Química del Agua, Sales Minerales y Dispersiones Coloidales

Molécula de H₂O

La molécula de agua (H₂O) está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Es eléctricamente neutra, aunque sus átomos tienen diferentes valores de electronegatividad. El átomo de O es más electronegativo que el de H, lo que genera un exceso de carga negativa sobre el átomo de O y un exceso de carga positiva sobre los dos átomos de H. Esta distribución de cargas eléctricas se define como momento dipolar.

Debido a su carácter polar, las moléculas de agua pueden interaccionar entre sí mediante atracciones electrostáticas, estableciendo enlaces o puentes de hidrógeno. Cada átomo de O con densidad de carga negativa ejerce atracción sobre cada una de las cargas parciales positivas de los átomos de H de otras moléculas.

Propiedades del Agua

1. Elevada cohesión molecular: La íntima unión entre las moléculas a través de los enlaces de hidrógeno permite al agua ser un fluido dentro de un amplio margen de temperatura. Funciones: estructural y mecánica amortiguadora.
2. Elevada tensión superficial: Esto favorece que dicha superficie oponga una gran resistencia a ser traspasada y origina una película superficial que actúa como una tensa membrana. Función: permite que pequeños animales se desplacen por la superficie sin hundirse.
3. Elevada fuerza de adhesión.
4. Elevado calor latente.
5. Elevado calor específico: Las moléculas de H₂O pueden absorber gran cantidad de calor sin elevar notablemente su temperatura, ya que parte de la energía es empleada en romper los enlaces de H. Función: termorreguladora.
6. Elevado calor de vaporización: Cuando el H₂O pasa de estado líquido a gaseoso.
7. Densidad: El H₂O en estado líquido es más denso que en sólido. Función: permite la vida acuática en climas fríos.
8. Elevada constante dieléctrica: Esta propiedad indica la tendencia del H₂O a oponerse a las atracciones electrostáticas entre iones positivos (+) y negativos (-). Las moléculas de agua, debido a su carácter polar, tienden a disminuir las atracciones entre los iones de las sales y otros compuestos iónicos, facilitando su disociación en forma de cationes y aniones y rodeándolos por dipolos de agua que impiden su unión. Este fenómeno se conoce como solvatación iónica. Funciones: principal disolvente biológico y función de transporte.
9. Bajo grado de ionización: El producto de las concentraciones de los iones es constante y se denomina producto iónico. En el agua pura, la concentración de iones H₃O⁺ y OH⁻ es la misma e igual a 10^-7.

Sales Minerales

Las sales minerales son moléculas inorgánicas presentes en todos los seres vivos (SV) que se encuentran disueltas o en estado sólido (precipitadas).

Sales Minerales Disueltas

• Los iones con carga negativa o aniones son: fosfatos y carbonatos.
• Los iones con carga positiva o cationes son: Na⁺, Mg²⁺, Fe²⁺/Fe³⁺ y K⁺.

Funciones de las Sales Minerales Disueltas

• Mantener el grado de salinidad en los organismos: En un mismo organismo, las concentraciones pueden variar de unos compartimentos a otros; por ejemplo, en el interior celular, la concentración salina varía considerablemente con respecto al plasma sanguíneo.
• Regular la actividad enzimática: Activa o inhibe reacciones bioquímicas.
• Regular la presión osmótica: La ósmosis es un proceso en el que, a través de una membrana semipermeable, pasa el disolvente pero no el soluto. El agua pasará hasta que se igualen las dos concentraciones y, en ese caso, se llamarán isotónicas.
• Generar potenciales eléctricos.
• Disoluciones tampón (o amortiguadoras).

Sales Minerales Precipitadas

• Carbonato cálcico: Forma caparazones de protozoos marinos, huesos y el esqueleto externo de los corales.
• Silicatos: Forman parte de caparazones de protección de microorganismos.
• Fosfato cálcico: Constituye los tejidos óseos de los animales vertebrados.

Dispersiones Coloidales

En una disolución, aparecen el disolvente y el soluto. Si el soluto tiene un diámetro menor que 10^-7 metros, se dice que es una disolución verdadera. Si tiene un diámetro mayor, se denomina dispersión coloidal.

Las dispersiones coloidales son falsas disoluciones con solutos de gran tamaño.