El agua es el componente principal de la leche, como hemos visto (entre un 40 y un 90% según la especie), y también el principal componente de los seres vivos en general y del planeta Tierra. Dada su importancia, veremos sus propiedades con algo más de detalle.
El agua es una molécula formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno, unidos por electrones compartidos. Tiene una forma de V y es una molécula polar, lo que quiere decir que está cargada positivamente en la zona de los átomos de hidrógeno, y negativamente en la zona del átomo de oxígeno. Las moléculas de agua se atraen unas a otras de forma natural a causa de esta polaridad, formando un enlace de hidrógeno. Este enlace es la causa de muchas de las propiedades más especiales del agua, como el que sea más densa en estado líquido que en estado sólido (lo que hace que el hielo flote encima del agua).
El agua es la única sustancia que existe en la naturaleza como sólido (hielo), líquido y gas (vapor de agua). Cubre aproximadamente el 70% de la Tierra con un total aproximado de 1.386 millones de km cúbicos. La mayor parte de esta agua es salada; sólo el 3% es agua dulce, y de ésta, el 77% está en forma de hielo. Del 23% no helado, sólo una pequeña parte está en forma disponible para plantas y animales.
Las propiedades del agua
El enlace de hidrógeno entre las moléculas de agua es el responsable de dos de las propiedades del agua: la cohesión y la adhesión.
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Ilustración 1. Un zapatero de agua demuestra el concepto de tensión superficial. |
La cohesión se refiere al hecho de que el agua se “pega” a sí misma con mucha facilidad. La adhesión quiere decir que también se pega con facilidad a otras cosas, y esta es la razón por la que puede formar películas delgadas sobre algunas sustancias como el vidrio. Cuando el agua se pone en contacto con estas superficies, las fuerzas adhesivas son más fuertes que las cohesivas. En vez de quedarse pegada en una bola, el agua se extiende.
El agua tiene también un alto grado de tensión superficial. Esto quiere decir que las moléculas en la superficie del agua no están rodeadas por moléculas similares por todas partes, por lo que son atraídas sólo por la cohesión hacia las moléculas más profundas. Estas moléculas se cohesionan unas a otras muy fuertemente, pero se adhieren a otros medios como el aire sólo ligeramente. Como ejemplo, recordemos las gotitas de agua sobre superficies enceradas, como hojas de hierba o un coche recién lavado, o también en una telaraña.
La tensión superficial hace que las gotas tomen forma redondeada y cubran la menor superficie posible.
La capilaridad es también resultado de la tensión superficial. Este fenómeno se da en las plantas cuando absorben agua del suelo o en una pipeta cuando intentamos coger una muestra. El agua sube por dentro del tubo debido a la adhesión entre las moléculas de agua agua y las paredes de vidrio, hasta que el peso de la columna de agua iguala las fuerzas de adhesión. Esta adhesión, junto con la tensión superficial, produce el efecto cóncavo característico.
Los enlaces de hidrógeno del agua son también la razón por la que su forma sólida, el hielo, puede flotar en su forma líquida. Cuando el agua cambia de estado, sus moléculas se reordenan de forma distinta. El hielo es menos denso que el agua porque las moléculas de agua forman al congelarse estructuras cristalinas que se expanden, aumentando el volumen respecto a la forma líquida, y en consecuencia al aumentar el volumen, la densidad disminuye.
Ilustración 2. Moléculas de agua semiordenadas en el agua líquida |
Ilustración 3. Moléculas de agua ordenadas en forma cristalina en el hielo |
Las propiedades térmicas del agua están ligadas también a sus enlaces de hidrógeno. El agua tiene un calor específico muy alto, que es la cantidad de calor requerida para subir la temperatura un grado centígrado. El agua tiene también un alto calor de vaporización, lo que quiere decir que puede absorber mucho calor antes de que su temperatura suba mucho. Esto juega un papel muy importante en la regulación del clima, pero también en el comportamiento de los líquidos como la leche en procesos como el enfriamiento en los tanques de frío o en la pasterización.
El agua es también conocida como el disolvente universal, lo que significa que hay muchas sustancias que se disuelven en ella. Las sustancias que se disuelven en agua, como vimos al hablar de los estados de la materia, se llaman hidrofílicas. Estas sustancias son tan fuertes o más que las fuerzas de cohesión del agua. La sal común y el azúcar son ambas sustancias polares, por lo que se disuelven muy bien en ella. Las sustancias que no se disuelven en agua se llaman hidrófobas: es el caso del aceite. Las sustancias no polares (cuyas moléculas no tienen carga polar) no se disuelven en el agua.
La capacidad solvente del agua es la razón por la que el agua que usamo
s es raramente pura, normalmente siempre tiene sales minerales disueltas. La presencia de estos minerales es lo que diferencia el agua dura y blanda. El agua dura tiene cantidades altas de calcio y magnesio, y también puede contener metales. Las aguas duras no aclaran bien el jabón, y pueden producir depósitos de cal en tuberías, intercambiadores de calor y depósitos.
El agua en la leche
El agua constituye, como hemos visto, la parte proporcional más importante de la leche. Su carácter polar le permite formar una disolución verdadera con las sustancias polares, tales como los hidratos de carbono y minerales, y una disolución coloidal con las proteínas hidrófilas del suero. Dado que las materias grasas son sustancias no polares (hidrófobas), no se pueden disolver en agua, y forman una emulsión de tipo aceite en agua. Las micelas de caseína también forman una suspensión coloidal, ya que son sólidas.