2.15: Agua - Propiedades Solventes del Agua
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Propiedades del solvente del agua
El agua, que no sólo disuelve muchos compuestos sino que también disuelve más sustancias que cualquier otro líquido, se considera el solvente universal. Una molécula polar con cargas parciales positivas y negativas, disuelve fácilmente iones y moléculas polares. Por lo tanto, el agua se denomina disolvente: una sustancia capaz de disolver otras moléculas polares y compuestos iónicos. Las cargas asociadas a estas moléculas forman enlaces de hidrógeno con el agua, rodeando la partícula con moléculas de agua. Esto se conoce como una esfera de hidratación, o una capa de hidratación, y sirve para mantener las partículas separadas o dispersas en el agua.
Cuando los compuestos iónicos se agregan al agua, los iones individuales interactúan con las regiones polares de las moléculas de agua durante el proceso de disociación, interrumpiendo sus enlaces iónicos. La disociación ocurre cuando los átomos o grupos de átomos se separan de las moléculas y forman iones. Considera la sal de mesa (NaCl o cloruro de sodio): cuando se agregan cristales de NaCl al agua, las moléculas de NaCl se disocian en iones Na + y Cl — y se forman esferas de hidratación alrededor de los iones. El ion de sodio cargado positivamente está rodeado por la carga parcial negativa del oxígeno de la molécula de agua; el ion cloruro cargado negativamente está rodeado por la carga parcial positiva del hidrógeno en la molécula de agua.
Dado que muchas biomoléculas son polares o cargadas, el agua disuelve fácilmente estos compuestos hidrófilos. El agua es un mal disolvente, sin embargo, para moléculas hidrófobas como los lípidos. Las moléculas no polares experimentan interacciones hidrofóbicas en el agua: el agua cambia sus patrones de enlaces de hidrógeno alrededor de las moléculas hidrófobas para producir una estructura similar a una jaula llamada clatrato. Este cambio en el patrón de enlaces de hidrógeno del disolvente de agua hace que la entropía general del sistema disminuya mucho, ya que las moléculas se vuelven más ordenadas que en el agua líquida. Termodinámicamente, una disminución tan grande de la entropía no es espontánea, y la molécula hidrófoba no se disolverá.
Puntos Clave
- El agua disocia las sales separando los cationes y aniones y formando nuevas interacciones entre el agua y los iones.
- El agua disuelve muchas biomoléculas, porque son polares y por lo tanto hidrofílicas.
Términos Clave
- disociación: Proceso por el cual un compuesto o cuerpo complejo se descompone en constituyentes más simples como átomos o iones, generalmente reversiblemente.
- caparazón de hidratación: El término dado a una concha de solvatación (una estructura compuesta por un químico que actúa como disolvente y rodea a una especie de soluto) con un disolvente de agua; también denominada esfera de hidratación.