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Ionización: Conceptos básicos

Agua, La química de la vida.
Cada vez que intentamos determinar si hay vida como la conocemos en Marte o en otros planetas, los científicos primero buscan descubrir en primera instancia si el agua está presente. ¿Por qué? Porque la vida en la tierra depende totalmente del agua.

Un alto porcentaje des seres vivientes y animales se encuentran en el agua. Toda la vida en la tierra se cree que proviene del agua. Los cuerpos de todos los organismos vivientes se componen mayormente de agua. Cerca de 70 a 90 por ciento de toda la materia orgánica es agua.

Las reacciones químicas en todas las plantas y animales que soportan la vida, tienen lugar en un medio similar al agua. El agua no solo provee el medio para hacer que estas reacciones que soportan la vida posibles, sino que el agua en sí misma es muchas veces un reactivo o producto importante de estas reacciones. En resumen, la química de la vida es la química del agua. 

Agua, El solvente universal
El agua es un solvente magnífico y universal debido a la marcada polaridad de la molécula de agua y su tendencia a formar lazos de hidrógeno con otras moléculas. Una molécula de agua, expresada con el símbolo químico H2O, consiste en 2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno.

Por sí solo, el átomo de hidrógeno contiene un protón positivo en su núcleo y un electrón negativo revolviéndose alrededor de él de forma tridimensional. El óxigeno, por otro lado, contiene 8 protones en su núcleo y 8 electrones revolviéndose a su alrededor.

La notación química frecuentemente utilizada es una O rodeada de ocho puntos representando los 4 paquetes de electrones pareados.

El electrón libre de hidrógeno y los 8 electrones de oxígeno son la llave para la química de la vida, ya que aquí es donde los átomos de hidrógeno y el oxígeno se combinan para formar una molécula de agua o se separan para formar iones.

El hidrógeno tiende a ionizarse al perder su electrón y forma iones sencillos H+, que son simplemente protones aislados del hidrógeno ya que el átomo de hidrógeno no contiene neutrones. Una liga de hidrógeno ocurre cuando el electrón de un átomo de hidrógeno sencillo se comparte con otro átomo electronegativo como el oxígeno al que le falta un electrón.

Polaridad de las moléculas de agua
En una molécula de agua, dos átomos de hidrógeno se unen en un enlace covalente a uno de oxígeno. Pero como el átomo de oxígeno es más grande que el de hidrógeno, su atracción por los átomos de hidrógenos es también mayor así que los electrones son atraídos hacia el átomo de oxígeno y lejos del átomo de hidrógeno. Esto significa que aunque la molécula de agua en conjunto sea estable, la masa más grande del núcleo del oxígeno tiende a atraer todos los electrones en la molécula, incluyendo los electrones compartidos de hidrógeno. Esto provoca que la porción de oxígeno en la molécula tenga una pequeña carga electronegativa.

Las corazas de los átomos de hidrógeno, como sus electrones están más cerca al oxígeno, toman una pequeña carga electropositiva. Esto significa que las moléculas de agua tienen una tendencia a formar lazos débiles con las moléculas de agua porque el lado del oxígeno es negativo y el lado del hidrógeno es positivo.

Un átomo de hidrógeno, manteniéndose unido de forma covalente al oxígeno en su propia molécula, puede formar un lazo débil con el oxígeno de otra molécula. De forma similar, el lado de la molécula que contiene oxígeno puede formar un lazo débil con el extremo de hidrógeno de otras moléculas. Como las moléculas del agua tienen esta polaridad, el agua es una entidad química continua.

Estas ligas débiles juegan un rol crucial en la estabilización de la forma de las grandes moléculas encontradas en la materia viviente. Como estos enlaces son débiles, se rompen fácilmente y se reforman durante las reacciones fisiológicas normales. El desensamble y reensamble posterior de estos enlaces es en esencia la química de la vida.

Para ilustrar la habilidad del agua para descomponer otras sustancias, consideremos el ejemplo simple de poner un poco de sal en un vaso de agua del grifo. Con la sal seca (NaCl o cloruro de sodio) la atracción entre el sodio electropositivo (Na+) y los átomos electronegativos del cloro (Cl-) es muy fuerte hasta que es puesta en agua.

Una vez que la sal se coloca en el agua, la atracción entre el oxígeno electronegativo de la molécula de agua para los iones positivos del sodio y la atracción similar del hidrógeno electropositivo del agua por los iones cargados negativamente del cloro, son mayores que la atracción mutua de los iones Na+ y Cl- (sodio y cloro) que superados en número. En el agua, los enlaces iónicos de la molécula de cloruro de sodio se rompen fácilmente debido a la acción competitiva de las numerosas moléculas de agua.

Como podemos ver a partir de este ejemplo simple, incluso la delicada configuración de las moléculas individuales de agua hace que puedan romper enlaces relativamente fuertes al converger con ellos. Esta es la razón por la que llamamos el agua “el solvente universal”. Es una solución natural que rompe los enlaces de moléculas más grandes y complejas. Esta es la química de la vida en nuestro planeta, en el agua y en la tierra.

 

 

   

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