How big is Molécula de agua?

Una molécula de agua es la unidad más pequeña del agua: un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno, que se escribe H₂O. Mide unos 0.28 nanómetros (280 picómetros) de diámetro, si se toma como tamaño el espacio que ocupa una molécula entre sus 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 haciendo más tenue poco a poco, así que su tamaño depende de cómo se mida.

Los centros de sus tres átomos están muy cerca unos de otros. 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 le 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, así que cada molécula ocupa más espacio que eso. Los científicos suelen estimar su tamaño a partir de qué tan juntas quedan las moléculas de agua. En el agua líquida, las mediciones con rayos X indican que los centros de moléculas vecinas están a 0.280 nanómetros de distancia. Una estimación de libro de texto, 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, puestas una junto a otra, abarcarían el ancho de un cabello humano, que mide 0.08–0.1 milímetros.
Si una molécula de agua se ampliara hasta el tamaño de una pelota de tenis, un cabello humano de 0.1 milímetros de ancho mediría unos 24 kilómetros de ancho.
Un átomo de cesio, uno de los átomos más grandes, mide unos 0.5 nanómetros de diámetro, un poco menos del doble del ancho de una molécula de agua.

Por qué las moléculas de agua se mantienen unidas

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. Eso le da al extremo del oxígeno una ligera carga negativa, y a los extremos de hidrógeno, una ligera carga positiva. Una molécula con las cargas separadas de esta forma se llama polar.

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

Cómo entra el agua a las células

El agua cruza rápidamente las membranas que rodean a muchas células por unos canales de proteína 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. Agre compartió el Premio Nobel de Química de 2003 por el descubrimiento de los canales de agua.

En su parte más angosta, 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 una por una, en fila: unos 3 mil millones cada segundo por cada canal. La abertura angosta y una carga eléctrica en su interior impiden el paso de los protones, las partículas con carga que hacen que un líquido sea ácido. En los riñones, las acuaporinas ayudan a recuperar el 99 por ciento del agua que se filtra de la sangre.