AGUA

El agua es uno de los componentes principales de todo ser vivo, está presente en una gran cantidad de los procesos vitales y es fundamental para la existencia de todos los ecosistemas. Actualmente, es materia prima para incalculables procesos industriales y comerciales; la base no solo de la vida sino de la economía de las naciones.

Su importancia es indiscutible en todos los ámbitos, ya sea el biológico, la salud, el comercio, la industria, lo económico, lo artístico, lo recreativo, etc, es uno de los principales autores de la vida en el planeta, tal como la conocemos.

Se estima que el cuerpo humano se compone de cerca de un 65% de agua, porcentaje que varía entre un 70% y 80% al nacer a un 50% de agua según avanza nuestra vida hacia la ancianidad.

Cerca de dos terceras partes de la superficie terrestre están cubiertas de agua, de las cuales 97,46% es salada, del restante, 1,76% se encuentra congelada en casquetes y glaciares, 0,76% corresponde a agua dulce y solamente 0,26% es accesible para el consumo, localizándose en ríos, lagos, accesibles por medio de pozos.

El agua o monóxido de dihidrógeno, es una sustancia pura, una molécula compuesta por un átomo de oxígeno enlazado con dos de hidrógeno y que se puede encontrar en la naturaleza en los tres estados básicos de la materia, líquido, sólido y gaseoso.

El agua por sí misma no tiene color, olor o sabor claramente perceptible, pero al contener normalmente sustancias disueltas o suspendidas, ya sean orgánicas o inorgánicas, puede presentar variaciones en estas características.

A una atmósfera de presión encontramos el agua en su estado líquido entre las temperaturas de 0°C a 100°C, así, al disminuir la temperatura debajo de 0 °C, el agua se solidifica, y al subirla a más de 100°C se evapora. Los cambios de presión la afectan, así, el agua puede hervir a 100°C a nivel del mar o a 86°C si estuviéramos en el monte Everest.

Es una molécula polar, es decir, tiene un extremo más negativo que el otro, esto porque los dos átomos de hidrógeno forman un ángulo de 104,5 grados entre ellos y que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno;

Se da entre moléculas vecinas una atracción electrostática mutua debido a la presencia de cargas eléctricas parciales, es decir, las cargas parciales de signo contrario situadas en una molécula son atraídas por otras cercanas. Esta fuerza de atracción intermolecular es la que se conoce como puentes de hidrógeno, los cuales son los responsables de la alta cohesión del agua que le permite tener propiedades muy particulares como su alto punto de fusión y ebullición, en comparación con otras sustancias de composición similar.

Su densidad es muy estable ante cambios de temperatura, aumenta ligeramente al descender, alcanzando 1,00 g/mL a 3,98 °C, y luego llega a disminuir al congelarse llegando a 0,917 g/mL, debido a un aumento en su volumen; producto de la estabilidad que le dan los puentes de hidrógeno al disminuir el movimiento de la moléculas de agua. A este hecho se debe que el agua sea menos densa en su estado sólido que en el líquido, situación poco común en la mayoría de las sustancias; esto permite la vida en cuerpos de agua a pesar de las condiciones de congelamiento que se puedan presentar en la superficie.

Su conductividad eléctrica es casi nula en su estado puro, pero al permitir que las sustancias con cargas eléctricas se disocien con facilidad en ella, hace que se presenten en la naturaleza con una gran cantidad de iones que le permiten conducir la electricidad.

El agua es un disolvente extraordinario de muchas sustancias, como ácidos, sales, algunos alcoholes, aldehídos, cetonas y azúcares, y permite poca solubilidad para otras como los lípidos y grasas.

Las sustancias hidrofílicas, son aquellas que se disuelven muy fácilmente en el agua, etimológicamente su significado viene del griego υδρο hydro (agua) y φιλος philos (amigo o amante de), por ejemplo, sustancias iónicas y las polares se disuelven en el agua porque al presentar cargas parciales se establecen fuerzas de interacción electrostáticas entre el agua como disolvente y el soluto, que sustituyen las fuerzas entre moléculas del soluto, es decir, las moléculas de agua ”rodean” a las moléculas del soluto, “aislándolas” entre ellas, facilitando su separación y consecuente disolución. Debido a eso es común escuchar que se conoce al agua como el disolvente “universal”.

Por el contrario las sustancias hidrofóbicas, cuyo significado viene del griego υδρο hydor (agua) y φόβος fobos (temor), “temor al agua”, no se disuelven en condiciones normales, es decir, son insolubles en agua, esto porque no poseen cargas, lo que se conoce como sustancias no polares, que no forman o presentan interacciones con las moléculas del agua y tienden a depositarse o suspenderse según su densidad. Aquí encontramos aceites, grasas y ceras.

Existe una tercer categoría conocida como sustancias anfipáticas, que presentan un extremo con cada una de las características anteriores, tienen un extremo polar y otro no polar, por lo que se agrupan de una manera muy particular; se agrupan colocando sus extremos no polares en el interior y los polares hacia afuera en contacto con el agua, formando unas estructuras conocidas como micelas. Este comportamiento es fundamental en estructuras como las membranas celulares y biomoléculas como algunas proteínas, ácidos grasos y algunos lípidos comunes en las membranas.

El agua en su estado líquido se puede considerar prácticamente incompresible, es decir, que aún a altas presiones su volumen casi no cambia, se estima por ejemplo, que para disminuir un 1% se requiere una presión cercana a 200 atmósferas de presión.

Es buena conductora del sonido, que en condiciones normales le permite alcanzar velocidades cercanas a 1500 m/s con muy poca atenuación, esto no solo es aprovechado por algunos mamíferos marinos que pueden comunicarse largas distancias, sino que es importante considerar en el diseño de acueductos por el tema del golpe de ariete que puede afectar el funcionamiento correcto del sistema.

En cuanto al pH o potencial de hidrógeno, mide la cantidad de iones de hidrónio presente en una determinada sustancia, se puede decir que es una medida del grado de acidez o alcalinidad de una disolución, en donde 0 es la sustancia más ácida y 14 la más básica con el punto medio de 7 como neutro.

Cuando hablamos del pH del agua en condiciones normales se espera que se encuentre entre los valores de 6,5 y 8,5. En el caso de Costa Rica el Ministerio de Salud acepta valores entre 6,0 y 8,0 para el consumo humano, la Unión Europea entre 6,5 y 8,5.

El agua, tanto en su estado líquido cómo gaseoso es comúnmente utilizada como disipador de calor dada su alta capacidad calórica que le permite absorber grandes cantidades de energía sin aumentar extremadamente su temperatura. Es por ello que tanto en centrales eléctricas como nucleares, es utilizado en los sistemas de enfriamiento para la regulación de calor, misma función que cumple en el cuerpo de los organismos.

Presenta elevadas fuerzas de adhesión, dadas entre los puentes de hidrógeno y otras moléculas polares, que junto con la cohesión entre moléculas es la responsable de la capilaridad, al cual se debe, en parte, la ascensión de la sabia bruta y el agua desde las raíces hasta las hojas, o muchos otros procesos biológicos imprescindibles para la vida. Cómo se mencionó anteriormente, cerca del 71% de la superficie terrestre está cubierta por agua, del cual un 97% es agua salada contenida en los mares y océanos, el restante 3% es agua dulce. De este 3% aproximadamente 68,7% está congelada en capas de hielo y glaciales, un 30,1% es agua subterránea y menos del 1% es agua superficial, contenida en lagos, ríos y pantanos.

Dado entonces el poco porcentaje al que tenemos acceso como sociedad, no es de extrañar que este líquido sea un bien escaso y casi inaccesible en muchas zonas del mundo, lo que implica una necesidad crucial de proteger.

Se estima que el ser humano está compuesto mayormente de agua, alcanzando un porcentaje aproximado del 75%, mientras que otras especies animales pueden promediar entre un 60% y un 90%; en el caso de las plantas entre un 75% y un 90% y que una gran cantidad de frutas y verduras superan el 90%, llegando incluso a un 95%.

La importancia del agua se evidencia en un sin número de situaciones, dentro de las principales se podrían citar:

• Mantiene la vida en el planeta y permitió su origen hace más de tres mil millones de años,

• Alberga la vida de miles de especies de seres vivos

• A través de su ciclo hidrológico regula la temperatura global,

• Forma parte de todos los seres vivos,

• Participa y facilita los procesos de fotosíntesis de las plantas,

• Permite la disolución y transporte de biomoléculas esenciales para la vida,

• Es un regulador térmico para los organismos,

• Conforma la mayor parte del volumen celular,

• Permite que los organismos desechen las sustancias que no requieren o que son desechos,

• Se utiliza en la generación eléctrica,

• Es base de miles de usos industriales y comerciales que permiten la vida social como la concebimos actualmente,

• Es el elemento más importante para la producción agrícola y pecuaria para el sustento de la alimentación mundial,

• Mantiene hidratados los suelos permitiendo que estos sean fértiles,

• Es fundamental para la salud y el tratamiento de enfermedades, prevención e higiene,

• Y un amplio etcétera que la convierte en pilar clave para la vida en este planeta.