7.1: Las propiedades del agua

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Hay algo muy especial en el agua, H ₂ O. Para empezar, es esencial para la vida. Un ser humano puede vivir solo tres días sin agua dulce. En efecto, las células de nuestros cuerpos están hechas principalmente de agua.

Para la mayoría de los organismos, es importante que el agua celular permanezca en forma líquida. Se produce congelación o muerte si las células se congelan.

Afortunadamente, vivimos en un planeta notable. La temperatura media en la superficie de la tierra es aproximadamente de 4 grados centígrados. Esa es una temperatura bastante buena para el agua líquida. El agua es un líquido entre 0 grados centígrados y 100 grados centígrados. Si la tierra estuviera un poco más fría —si estuviera a unos millones de kilómetros más lejos del sol, como Marte— entonces estaría demasiado fría para el agua líquida. Casi toda el agua de la tierra estaría congelada. Si la tierra estuviera unos millones de millas más cerca del sol, como Venus, entonces la tierra estaría un poco demasiado caliente para el agua líquida. La mayor parte del agua en la tierra sería vapor de agua en la atmósfera.

Una de las razones por las que el agua es tan especial es el amplio rango de temperaturas sobre las que permanece en estado líquido. Las moléculas de tamaño y complejidad similares permanecen líquidas en rangos de temperatura mucho más estrechos. Por ejemplo, el metano, CH ₄, se funde a -182 ^o C y hierve a -164 ^o C. Es líquido solo en un rango de solo 18 grados centígrados. En un día de verano en Minnesota, el máximo de la tarde puede ser de 95 ^o ^{F (35 o} C) y el mínimo nocturno podría bajar a 60 ^o F (15 ^o C). Ese es un rango de 20 ^o C. El metano va desde un sólido a un gas en un lapso de temperatura similar. Si hubiera algún organismo a base de metano sometido a un cambio de temperatura similar en una luna distante de Saturno, podría comenzar su día como una paleta, descongelarse durante unas horas productivas de pastoreo por la mañana, y flotar como un globo a la hora del almuerzo.

No solo hay una gran diferencia en el rango de temperatura disponible para el agua líquida y el metano líquido, sino que estos dos compuestos similares se congelan a temperaturas muy diferentes. Otras moléculas pequeñas comunes como oxígeno, O ₂, nitrógeno, N ₂, monóxido de carbono, CO y sulfuro de hidrógeno, H ₂ S, son gases a 25 C a presión atmosférica. Esa es una temperatura ambiente confortable. El agua se congela a 0 ^o C: un día frío en Chicago. El metano se congela a -182 ^o C: un día frío en Saturno.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

Explique por qué el agua otras moléculas pequeñas como el metano y el dinitrógeno son gases a temperatura ambiente, mientras que el agua es un líquido.

Responder: Una diferencia entre el agua y estas otras moléculas es que el agua es polar: existe una diferencia significativa de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno. Las cargas en una molécula de agua pueden estar interactuando con cargas en otras moléculas de agua.