La molécula de agua es eléctricamente neutra, pero la disposición asimétrica de los átomos de hidrógeno en el átomo de oxígeno le da una carga neta positiva en un lado y una carga negativa en el otro. Entre las consecuencias importantes para los organismos vivos se encuentra la capacidad del agua para disolver una variedad de sustancias, más que ninguna otra. otro líquido, y su fuerte tensión superficial, que le permite formar gotas y viajar a través de diminutas raíces, tallos y capilares. El agua es la única sustancia que existe como gas, líquido y sólido a las temperaturas que se encuentran en la Tierra. y debido a la polaridad de la molécula de agua, el estado sólido es menos denso que el líquido Expresar. Como resultado, el hielo flota y esto tiene profundas implicaciones para la vida en todo el planeta.
Enlaces de hidrógeno
Una forma sencilla de apreciar la naturaleza polar de una molécula de agua es visualizarla como la cabeza de Mickey Mouse. Los átomos de hidrógeno se colocan encima de la molécula de oxígeno de la misma manera que las orejas se sientan en la cabeza de Mickey. Esta disposición tetraédrica distorsionada se produce debido a la forma en que se comparten los electrones entre los átomos. Los átomos de hidrógeno forman un ángulo de 104,5 grados, lo que le da a cada molécula las características de un dipolo eléctrico o un imán.
El lado positivo (hidrógeno) de cada molécula de agua se atrae hacia el lado negativo (oxígeno) de las moléculas circundantes en un proceso llamado enlace de hidrógeno. Cada enlace de hidrógeno dura solo una fracción de segundo y no es lo suficientemente fuerte como para romper el covalente. enlaces entre los átomos, pero le da al agua una naturaleza anómala en comparación con otros líquidos, como alcohol. Tres anomalías son especialmente importantes para los organismos vivos.
El solvente de la vida
Debido a su naturaleza polar, el agua es capaz de disolver tantas sustancias que los científicos a veces la llaman disolvente universal. Los organismos absorben muchos nutrientes esenciales, incluidos carbono, nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y azufre del agua. Además, cuando el agua disuelve un sólido iónico, como el cloruro de sodio, los iones flotan libremente en la solución y lo convierten en un electrolito. Los electrolitos conducen las señales eléctricas necesarias para transmitir señales neuronales, así como las que regulan otros procesos biofísicos. El agua también es el medio a través del cual los organismos eliminan los productos de desecho del metabolismo.
La fuerza vinculante de la nutrición
La atracción electrostática de las moléculas de agua entre sí crea el fenómeno de superficie tensión, mediante la cual la superficie del agua líquida forma una barrera sobre la cual ciertos insectos pueden realmente caminar. La tensión superficial hace que el agua se convierta en gotas, y cuando una gota se acerca a otra, se atraen entre sí para formar una sola gota.
Debido a esta atracción, el agua puede entrar en pequeños capilares como un flujo constante. Esto permite que las plantas extraigan la humedad del suelo a través de sus raíces y permite que los árboles altos se nutran extrayendo savia a través de sus poros. La atracción de las moléculas de agua entre sí también ayuda a que los fluidos circulen por los cuerpos de los animales.
La anomalía del hielo flotante
Si el hielo no flotara, el mundo sería un lugar diferente y probablemente no podría sustentar la vida. Los océanos y los lagos podrían congelarse de abajo hacia arriba y convertirse en una masa sólida cada vez que la temperatura se vuelva fría. En cambio, los cuerpos de agua forman una capa de hielo durante el invierno; la superficie del agua se congela cuando se expone a las temperaturas del aire más frías por encima de ella, pero el hielo permanece encima del resto del agua porque el hielo es menos denso que el agua. Esto permite que los peces y otras criaturas marinas sobrevivan en climas fríos y proporcionen alimento a las criaturas terrestres.
A excepción del agua, todos los demás compuestos se vuelven más densos en estado sólido que en estado líquido. El comportamiento único del agua es un resultado directo de la polaridad de la molécula de agua. A medida que las moléculas se asientan en el estado sólido, los enlaces de hidrógeno las obligan a formar una estructura reticular que proporciona más espacio entre ellas del que tenían en estado líquido.