PROPIEDADES DEL AGUA.docx
- 1. Propiedades físicas del agua Algunas de las características del agua desde un punto de vista físico son: Su densidad es de 1g/cm3, es decir, 1 centímetro cúbico de agua líquida pesa 1 gramo. En cambio, cuando se encuentra en estado sólido la densidad es menor, por eso el hielo flota en el agua. Su punto de congelación es a 0ºC, mientras que el de ebullición es a 100 °C a nivel del mar. Tiene la capacidad de absorber mucho calor antes de que suba su temperatura. Gracias a esta propiedad, ayuda a regular el cambio de temperatura del aire en las diferentes estaciones del año. Posee una tensión superficial muy elevada, y por ello es pegajosa y elástica. Y esta característica del agua es la que permite que algunos insectos puedan caminar sobre ella.
- 2. ¿Cuál es el valor CP del agua? CP SIGNIFICA CALOR ESPECÍFICO En condiciones normales 1 kilogramo de agua necesita 1 kilocaloría para que su temperatura aumente 1ºC, es decir, 1 kcal/°C·kg. Esta cifra equivale a 4186 julios/gramo ºC en el sistema internacional. El CP del agua es más alto que en cualquier otra sustancia común. Un ejemplo sencillo: si en pleno verano se deja un cubo lleno de agua bajo el sol, esta se calentará, pero no podría usarse para cocer un alimento. Sin embargo, si dejas una barra de metal y de hierro bajo la influencia de los rayos solares, al intentar cogerla, te quemará. Este alto calor específico del agua es consecuencia de los puentes de hidrógeno. Se trata de un tipo de interacción de carácter molecular que se produce entre las moléculas de agua y que resulta tan fuerte que obliga a que sea necesaria mucha energía para hacerlas vibrar y que aumenten de temperatura. Su importancia para regular la temperatura El hecho de que el agua tenga una capacidad calorífica tan alta es una propiedad muy importante, puesto que contribuye de forma muy notable a la regulación meteorológica y del clima. Esto se debe a que, al ser muy elevado el CP del agua, las grandes masas acuáticas regulan las fluctuaciones extremas, en particular las temperaturas. El agua, al variar su temperatura, absorbe o pierde una gran cantidad de calor. Esta propiedad es fundamental para los seres vivos, porque el agua reduce los cambios bruscos de su calor corporal al ser un regulador térmico. Esto se debe a que permite que el citoplasma acuoso sirva de protección y mantenga constante la temperatura. Por ejemplo, el alto calor específico del agua permite que un lago tenga una temperatura media estable entre el día y la noche. Este efecto tiene repercusiones a mayor escala para océanos y mares, dado que regula las fluctuaciones y rangos térmicos en grandes regiones. El CP del agua es un factor meteorológico y ambiental fundamental para las zonas costeras e insulares. Las comunidades que viven cerca de grandes masas de agua se calientan y se enfrían de modo más lento, por lo que experimentan cambios de temperatura menos extremas. Si se tiene en cuenta que el agua oceánica cubre el 70% de la superficie del planeta, la regulación de la temperatura del CP del agua es imprescindible para la meteorología a nivel mundial.
- 3. 1 . Tensión superficial del agua La tensión superficial del agua es la cantidad de energía necesaria para aumentar la superficie del agua definida por unidad de área. 2 . ¿Cuáles son las causas de la tensión superficial del agua? La causa de la tensión superficial del agua son las fuerzas de los enlaces de hidrógeno dentro de las moléculas de agua, aunque también depende de la naturaleza del medio y de la temperatura ambiente. Por lo general, cuando aumenta la temperatura, aumenta la agitación térmica, disminuyendo las fuerzas de los enlaces de hidrógeno y la tensión superficial del agua. En el caso de la naturaleza del medio, las moléculas existentes pueden ejercer fuerzas de atracción sobre las moléculas de agua de la superficie disminuyendo así la tensión superficial. En general, la tensión superficial del agua es mayor que la de otros líquidos, debido a que los enlaces de hidrógeno de las moléculas de agua son enlaces con una elevada cantidad de energía. Las fuerzas cohesivas son las responsables de la tensión superficial, un fenómeno que resulta en la tendencia de la superficie de un líquido a resistirse a la ruptura cuando se le somete a tensión o estrés. Las moléculas de agua en la superficie (en la interfase entre el agua y el aire) formarán puentes de hidrógeno con sus vecinas, al igual que las moléculas que se encuentran a mayor profundidad en el líquido. Sin embargo, como están expuestas al aire por uno de sus lados, tendrán menos moléculas de agua con las cuales unirse y los enlaces formados entre ellas s erán más fuertes. La tensión superficial hace que el agua forme pequeñas gotas esféricas y le permite soportar pequeños objetos, como un pedazo de papel o una aguja, si se colocan con cuidado en su superficie.
- 4. La polaridad del agua El agua tiene una estructura molecular simple. Está compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Cada átomo de hidrógeno se encuentra unido covalentemente al oxígeno por medio de un par de electrones de enlace. El oxígeno tiene además dos pares de electrones no enlazantes. De esta manera existen cuatro pares de electrones rodeando al átomo de oxígeno: dos pares formando parte de los enlaces covalentes con los átomos de hidrógeno y dos pares no compartidos en el lado opuesto. El oxígeno es un átomo electronegativo o "amante" de los electrones, a diferencia del hidrógeno. El agua es una molécula "polar"; es decir, existe en ella una distribución irregular de la densidad electrónica. Por esta razón, el agua posee una carga parcial negativa ( ) cerca del átomo de oxígeno y una carga parcial positiva ( ) cerca de los átomos de hidrógeno. Una atracción electrostática entre la carga parcial positiva cercana a los átomos de hidrógeno y la carga parcial negativa cercana al oxígeno da lugar a un enlace por puente de hidrógeno, como se muestra en la figura. La habilidad de los iones y otras moléculas para disolverse en el agua es debida a la polaridad de ésta última. Por ejemplo, en la imagen inferior se muestra el cloruro sódico en su forma cristalina y disuelto en agua. Las moléculas que se disuelven bien en agua se llaman hidrófilas, por ejemplo la sal, el azúcar, y las que no se disuelven en agua se llaman hidrófobas, por ejemplo el aceite. Importancia de la polaridad del agua Eficacia del agua como un solvente es importante a la vida de innumerables maneras, ya que permite el agua que la sustancia fundamental de la vida. Polaridad del agua permite la interacción con moléculas no polares, como ácidos grasos, que es crucial para la vida. Bono de agua con ácidos grasos hace compartimentar las membranas, que es el bloque de edificio básico de la vida. Hielo flotante, esencial para la vida cerca de los polos, es debido a las diferentes formas de las moléculas de agua se arreglan a diferentes temperaturas, también debido a su polaridad. Acción capilar, el resultado de la vinculación, del hidrógeno ayuda árbol raíces toman el agua, permitiendo que los árboles a crecer tan grande como lo hacen.
- 5. DENSIDAD DEL AGUA La anómala variación de la densidad con la temperatura (densidad máxima a 4º C) determina que el hielo flote en el agua, actúe como aislante térmico y en consecuencia, posibilite el mantenimiento de la gran masa de agua de los océanos (que albergan la mayor parte de la biosfera) en fase líquida, a 4º C. La estructura del hielo, forma un retículo que ocupa más espacio y es menos denso que el agua líquida. Cuando el agua se enfría, se contrae su volumen, como sucede en todos los cuerpos, pero al alcanzar los 4ºC cesa la contracción y su estructura se dilata hasta transformarse en hielo en el punto de congelación. Al ser menos densa flota en el agua líquida, propiedad que permite que las grandes masas de agua se congelen de arriba hacia abajo, y además que en clima extremadamente frío, como lo es el caso de los polos, se desarrolle vida acuática. Enlace de hidrógeno El agua es uno de los pocos líquidos que, cuando está en estado sólido, flota. Y esto ocurre por algo que se llama “enlace de hidrógeno”: es lo que se forma cuando un átomo de hidrógeno, que ya está establemente integrado en una molécula, se ve atraído por un átomo altamente electronegativo. Este gusto por aspirar electrones y volverse iones (partículas cargadas eléctricamente, en este caso de carga negativa) los lleva a enlazarse con átomos de oxígeno, nitrógeno y flúor. El hielo es menos denso que el agua líquida porque, cuando las moléculas de agua están frías y quietas, los débiles enlaces del hidrógeno las mantienen constantemente a una distancia fija. Sin embargo, en el agua que fluye libremente, los enlaces están continuamente rompiéndose y rehaciéndose, debido a la atracción que mencionábamos antes. El hecho de que el hielo flote permite que haya vida marina debajo de estas placas de hielo gigantes. Permite que los animales que están en su superficie puedan vivir y permite que el hielo se descongele por el efecto del sol, vuelva al agua y se evapore en un ciclo continuo.
- 6. ¿Qué es la capilaridad del agua? La capilaridad del agua es un fenómeno natural que provoca la ascensión del agua (columna de agua) dentro de un tubo estrecho o también denominado tubo capilar. Cuando más estrecho sea el tubo mayor será la ascensión del agua. ¿Cómo ocurre la capilaridad del agua? La capilaridad del agua ocurre cuando se pone en contacto la superficie del agua con las paredes internas de un tubo capilar en un ángulo determinado. La fuerza que ejerce la tensión superficial en las paredes del tubo capilar causa que el agua se eleve dentro del tubo. Por su parte, el agua se adhiere en las paredes del tubo capilar, donde las fuerzas de adhesión son mayores que las fuerzas de cohesión de las moléculas de agua. La ascensión se mantiene hasta que el propio peso del agua ascendida se equilibre con la fuerza vertical provocada por la tensión superficial y la fuerza de adhesión del agua. La superficie del agua contenida en un tubo capilar no es plana, sino que forma un menisco cóncavo, lo cual implica que la superficie del agua tiene curvatura. En la superficie del agua, la presión del lado cóncavo se encuentra con la presión atmosférica, siendo mayor que la presión que se ejerce en el lado convexo. El líquido tiene que elevarse hasta que se ejerce la misma presión en los dos lados.