelve bien sustancias como la sal de cocina, relacionando tu respuesta con la polaridad de su molécula. Indica además por qué esta propiedad es importante para el transporte de sustancias en el interior de un organismo.

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Calor específico y estabilidad térmica

El calor específico es la energía necesaria para elevar 1 °C la temperatura de una masa de sustancia. El del agua es muy alto: hay que darle mucho calor para que se caliente y ella pierde mucho para enfriarse.

La razón: parte de la energía que recibe se usa en romper puentes de hidrógeno, y solo el resto aumenta la agitación de las moléculas (la temperatura). Un metal no tiene esos puentes: con poca energía se calienta rápido y se enfría rápido.

Por eso en la isla de Margarita la arena y el aire cambian mucho de temperatura entre el día y la noche, y el mar casi no. Para los organismos acuáticos esto es una gran ventaja: viven en un ambiente de temperatura estable, y sus enzimas y reacciones no sufren cambios bruscos.

También los seres vivos están formados en gran parte por agua (más del 60 % en muchos casos), lo que ayuda a mantener estable la temperatura interna. Al evaporarse el sudor, el agua se lleva mucho calor y enfría el cuerpo.

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En la isla de Margarita la temperatura del aire cambia mucho entre el mediodía y la noche, pero la temperatura del mar varía poco. Explica este hecho usando el concepto…

En la isla de Margarita la temperatura del aire cambia mucho entre el mediodía y la noche, pero la temperatura del mar varía poco. Explica este hecho usando el concepto de calor específico del agua y menciona por qué esa estabilidad térmica favorece a los organismos marinos.

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Un grupo de estudiantes de un liceo de Mérida compara dos charcas: una de agua líquida en una zona de páramo y otra de la que se supone que el agua tiene un calor…

Un grupo de estudiantes de un liceo de Mérida compara dos charcas: una de agua líquida en una zona de páramo y otra de la que se supone que el agua tiene un calor específico muy bajo, como el de un metal. Analiza qué diferencias esperarías entre ambas charcas en cuanto a variación de temperatura durante el día y la noche, y cómo afectarían esas diferencias a la supervivencia de los organismos que viven en ellas. Fundamenta tu respuesta con las propiedades del agua.

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Otras propiedades y el agua como cuna de la vida

El hielo flota. Al congelarse, los puentes de hidrógeno forman una estructura ordenada y abierta: el hielo es menos denso que el agua líquida. Así, en lagos de zonas frías, el hielo queda arriba, aísla el agua de abajo y allí sigue viviendo la fauna. En el páramo andino, las charcas que se congelan en la noche mantienen vida debajo de la capa de hielo.

Reactivo y medio de transporte. El agua participa en reacciones (fotosíntesis, hidrólisis) y transporta sustancias en los seres vivos.

Resumen de propiedades y su importancia:

Propiedad Causa Importancia para los seres vivos
Disolvente Polaridad Reacciones y transporte en disolución
Cohesión y tensión superficial Puentes de hidrógeno Ascenso de savia, vida sobre la superficie
Adhesión y capilaridad Atracción a otras superficies Agua en vasos conductores y suelo
Calor específico alto Puentes de hidrógeno Temperatura estable en mares y organismos
El hielo flota Estructura abierta del hielo Protege la vida bajo el hielo

Las primeras células surgieron en el agua: ahí había sustancias disueltas que reaccionaban, temperatura estable y un medio que protegía de la radiación. Por eso decimos que sin la polaridad del agua la vida, tal como la conocemos, no habría surgido: disolvente, calor específico y cohesión actúan juntos.

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Menciona cuatro propiedades del agua que fueron importantes para el origen y el desarrollo de los organismos (por ejemplo, su capacidad como disolvente) y escribe en una…

Menciona cuatro propiedades del agua que fueron importantes para el origen y el desarrollo de los organismos (por ejemplo, su capacidad como disolvente) y escribe en una frase qué significa cada una.

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Sebastián afirma: «Si el agua no fuera una molécula polar, la vida tal como la conocemos no habría podido originarse». Argumenta a favor o en contra de esta afirmación.…

Sebastián afirma: «Si el agua no fuera una molécula polar, la vida tal como la conocemos no habría podido originarse». Argumenta a favor o en contra de esta afirmación. Para ello, relaciona al menos tres propiedades del agua (por ejemplo, disolvente, calor específico y cohesión) con procesos que ocurren en los organismos y con la posibilidad de reacciones químicas en las primeras células.

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Resumen

  • El agua es una molécula polar: los electrones se desplazan hacia el oxígeno, que queda $\delta^-$; los hidrógenos quedan $\delta^+$.

  • Entre moléculas se forman puentes de hidrógeno, origen de casi todas sus propiedades.

  • Cohesión (agua-agua) y adhesión (agua-superficie) explican la tensión superficial, la capilaridad y la subida de la savia.

  • Es un excelente disolvente de sustancias polares y iónicas: permite reacciones y transporte.

  • Su calor específico alto estabiliza la temperatura de mares, charcas y organismos; el hielo flota y protege la vida.

  • Vuelve al principio: el mar de Los Roques cambia poco de temperatura por el calor específico del agua, y la gota sobre la hoja es redonda por la cohesión.

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