KleinScale puentes de hidrogeno

Puentes de Hidrógeno:

la magia del H2O.

El agua, ese líquido incoloro, insípido e inodoro que nos da la vida. Que forma las nubes en su estado de vapor y que tanto nos impacta ver caer de los glaciares en su forma sólida, demostrando la realidad del cambio climático.

Los tres estados del agua: sólido, líquido y gas. Los tres estados del agua: sólido, líquido y gas.

El agua es un indicador del estado del planeta Tierra, de la vida, de la naturaleza…y su existencia es lo que hace que todo sea diferente.

KleinScale Puentes de Hidrógeno naturaleza

El agua cubre un 71% de la superficie terrestre y representa el 70-90% del peso de los organismos vivos.

El agua está involucrada en casi todos los procesos químicos que suceden en la naturaleza, que tienen lugar en tu cuerpo, en un laboratorio o en la fabricación de casi todo lo que comes o utilizas.

 

El agua es un indicador del estado del planeta Tierra, de la vida, de la naturaleza…y su existencia es lo que hace que todo sea diferente.

Pero ¿qué es lo que la hace tan especial?

Al igual que todas las moléculas, el agua está formada por asociación de átomos, en este caso, dos de Hidrógeno y uno de Oxígeno (H2O) unidos entre sí mediante enlaces covalentes, es decir por Loctite.

KleinScale-las-medidas-del-agua

 

KleinScale-Molecula-de-Agua

                             Molécula de Agua

Sin embargo, lo que hace que la molécula del agua sea tan particular, es su habilidad para trabajar en equipo. Esto es posible gracias a su capacidad de formar enlaces intermoleculares, estableciendo colaboraciones con ella misma y con otras moléculas y compuestos.

 

El universo a escala nanométrica, esta gobernado por fuerzas intermoleculares de tipo reversible. Estas fuerzas, que son como el pegamento del Post-it, son clave para el desarrollo de las funciones a escalas mayores. Entre ellas los Puentes de Hidrógeno son las fuerzas que permiten al agua establecer relaciones reversibles con ella misma y con otros compuestos, algo fundamental para que el mundo se creara tal y como lo conocemos. Y es que, sin duda, los pequeños detalles marcan la diferencia.

KleinScale-Fuerzas-Intermoleculares

                              Fuerzas intermoleculares y su energía de enlace asociada

¿Qué son los Puentes de Hidrógeno?

Los puentes de Hidrógeno son enlaces intermoleculares que se establecen entre el Hidrógeno y átomos electronegativos (con tendencia a atraer los electrones), como el Flúor, Oxígeno o Nitrógeno. Los enlaces de Hidrógeno permiten la comunicación de distintas moléculas (intermoleculares), pero también pueden “conectar” diferentes zonas de una misma molécula (intramoleculares). Además, pueden establecerse entre moléculas orgánicas e inorgánicas. Esta fuerza es, por ejemplo, la responsable de mantener la estructura del ADN o de las proteínas y supone uno de los pilares de la naturaleza y la vida.

Puentes de Hidrógeno en el ADN y en proteínas.

                                        Puentes de Hidrógeno en el ADN y en proteínas.

Las propiedades físico – químicas y biológicas del agua están controladas por el sistema de enlaces de Hidrógeno, que son fruto de la polaridad de la molécula, y que es debida, como se ha comentado, a la diferente electronegatividad de los átomos que la componen.

KleinScale Puentes de Hidrógeno

Debido a la estructura molecular y el momento dipolar del agua, cada molécula puede establecer hasta 4 puentes de Hidrógeno.

 

Similar a un imán, el hidrógeno de una molécula de agua es atraído por el átomo de oxígeno de otra molécula de agua. Ya que las moléculas de agua se están moviendo constantemente, se forman y rompen enlaces de hidrógeno cada 200 femtosegundos, que es 0.0000000000002 segundos o 5 trillones de veces por segundo. El enlace de hidrógeno es más débil que los enlaces entre los átomos dentro de una molécula, pero más fuerte otros enlaces intermoleculares.

La colaboración por puentes de Hidrógeno de las moléculas de agua hace que:

 

  • Sea la única sustancia que se puede encontrar naturalmente en los tres estados: hielo (sólido), agua (líquido) y vapor (gas).
  • Sea una de las pocas moléculas que tiene su densidad más alta en el estado líquido. Si el agua líquida no fuera más densa que el hielo, todos los lagos se congelarían por completo en las regiones más frías del mundo.
  • Pueda disolver casi cualquier sustancia excepto las apolares, tales como aceite y compuestos hidrofóbicos. Esta característica es fundamental para la vida.
  • Presente un elevado calor específico lo que permite que la temperatura de un organismo permanezca relativamente constante, aunque varíe la temperatura ambiente.
  • Tenga un elevado calor de vaporización lo que permite perder calor mediante la evaporación del sudor.
  • Presente una elevada cohesión, adhesión y tensión superficial, permitiendo el transporte en plantas de los elementos nutritivos en disolución desde las raíces hasta las hojas.

El agua no sólo es capaz de establecer enlaces de H con ella misma, sino también con otros compuestos. Es aquí donde empieza una colaboración a gran escala, que lo cambia todo.

Quien no ha oído la frase “el agua es el disolvente universal”. Aunque no sea del todo cierto, ya que como hemos mencionado, el agua no puede disolver compuestos altamente apolares. Sin embargo, esta selectividad es sin duda, lo que ha permitido, entre otras cosas, la generación de la vida. La colaboración del agua con otras sustancias mediante Puentes de Hidrógeno la permite disolver iones inorgánicos, azúcares, aminoácidos, mientras que al mismo tiempo, la selectividad de esta interacción mantiene la estructura de la pared celular, permitiendo  el desarrollo de su maquinaria metabólica.

Composición de una célula y movimiento del agua a su través.

                    Composición de una célula y movimiento del agua a su través.

Sin embargo, debido a la acción del ser humano, las propiedades del agua se vuelven contra ella, disolviendo gran cantidad de contaminantes o quedando suspendidas toneladas de plásticos con los que no puede establecer ningún tipo de interacción. Esto hace que lentamente se destruya todo lo que con tanto esfuerzo la naturaleza, el agua y los puentes de Hidrógeno, han construido.

Aguas contaminadas por sustancias disueltas y plástico.

                     Aguas contaminadas por sustancias disueltas y plástico.

KleinScale EL AGUA ES UNICA
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