Propietats fonamentals de l'aigua i biomolècules

Propietats fonamentals de l’aigua

• Elevada força de cohesió: Entre les molècules gràcies als enllaços d’hidrogen. Això explica que l’aigua sigui un líquid gairebé incompressible. També explica que l’aigua tingui una elevada tensió superficial, és a dir, que la seva superfície oposi una gran resistència a trencar-se. Això permet que molts organismes visquin associats a aquesta pel·lícula superficial i que la saba bruta ascendeixi pels tubs capil·lars. El fenomen de la capil·laritat depèn tant de l’adhesió de les molècules d’aigua a les parets dels conductes com de la cohesió de les molècules d’aigua entre si.
• Elevada calor específica: La temperatura d’un cos és donada pel grau d’agitació de les seves molècules. Com que les molècules d’aigua formen polímers, perquè estiguin lliures i agitades cal trencar molts enllaços d’hidrogen. Per tant, per augmentar la temperatura de l’aigua s’ha d’escalfar molt. Per això l’aigua té una elevada calor específica. Això la converteix en un estabilitzador tèrmic de l’organisme davant dels canvis bruscos de temperatura de l’ambient.
• Elevada calor de vaporització: Això és degut al fet que per passar de l’estat líquid al gasós cal trencar tots els enllaços d’hidrogen, cosa que la converteix en una bona substància refrigerant quan s’evapora, que és el que passa amb la suor.
• Densitat més alta en estat líquid que en estat sòlid: Això explica que el gel floti a l’aigua i que formi una capa superficial termoaïllant que permet la vida a sota, en rius, mars i llacs. Si el gel fos més dens que l’aigua, al final es gelaria tota l’aigua.
• Elevada constant dielèctrica: Pel fet de tenir molècules dipolars, l’aigua és un gran medi dissolvent de compostos iònics, com les sals minerals, i de compostos covalents polars, com els glúcids. El procés de dissolució és degut al fet que les molècules d’aigua, com que són polars, es disposen al voltant dels grups polars del solut; en el cas dels compostos iònics, arriben a desdoblar-los en anions i cations, que així queden envoltats per molècules d’aigua. Aquest fenomen s’anomena solvatació iònica.
• Baix grau d’ionització: De cada 10.000.000 de molècules d’aigua, només una es troba ionitzada.

Els principis immediats o les biomolècules

La matèria viva està formada pels anomenats principis immediats o biomolècules. Poden ser simples o compostos; són simples quan les molècules estan formades per àtoms del mateix tipus, com l’oxigen, i compostos quan hi ha àtoms de diferents elements, com ara l’aigua. Els principis immediats compostos poden ser inorgànics, com l’aigua, les sals minerals i el diòxid de carboni, i orgànics, constituïts bàsicament per polímers de carboni i hidrogen, com glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.

L’aigua

És la substància química més abundant de la matèria viva. L’aigua es troba en la matèria viva en tres formes:

• Com a aigua circulant: per exemple, a la sang.
• Com a aigua intersticial: entre les cèl·lules.
• Com a aigua intracel·lular: al citosol i a l’interior dels orgànuls cel·lulars.

L’aigua a temperatura ambient és líquida; això és degut al fet que en la molècula d’aigua els dos electrons dels dos hidrògens estan desplaçats cap a l’àtom d’oxigen. Per això en la molècula apareix un pol negatiu i dos pols positius. Així doncs, les molècules d’aigua són dipolars.

Entre els dipols de l’aigua s’estableixen forces d’atracció anomenades enllaç d’hidrogen, que originen grups de tres, quatre i fins a poc més de nou molècules. Amb això, s’assoleixen pesos moleculars alts i el H₂O es comporta com un líquid. Aquestes agrupacions duren fraccions de segon, la qual cosa confereix a l’aigua totes les seves propietats de fluids. En realitat, coexisteixen aquests petits polímers d’aigua amb molècules aïllades que omplen els buits.