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La disposición ordenada de las moléculas de agua en el hielo hace que ocupen más espacio del que cubrían como líquido; así, el agua se expande cuando forma hielo. La expansión del hielo también explica por qué flota y por qué el hielo formó un terreno seguro para la tripulación del Endurance.

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Las moléculas del agua líquida se mueven continuamente unas sobre las otras y los enlaces de hidrógeno se rompen y se vuelven a formar conforme cambian de posición. Pero cuando el agua se enfría, cada molécula forma enlaces estables con otras cuatro moléculas y forman una disposición abierta hexagonal.

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Aunque el hielo se había solidificado de agua marina salada, los iones de Na y Cl no caben en el arreglo de las moléculas de agua que forman la estructura cristalina del hielo. Conforme se hace el hielo, el resto del agua se vuelve cada vez más salada necesitando temperaturas cada vez más bajas para congelarse.

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El Endurance quedó atrapado y se hundió aplastado por el hielo en expansión que flotaba sobre el mar antártico. La mayoría de los líquidos incluyendo el agua, se contraen y se vuelven más densos al enfriarse; pero cuando el agua se congela, sufre una transformación inusitada que produce un sólido que es menos denso y que, por tanto, flota en lo que queda líquido.

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Estudio de caso (Aplastados por el hielo)

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Estudio de caso (Aplastados por el hielo)

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El Endurance un barco que al pasar el mar de Weddel un tiempo frío fuera de temporada congeló las aguas que lo rodeaban y atrapó al barco entre el hielo y lo aplastó lentamente.

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Se necesita mucha energía para evaporar el agua

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Se necesita mucha energía para evaporar el agua

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El calor de vaporización es la cantidad de calor que se necesita para evaporar una sustancia. Se necesita mucha energía térmica para convertir el agua líquida en vapor de agua.

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Se necesita mucha energía para calentar el agua

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Se necesita mucha energía para calentar el agua

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La energía necesaria para elevar un grado centígrado un gramo de una sustancia es su calor específico. El agua tiene un calor específico muy elevado, lo que significa que se requiere más energía para calentar agua que para calentar la misma cantidad de casi todas las demás sustancias.

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Las temperaturas elevadas dañan las enzimas que favorecen las reacciones químicas esenciales para la vida. Las temperaturas bajas también son peligrosas, puesto que la acción de las enzimas disminuye cuando se enfría. El agua tiene propiedades importantes que moderan los efectos de los cambios de temperatura. Dichas propiedades mantienen a los organismos dentro de límites de temperatura tolerables.

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El agua modera los efectos de los cambios de temperatura

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El agua modera los efectos de los cambios de temperatura

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Un amortiguador mantiene una solución en un pH relativamente constante

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Un amortiguador mantiene una solución en un pH relativamente constante

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Un amortiguador es un compuesto que mantiene una solución en un pH constante al aceptar o ceder H+ en respuesta a cambios pequeños de la concentración de H+. Si la concentración de H+ aumenta, los amortiguadores se combinan con éste; si la concentración de H+ baja, los amortiguadores desprenden H+. Así se mantiene la concentración original de H+.

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El grado de acidez se expresa en la escala de pH en la que la neutralidad está indicada con el número 7. Los ácidos tienen un pH menor a 7; el pH de las bases es de más de 7.

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Si la concentración de OH- es mayor que la de H+, la solución es básica. Una base es una sustancia que se combina con iones hidrógeno y reduce su número.

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Si la concentración del H+ supera la de OH-, la solución es ácida. Un ácido es una sustancia que libera iones hidrógeno cuando se disuelve en agua.

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El agua se considera un compuesto estable, tiene una ligera tendencia a formar espontáneamente iones que, a continuación, vuelven a unirse para formar agua. En todo momento, una pequeña fracción de las moléculas de agua se dividen en iones hidroxilo y de hidrógeno.

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Las soluciones en agua pueden ser ácidas, básicas o neutras

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Las soluciones en agua pueden ser ácidas, básicas o neutras

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Cuando el agua se enfría, cada molécula forma enlaces estables con otras cuatro moléculas y forman una disposición abierta hexagonal.

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El hielo es menos denso que el agua líquida.

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Las moléculas del agua líquida se mueven continuamente unas sobre otras.

Los enlaces de hidrógeno se rompen y se vuelven a formar conforme cambian de posición.

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Todos los líquidos se vuelven más densos cuando se solidifican.

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El agua forma un sólido singular: el hielo

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El agua forma un sólido singular: el hielo

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Las reacciones químicas en las células que producen proteínas, lípidos o ácidos nucleicos liberan moléculas de agua; en otro tipo de reacciones llamadas de hidrólisis, al agregar moléculas de agua se aprovechan en reacciones que rompen estas moléculas.

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Además de su función como solvente, el agua participa en muchas reacciones químicas que ocurren en las células vivas.

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Las moléculas más grandes con enlaces covalentes no polares, como grasas y aceites, no se disuelven en agua y, por eso, se llaman hidrofóbicas.

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El agua disuelve muchas moléculas que son importantes para la vida, como proteínas, sales, carbohidratos, oxígeno y dióxido de carbono.

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El agua es un excelente solvente: su naturaleza polar atrae otras moléculas polares y iones y los rodea.

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El agua interactúa con muchas otras moléculas

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El agua interactúa con muchas otras moléculas

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Sin la cohesión del agua, no existirían las plantas terrestres que conocemos y la vida en la Tierra habría evolucionado de otra manera.

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La cohesión entre moléculas de agua, causada por los enlaces de hidrógeno, produce tensión superficial: la resistencia de la superficie del agua a romperse.

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Las moléculas de agua se atraen entre sí

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Las moléculas de agua se atraen entre sí

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El agua suma de 60 a 90% del peso corporal de la mayoría de los organismos.

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Es probable que la vida haya surgido en las aguas de la Tierra primitiva.

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¿Por qué el agua es tan  importante para la vida?   

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¿Por qué el agua es tan  importante para la vida?   

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El agua abunda extraordinariamente en la Tierra, tiene propiedades peculiares y es tan esencial para la vida que amerita una consideración especial.