Estructura molecular del agua

La Molecula de Agua

• La molécula de agua tiene una estructura asimétrica, lo que la convierte en un dipolo fuerte.
• Esta forma de dipolo es responsable de la alta constante dieléctrica del agua, lo que permite que sea un gran medio disolvente de compuestos iónicos y covalentes polares.
• El oxígeno en una molécula de agua es fuertemente electronegativo, lo que atrae electrones lejos de los núcleos de hidrógeno, dejándolos con una carga parcial positiva.

Enlaces de Hidrógeno

• Los enlaces de hidrógeno son enlaces intermoleculares que se forman entre un núcleo de hidrógeno parcialmente sin blindaje unido covalentemente a un átomo de oxígeno y un par de electrones no compartidos.
• Estos enlaces favorecen la adhesión de las moléculas de agua en matrices y explican la densidad del agua, la tensión superficial y el punto de ebullición relativamente altos.
• En promedio, cada molécula de agua líquida se asocia a través de enlaces de hidrógeno con otros 3.5.
• Los enlaces de hidrógeno son relativamente débiles y transitorios, con una vida media de unos pocos picosegundos.

Interacciones Hidrofóbicas

• Las interacciones hidrofóbicas se refieren a la tendencia de los compuestos no polares a asociarse en un ambiente acuoso.
• Esto sucede por atracción natural o por enlaces hidrofóbicos.
• Las moléculas de agua que están adyacentes a un grupo hidrofóbico están restringidas en su número de orientaciones que le permiten participar en un máximo número de enlaces hídrogeno energéticamente favorable.

Interacciones Electroestáticas

• La interacción electroestática es la responsable de la atracción o repulsión entre objetos con carga eléctrica.
• Establece que dos cargas del mismo signo se repelen, mientras que dos cargas de signos opuestos se atraen.
• Las interacciones entre grupos cargados ayudan a dar forma a la estructura biomolecular.
• Los puentes de sal son comparables en fuerza a los enlaces de hidrógeno, pero pueden actuar en distancias mayores.

Fuerzas de Van der Waals

• Las fuerzas de van der Waals surgen de atracciones entre dipolos transitorios generados por el rápido movimiento de electrones de otros átomos neutros.
• Son significativamente más débiles que los enlaces de hidrógeno pero extremadamente numerosos.
• Disminuyen como a la sexta potencia de la distancia que separa los átomos.

Agua como Nucleófilo

• El agua puede actuar como nucleófilo, lo que permite la hidrólisis de enlaces amida, glucósido o éster que contienen biopolímeros.
• La hidrólisis es una reacción favorecida desde el punto de vista termodinámico.
• Las enzimas catalizan la hidrólisis de proteínas, ADN y ARN, lo que requiere un control cuidadoso de las actividades de estas enzimas para asegurarse de que actúen solo en los momentos adecuados.