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1. CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DEL AGUA NIVEL MOLECULAR.
Agua
El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno
de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas
de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido,
pero la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en
forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre el 71% de la superficie de lacorteza
terrestre.2 Se localiza principalmente en los océanos donde se concentra el 96,5% del
agua total, los glaciares y casquetes polares poseen el 1,74%, los depósitos subterráneos
(acuíferos), los permafrost y los glaciares continentales suponen el 1,72% y el restante
0,04% se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera,
embalses, ríos y seres vivos.
El agua en la naturaleza se encuentra en sus tres estados: líquido fundamentalmente en
los océanos, sólido (hielo en los glaciares y casquetes polares así como nieveen las
zonas frías) y vapor (invisible) en el aire.
El ciclo hidrológico: el agua circula constantemente por el planeta en un ciclo continuo de
evaporación, transpiración, precipitaciones, y desplazamiento hacia el mar.
El agua es un elemento esencial para mantener nuestras vidas. El acceso al agua potable
reduce la expansión de numerosas enfermedades infecciosas. Necesidades vitales
humanas como el abastecimiento de alimentos dependen de ella. Los recursos
energéticos y las actividades industriales que necesitamos también dependen del agua.
PROPIEDADES:
1. FÍSICAS
El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra
en grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del
agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema
hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta,
se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo
sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. El agua alcanza su
densidad máxima a una temperatura de 4ºC,que es de 1g/cc.

2. Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su
calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o
desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de
temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los
océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores
latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal/g, respectivamente) son también
excepcionalmente elevados.
2. QUÍMICAS
El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de
mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista
químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la
naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada de la
tierra, así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar
entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice que el
agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera
solubles en ella.
No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar hidratos,
reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como catalizador en
muchas reacciones químicas.
Características de la molécula de agua:
La molécula de agua libre y aislada, formada por un átomo de Oxigeno unido a otros
dos átomos de Hidrogeno es triangular. El ángulo de los dos enlaces (H-O-H) es de
104,5º y la distancia de enlace O-H es de 0,96 A. Puede considerarse que el enlace en la
molécula es covalente, con una cierta participación del enlace iónico debido a la diferencia
de electronegatividad entre los átomos que la forman.
La atracción entre las moléculas de agua tiene la fuerza suficiente para producir un
agrupamiento de moléculas. La fuerza de atracción entre el hidrógeno de una molécula
con el oxígeno de otra es de tal magnitud que se puede incluir en los denominados
enlaces de PUENTE DE HIDRÓGENO. Estos enlaces son los que dan lugar al aumento
de volumen del agua sólida y a las estructuras hexagonales de que se habló más arriba.
Propiedades físicas y químicas
Acción capilar del agua y el mercurio.

3. El agua es una sustancia que químicamente se formula como H2O; es decir, que
una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno enlazados
covalentemente a un átomo de oxígeno.
Fue Henry Cavendish quien descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y
no un elemento, como se pensaba desde la Antigüedad. Los resultados de dicho
descubrimiento fueron desarrollados por Antoine Laurent de Lavoisier dando a conocer
que el agua estaba formada por oxígeno e hidrógeno. En 1804, el químico francés Joseph
Louis Gay-Lussac y el naturalista y geógrafo alemán Alexander von
Humboldt demostraron que el agua estaba formada por dos volúmenes de hidrógeno por
cada volumen de oxígeno (H2O).
Las propiedades fisicoquímicas más notables del agua son:
 El agua es insípida e inodora en condiciones normales de presión y temperatura.
El color del agua varía según su estado: como líquido, puede parecer incolora en
pequeñas cantidades, aunque en el espectrógrafo se prueba que tiene un ligero tono
azul verdoso. El hielo también tiende al azul y en estado gaseoso (vapor de agua) es
incolora.
 El agua bloquea sólo ligeramente la radiación solar UV fuerte, permitiendo que
las plantas acuáticas absorban su energía.
 Ya que el oxígeno tiene una electronegatividad superior a la del hidrógeno, el agua es
una molécula polar. El oxígeno tiene una ligera carga negativa, mientras que los
átomos de hidrógenos tienen una carga ligeramente positiva del que resulta un
fuerte momento dipolar eléctrico. La interacción entre los diferentes dipolos eléctricos
de una molécula causa una atracción en red que explica el elevado índice de tensión
superficial del agua.
 La fuerza de interacción de la tensión superficial del agua es la fuerza de van der
Waals entre moléculas de agua. La aparente elasticidad causada por la tensión
superficial explica la formación de ondas capilares. A presión constante, el índice
de tensión superficial del agua disminuye al aumentar su temperatura. También tiene
un alto valor adhesivo gracias a su naturaleza polar.
 La capilaridad se refiere a la tendencia del agua de moverse por un tubo estrecho en
contra de la fuerza de la gravedad. Esta propiedad es aprovechada por todas
lasplantas vasculares, como los árboles.
 Otra fuerza muy importante que refuerza la unión entre moléculas de agua es
el enlace por puente de hidrógeno.
 El punto de ebullición del agua (y de cualquier otro líquido) está directamente
relacionado con la presión atmosférica. Por ejemplo, en la cima del Everest, el agua
hierve a unos 68º C, mientras que al nivel del mar este valor sube hasta 100º. Del

4. mismo modo, el agua cercana a fuentes geotérmicas puede alcanzar temperaturas de
cientos de grados centígrados y seguir siendo líquida. Su temperatura crítica es de
373,85 °C (647,14 K), su valor específico de fusión es de 0,334 kJ/g y su índice
específico de vaporización es de 2,23kJ/g.
 El agua es un disolvente muy potente, al que se ha catalogado como el disolvente
universal, y afecta a muchos tipos de sustancias distintas. Las sustancias que se
mezclan y se disuelven bien en agua —como las sales, azúcares, ácidos, álcalis, y
algunos gases (como el oxígeno o el dióxido de carbono, mediante carbonación)—
son llamadas hidrófilas, mientras que las que no combinan bien con el agua —
como lípidos y grasas— se denominan sustancias hidrofóbicas. Todos los
componentes principales de las células de proteínas, ADN y polisacáridos se
disuelven en agua. Puede formar un azeótropo con muchos otros disolventes.
 El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol, y en cualquier proporción,
formando un líquido homogéneo. Por otra parte, los aceites son inmiscibles con el
agua, y forman capas de variable densidad sobre la superficie del agua. Como
cualquier gas, el vapor de agua es miscible completamente con el aire.
 El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente baja, pero ese valor se
incrementa significativamente con la disolución de una pequeña cantidad de material
iónico, como el cloruro de sodio.
 El agua tiene el segundo índice más alto de capacidad calorífica específica —sólo por
detrás del amoníaco— así como una elevada entalpía de vaporización (40.65 kJ mol-
1
); ambos factores se deben al enlace de hidrógeno entre moléculas. Estas dos
inusuales propiedades son las que hacen que el agua "modere" las temperaturas
terrestres, reconduciendo grandes variaciones de energía.
Animación de cómo el hielopasa a estado líquido en unvaso. Los 50 minutos transcurridos
se concentran en 3 segundos.
 La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de
temperatura y presión. A la presión normal (1 atmósfera), el agua líquida tiene una
mínima densidad (0,958 kg/l) a los 100 °C. Al bajar la temperatura, aumenta la
densidad (por ejemplo, a 90 °C tiene 0,965 kg/l) y ese aumento es constante hasta
llegar a los 3,8 °C donde alcanza una densidad de 1 kg/litro. Esa temperatura (3,8 °C)
representa un punto de inflexión y es cuando alcanza su máxima densidad (a la
presión mencionada). A partir de ese punto, al bajar la temperatura, la densidad
comienza a disminuir, aunque muy lentamente (casi nada en la práctica), hasta que a
los 0° disminuye hasta 0,9999 kg/litro. Cuando pasa al estado sólido (a 0 °C), ocurre
una brusca disminución de la densidad pasando de 0,9999 kg/l a 0,917 kg/l.

5.  El agua puede descomponerse en partículas
de hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis.
 Como un óxido de hidrógeno, el agua se forma cuando el hidrógeno —o
un compuesto conteniendo hidrógeno— se quema o reacciona con oxígeno —o un
compuesto de oxígeno—. El agua no es combustible, puesto que es un producto
residual de la combustión del hidrógeno. La energía requerida para separar el agua en
sus dos componentes mediante electrólisis es superior a la energía desprendida por la
recombinación de hidrógeno y oxígeno. Esto hace que el agua, en contra de lo que
sostienen algunos rumores, no sea una fuente de energía eficaz.
 Los elementos que tienen mayor electropositividad que el hidrógeno —como el litio,
el sodio, el calcio, el potasio y el cesio— desplazan el hidrógeno del agua,
formandohidróxidos. Dada su naturaleza de gas inflamable, el hidrógeno liberado es
peligroso y la reacción del agua combinada con los más electropositivos de estos
elementos es una violenta explosión.
Actualmente se sigue investigando sobre la naturaleza de este compuesto y sus
propiedades, a veces traspasando los límites de la ciencia convencional. En este sentido,
el investigador John Emsley, divulgador científico, dijo en cierta ocasión del agua
que "(Es) una de las sustancias químicas más investigadas, pero sigue siendo la menos
entendida".
1.- El agua en los seres vivos: estructura y propiedades.
Orientaciones:
Esta pregunta está incluido en el nivel molecular y hace referencia a una de las
biomoléculas
inorgánicas que componen la materia viva. Los conceptos que hay que recordar
son:
estructura molecular del agua y las distintas características que son consecuencia
de su
estructura tales como, elevado calor específico, elevado calor de vaporización,
elevada
constante dieléctrica, bajo grado de inoización...
Solución:
El agua es un componente esencial de todo ser vivo, siendo el disolvente general
biológico. Se
trata de una biomolécula de naturaleza inorgánica que representa el medio en el que
ocurren la

6. mayoría de las reacciones celulares del metabolismo, siendo la sustancia más necesaria
para la
vida. Los organismos vivos son por ello dependientes del agua para su existencia.
Existe
además una relación clara y directa entre el contenido de agua y la actividad fisiológica
del
organismo.
Posee una importancia cuantitativa ya que viene a representar el 75 % del cuerpo de los
seres
vivos. Esta proporción varía de unas especies a otras y de unos tejidos a otros.
En los seres vivos encontramos el agua de tres modos o maneras:
· como agua circulante (en la sangre)
· como agua de imbibición (en el citoplasma)
· como agua combinada (en reacciones químicas, es una forma no extraíble)
La importancia del agua para las células vivas refleja sus propiedades físicas y
químicas,
propiedades que radican en su estructura molecular. Las propiedades características
de la
estructura a nivel molecular del agua son:
1.- La molécula de agua es polar: aunque la molécula tiene una carga total
neutra, los
electrones se distribuyen asimétricamente, lo cual hace que la molécula sea un dipolo. En
la
molécula el átomo de O comparte dos electrones con los átomos de H. El núcleo
del O
desplaza a los electrones de los núcleos del H, dejándolos con una pequeña carga
positiva
(polo de menor densidad electrónica), existiendo regiones débilmente negativas
(mayor
densidad electrónica) cerca del átomo de O en los dos vértices de un tetraedro imaginario.

7. 2.- Puentes de hidrógeno: puesto que las moléculas de agua están polarizadas, dos
moléculas
adyacentes sufren una atracción electrostática entre la carga parcial negativa situada
sobre el
átomo de O de una de las moléculas, y la carga parcial positiva situada sobre el átomo de
H de
la otra molécula. Pueden entonces formar un enlace conocido cono puente de hidrógeno.
DadaEXTREMADURA / SEPTIEMBRE 98. COU / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS /
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la disposición casi tetraédrica de los electrones alrededor del átomo de oxígeno, cada
molécula
de agua se puede unir a otras cuatro moléculas vecinas.
3.- Estructura del agua: las moléculas del agua se unen transitoriamente por
puentes de
hidrógeno formando una red. Estas agrupaciones duran fracciones de segundo.
4.- Los puentes de hidrógeno son los responsables de las propiedades del agua en
estado
líquido y sólido: en estado líquido el agua es una agrupación oscilante de moléculas
unidas
mediante este tipo de enlace y se encuentra en continua reorganización.
Las propiedades son:
- En general, la densidad del agua aumenta al enfriarse, por reducción del
movimiento molecular, pero a menos de 4 ºC disminuye al formarse un cristal
mantenido por puentes de hidrógeno.
- El calor de vaporización, es mucho mayor que el de otros compuestos de peso
molecular comparable, lo que se debe a que hay que romper tres puentes de
hidrógeno.
- Cuando el hielo se funde, los puentes de hidrógeno se rompen, y el calor

8. necesario para ello se extrae del entorno. Al contrario, el agua líquida al
solidificarse libera calor.
5.- El agua se disocia: el agua, por sí misma, tiene una ligera tendencia a ionizarse, y por
lo
tanto, puede actuar como ácido débil o como base débil. Cuando actúa como ácido libera
un
protón y forma un ión hidroxilo (OH
-
). Cuando actua como una base, acepta un protón y
forma un ión hidronio (H3O
+
).
Las propiedades físicas y químicas del agua, por lo tanto, son:
a.- Elevado calor específico: Al calentar el agua, parte de la energía se utiliza para
romper puentes de hidrógeno y no tanto para aumentar su Tª, lo que supone que
incrementos o descensos importantes en la Tª externa, únicamente producen
pequeñas variaciones en el medio acuoso. Hace falta 1 Kcal. Para elevar 1 ºC la
temperatura de 1 litro. Esta propiedad hace posible que tenga función
termorreguladora.
b.- Elevado punto de ebullición: Dado que los puentes hidrógeno deben
romperse para pasar al estado gaseoso, su punto de ebullición es mucho más
elevado que el de otros compuestos líquidos. Esta propiedad implica que es un
líquido en la mayor parte de la superficie terrestre en la mayoría de las estaciones.
c.- Alta constante dieléctrica: Su naturaleza dipolar hace que sea un buen
disolvente frente a gran cantidad de sustancias como, las sales minerales y
compuestos orgánicos neutros con grupos funcionales hidrófilos.

9. d.- Alta tensión superficial: Es debida a la gran cohesión entre las
moléculas.EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 98. COU / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS /
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e.- Bajo grado de ionización: sólo una molécula de cada 551.000 de agua se
encuentra ionizada:
++-
H O¾¾¾®H3O + OH
HO
2
2
Esto explica que la concentración de iones H3O
+
y de los iones OH
-
sea muy baja,
concretamente de 10
-7
por l i t ro, ([ ] [ ]
7
H3O OH 10
+--
= = ). Dado los bajos niveles de estos
iones, si al agua se le añade un ácido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos
niveles
varían bruscamente. En los líquidos biológicos, sin embargo, y pese a estar constituidos
por

10. agua en su mayoría, la adición de ácidos o bases no varía apenas la concentración de
iones
H3O
+
y OH
-
. Esto es debido a que los líquidos biológicos contienen sales minerales y
moléculas orgánicas disueltas que pueden ionizarse en mayor o menor grado actuando
como
disoluciones amortiguadoras. Este efecto se denomina efecto tampón