Agua

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Agua
Dra. Edith Ponce A.
Agua
• Es la sustancia más 
abundante en la biosfera
• la encontramos en sus tres 
estados
• comprende del 65 y el 95% del 
peso de la mayor parte de las 
formas vivas
• Sus propiedades físicas y 
químicas son únicas y 
responsables de su función 
biológica. 
Estructura del agua
enlace covalente polar
(100 kcal/mol).
orbítales híbridos sp3
momento dipolar = 1.84
ángulo entre los enlaces H-
O-H es de 104.5°
metano amoniaco agua
CH4 NH3 H2O
E disociación 104 103 118
(kcal/mol)
H- - --- X (°A) 1.10 1.01 0.96
ángulo H- - X-- H 109.5° 107° 104.5°
Estructura del agua
• tetraédrica debido a 
los orbítales híbridos 
sp3 del oxígeno
• 1s ��
• 2s ��
• 2p �� � �
• sp3 �� �� � �
Estructura del agua
• molécula polar,
• dipolo
• el O es más electronegativo y atrae con más 
fuerza a los electrones de cada enlace.
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Valores de momentos dipolares
H2 = 0 HF = 1.75
O2 = 0 H2O =1.84
N2 = 0 NH3 =1.46
CH4 = 0 
Características generales
• PM 18
• Temp. Fusión 0°C
• Temp. Ebullición 100°C
• Calor específico 1cal/g°C
• Calor de vaporización 538.7cal/g
• Momento dipolar 1.84
• Constante dieléctrica elevada
Movilidad del agua
• Vibracional
• Rotación
• Translación
• Depende del estado
– Gaseoso: movimiento libre y simple con 
cambio de forma y tamaño
– Liquido sólido: complejo por la unión con 
otras moléculas
Movimiento del agua en estado 
gaseoso
a. Tijera b. contracción simétrica c. contracción asimétrica
Cambio de forma y tamaño
Movimiento rotacional del agua
Movimiento translación: 
difusión-browniano
kB = cte. Boltzmann
(1.3811023 JK1), 
T = temperatura ºK
ηs = viscosidad dinámica
r = radio molecular
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Hidrógeno
donador de puentes 
de hidrógeno
Oxígeno
aceptores de puentes 
de hidrógeno
Puentes de hidrógeno
• la carga parcial negativa 
del O ejerce atracción 
electrostática sobre las 
cargas parciales positivas 
de otras moléculas 
adyacentes.
• formándose enlaces o 
puentes de hidrógeno
Puentes de hidrógeno
• uniones débiles (4.7 kcal/mol)
• cada molécula de agua se puede unir 
con otras cuatro moléculas
• En una estructura reticular estable 
responsable de:
– 3 estados físicos
– propiedades
0.177 nm
Coordinación
0.305 mn4.983
0.290 nm4.41.5
0.276 nm40
Distancia
O- H……O
Numero de 
coordinación
Temperatura 
(°C)
Características generales
• PM 18
• Temp. Fusión 0°C
• Temp. Ebullición 100°C
• Calor específico 1cal/g°C
• Calor de vaporización 538.7cal/g
• Momento dipolar 1.84
• Constante dieléctrica elevada
Densidad del agua
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Estructura tridimensional del hielo
Las moléculas de agua forman planos paralelos en tres 
dimensiones formando una estructura simétrica 
hexagonal. El hielo tiene mayor conductividad que el 
agua líquida
109 °
planos paralelos
Propiedades del agua en forma 
de hielo
• Alto grado de ordenamiento, movimiento 
vibracional, moléculas muy cercanas
• forma definida, resisten la deformación, 
cristalinos o amorfos
• No fluye 
• difunden muy lentamente a través de otros 
sólidos
• capacidad como solvente reducida 
Estructura del agua líquida
Trayectorias o conjuntos
desordenados de partículas muy
cercanas con movimiento
aleatorio.
Unidas por puentes de hidrógeno 
deformados vida 10-11 segundos 
Densidad 0.9998gcm-3
Propiedades del agua líquida
• moléculas muy cercanas con 
movimiento aleatorio
• carece de forma y asume la del 
recipiente
• fluye
• difunden a través de otros líquidos 
miscibles
• Alta capacidad como solvente
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Propiedades del agua 
1. Acción disolvente
– Medio donde ocurren las reacciones del 
metabolismo 
– Sistemas de transporte 
2. Capilaridad
Elevada fuerza de cohesión y adhesión
3. Gran calor específico
4. Elevado calor de vaporización
Constante dieléctrica (D)
• Medida de la tendencia del disolvente a 
oponerse a las fuerzas de atracción entre 
iones de carga opuesta
• La adición de solutos modifica la estructura 
del agua
Agua 80.0
Metanol 33.0
Etanol 24.0
Acetona 21.4 
Benceno 2.3
Hexano 1.9
Agua: disolvente universal
• capacidad para formar puentes de hidrógeno con:
– sustancias polares o 
– carga (+) o (-)
– Forma disoluciones moleculares de alcoholes, azúcares, 
proteínas etc
-C=O carbonilo
-OH hidroxilo
-SH sulfhídrilo
-NH2 amino
-C00H carboxilo
Interacción con compuestos 
polares
• Esfera de hidratación
• Interacciones dipolo- dipolo
+ -
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Compuestos iónicos
Forma esferas de hidratación
Que modifican la estructura del agua líquida
Interacción ion-dipolo
Disoluciones iónicas
Los iones de las sales son atraídos por los dipolos 
del agua, quedando "recubiertos” o solvatados.
Adición de compuestos no-polares
• El agua tiende a organizarse en forma 
casi cristalina para evitar el contacto con 
grupos hidrófobos o apolares
• Forma una estructura reticular tipo jaula 
donde queda retenido el compuesto 
apolar
• Llamado hidrato tipo clatrato
Hidratos tipo clatrato
CH2 = CH-CH2
CH3
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Fuerza de cohesión y adhesión
• Los puentes de hidrógeno mantienen 
fuertemente unidas a las moléculas de 
agua, 
• formando una estructura compacta que la 
convierte en un líquido casi 
incomprensible
• responsable de la capilaridad y la 
ascensión de la savia desde las raíces 
hasta las hojas 
Calor específico
• El agua absorbe grandes cantidades de 
"calor" que utiliza para romper los puentes 
de hidrógeno
• por lo que la temperatura se eleva muy 
lentamente. 
• permite que el citoplasma acuoso sirva de 
protección ante los cambios de 
temperatura. 
• Así se mantiene la temperatura constante
Funciones del agua
• medio donde ocurren las reacciones 
metabólicas 
• Amortiguador térmico 
• Transporte de sustancias 
• Responsable de turgencia y jugosidad
• Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos 
(textura) 
• reactivo en reacciones del metabolismo, 
aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio. 
Disociación del agua
HOH H+ + HO-
Funciones a nivel biológico:
• estabiliza temperatura corporal
• medio de transporte de nutrientes y sustancias de desecho, 
• disuelve y permite mantener en solución o suspensión coloidal , es 
el medio en el cual se llevan a cabo reacciones químicas y 
enzimáticas
• a nivel molecular, la interacción del agua afecta la estructura y 
conformación secundaria y terciaria de macromoléculas como 
proteínas y enzimas y por tanto el que sean activas o no.
• tejidos animales, vegetales y microbianos, sólo se pueden 
desarrollar si el contenido de agua es el adecuado.
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Agua en alimentos,
- líquida (jugos)
- emulsión (mantequilla, mayonesa, etc.)
- geles coloidales (gelatinas)
- atrapada o formando parte de los tejidos 
animales y vegetales
- agua de hidratación químicamente ligada a 
la estructura molecular de los solutos.
Contenido de agua
• 70-95% en vegetales y carne fresca, 
• 40-35% en pan y queso 
• 16% en mantequilla 
• 3-5% en galletas y cereales.
Función en Alimentos
• nutricional favorecer y/o inhibir la 
propagación de reacciones que afectan la 
calidad nutricional
• sensorial de su contenido depende la 
aceptación general de un alimento e 
involucra características de textura, sabor, 
color masticabilidad, jugosidad, etc.
• pasa--------uva pasa 
Función en alimentos
• Conservación
• formulación
• proceso
• agente de limpieza