How big is Molécula de agua?

Una molécula de agua es la unidad más pequeña de agua: un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno, que se escribe H₂O. Tiene unos 0,28 nanómetros (280 picómetros) de diámetro, medidos como el espacio que ocupa una molécula entre las moléculas vecinas. Un nanómetro es una milmillonésima de metro, y un picómetro es una milésima de nanómetro.

Tamaño

Una molécula no tiene una superficie exterior dura. Sus electrones forman una nube que se va diluyendo poco a poco, así que su tamaño depende de cómo se mida.

Los centros de sus tres átomos están muy juntos. Cada átomo de hidrógeno está a unos 0,096 nanómetros del átomo de oxígeno, y los dos enlaces forman un ángulo de unos 104,5 grados. Ese ángulo da a la molécula una forma angular, con los dos átomos de hidrógeno separados por unos 0,15 nanómetros.

La nube de electrones se extiende más allá de los centros de los átomos, de modo que cada molécula ocupa más espacio que eso. Los científicos suelen estimar su tamaño a partir de lo juntas que se empaquetan las moléculas de agua. En el agua líquida, las mediciones con rayos X sitúan los centros de moléculas vecinas a 0,280 nanómetros de distancia. Una estimación de manual, basada en cuántas moléculas caben en un litro de agua, da aproximadamente 0,3 nanómetros.

Comparaciones de tamaño

Unas 290 000–360 000 moléculas de agua, colocadas una al lado de la otra, abarcarían el grosor de un cabello humano, que mide 0,08–0,1 milímetros de grosor.
Si una molécula de agua se agrandara hasta el tamaño de una pelota de tenis, un cabello humano de 0,1 milímetros de ancho tendría unos 24 kilómetros de ancho.
Un átomo de cesio, uno de los átomos más grandes, tiene unos 0,5 nanómetros de diámetro, algo menos del doble del ancho de una molécula de agua.

Por qué las moléculas de agua se pegan entre sí

El oxígeno atrae los electrones compartidos con más fuerza que el hidrógeno. Por eso, los electrones de una molécula de agua pasan más tiempo cerca del átomo de oxígeno. Así, el extremo del oxígeno adquiere una ligera carga negativa y los extremos de hidrógeno, una ligera carga positiva. Una molécula con las cargas separadas de este modo se llama polar.

Las cargas opuestas se atraen, de modo que cada molécula de agua tira de las vecinas. Estas atracciones se llaman puentes de hidrógeno. Mantienen unidas las moléculas de agua en la superficie de un líquido, lo que da al agua su tensión superficial. Por eso el agua forma gotas sobre una superficie seca en lugar de extenderse formando una capa plana.

Cómo entra el agua en las células

El agua atraviesa rápidamente las membranas de muchas células a través de unos canales de proteínas llamados acuaporinas. Peter Agre y sus colegas identificaron la primera en las membranas de los glóbulos rojos humanos, y cada glóbulo rojo tiene unas 200 000 acuaporinas. Agre compartió el Premio Nobel de Química de 2003 por el descubrimiento de los canales de agua.

En su punto más estrecho, el canal mide 0,28 nanómetros de ancho, más o menos el tamaño de una sola molécula de agua. Por eso las moléculas de agua pasan en fila india, unos 3 000 millones por segundo por cada canal. La abertura estrecha y una carga eléctrica en su interior rechazan a los protones, las partículas con carga que hacen que un líquido sea ácido. En los riñones, las acuaporinas ayudan a recuperar el 99 % del agua que se filtra de la sangre.