Agua Resumen
- 1. Características de la molécula de agua Enlace covalente polar + + - = densidad de carga La molécula de agua, como ya sabes, está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. La unión entre el átomo de oxígeno y cada uno de los átomos de hidrógeno se realiza mediante lo que se conoce como enlace covalente polar. En este tipo de enlaces, los átomos involucrados comparten electrones de su capa más externa. En este caso, cada átomo de hidrógeno comparte su único electrón con el átomo de oxígeno, y éste comparte un electrón con cada átomo de hidrógeno. Así, cada átomo de hidrógeno parecerá tener dos electrones en su capa externa, y cada átomo de oxigeno, parecerá tener ocho electrones (seis de su capa más externa, más los dos que comparten los átomos de hidrógeno). En este tipo de enlaces, se define una propiedad que se llama electronegatividad , y que consiste básicamente en la fuerza con la que un átomo atrae los electrones de un enlace covalente. El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, por lo que atrae con más fuerza que los átomos de hidrógeno, los electrones compartidos. Esto hace que dichos electrones estén más en el lado del oxígeno. Los átomos de hidrógeno están separados entre si por un ángulo entre los enlaces aproximadamente de 104.5 ° que da a la molécula una geometría angular ( forma de V, con el oxígeno en el vértice central), resultando que el lado del oxígeno tenga una densidad de carga negativa, y el lado de los hidrógenos tenga una densidad de carga positiva. Aunque la molécula del agua es eléctricamente neutra tiene carácter polar debido a esto. Electrones compartidos en enlace covalente polar H O
- 2. Debido a su polaridad, las moléculas de agua establecen puentes de hidrógeno entre ellas. Concretamente, un átomo de oxígeno puede quedar ligado a otros dos átomos de hidrógeno (siempre de moléculas de agua), y un átomo de hidrógeno puede ligarse con otro átomo de oxígeno. De esta manera, una molécula de agua se une a otras cuatro. El átomo de oxígeno posee ocho electrones periféricos, de los cuales solo cuatro están implicados en los enlaces covalentes polares con los átomos de hidrógeno. Los cuatro electrones restantes se agrupan en dos pares llamados dobletes electrónicos libres. Cada uno de estos dobletes de densidad de carga negativa, puede formar un enlace de tipo electrostático con un átomo de hidrógeno, de densidad de carga positiva de una molécula de agua vecina. Llamado puente de hidrógeno. + + - Puentes de hidrógeno Dobletes electrónicos libres Dobletes electrónicos libres
- 3. Propiedades físicas del agua Densidad máxima a 4 °C: Este comportamiento anómalo permite que el hielo flote en el agua. Esta densidad anómala permite la existencia de vida marina en los casquetes polares ya que el hielo flotante actúa como aislante térmico, impidiendo que la masa oceánica se congele.
- 4. Propiedades físicas del agua Elevada Temperatura de ebullición: En comparación con otros hidruros, la Temperatura de ebullición del agua es mucho más elevada (100 °C a 1 atmósfera). Esto hace que el agua se mantenga liquida en un amplio margen de temp. (0-100 °C), lo que posibilita la vida en diferentes climas, incluso a temperaturas extremas. Elevado Calor Específico (1 cal/g x °C) (calor necesario para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 °C concretamente desde 15 a 16 °C) Este alto valor permite al organismo importantes cambios de calor con escasa modificación de la temperatura corporal. El agua se convierte en un mecanismo regulador de la temperatura del organismo, evitando alteraciones peligrosas, fundamentalmente a través de la circulación sanguínea.
- 5. Propiedades físicas del agua Punto de congelación : 0°C a presión de 1 atmósfera. El punto de fusión del agua, que coincide con el de congelación, es de 0 ºC. Es la temperatura a la que coexisten los estados sólido (hielo) y líquido del agua. Mientras que el hielo se funde en cuanto se calienta por encima de su punto de fusión, el agua liquida se mantiene sin solidificarse algunos grados por debajo de la temperatura de cristalización (agua subenfriada) y puede conservarse liquida a -20° en tubos capilares o en condiciones extraordinarias de reposo. Cuando el agua se congela, se dilata. Es decir, aumenta de volumen: una masa de hielo tiene mayor volumen que la misma masa de agua. Este hecho se denomina dilatación anómala del agua. La estructura que se forma en hielo sólido de cristal tiene realmente grandes huecos. Por consiguiente, en un volumen dado de hielo, hay menos moléculas de agua que en el mismo volumen de agua líquida. La densidad del agua varía con la temperatura, de forma que la densidad máxima (1 g/cm3) corresponde al agua líquida a una temperatura de 3,98 ºC. El hielo es menos denso. También es menos densa el agua más caliente. La dilatación anómala del agua es muy importante en los ecosistemas acuáticos. En un lago de montaña, por ejemplo, al llegar el invierno, el agua se congela. Pero como el hielo flota, solamente se congela una delgada capa de agua, que queda en la superficie. El agua por debajo está muy fría, pero el hielo la aísla de las bajas temperaturas del exterior y, así, no llega a congelarse. Gracias a esto, las plantas y los animales acuáticos pueden sobrevivir en invierno. En la hidrosfera, normalmente, siempre hay agua líquida bajo el hielo.
- 6. Propiedades físicas del agua Elevado Calor de Vaporización: (calor necesario para vaporizar 1 g de agua: 536 cal/g). Este valor elevado permite eliminar el exceso de calor, evaporando cantidades relativamente pequeñas de agua. Ello posibilita, cuando es necesario, mantener la temperatura del organismo mas baja que la del medio ambiente. Por tanto, la vaporización continua de agua por la piel y los pulmones constituye otro mecanismo regulador de la temperatura. La evaporación del sudor también contribuye a este mantenimiento, con lo que globalmente ello supone la eliminación total de unas 620 Kcal diarias. Elevada Conductividad Calórica: Permite una adecuada conducción de calor en el organismo, contribuyendo a la termorregulación, al mantener constante e igualar la temperatura en las diferentes zonas corporales.
- 7. Propiedades físicas del agua Disolvente de compuestos polares de naturaleza no iónica: Ello sucede por la capacidad del agua de establecer puentes de hidrogeno con grupos polares de otras moléculas no iónicas. Así, puede disolver compuestos tales como alcoholes, ácidos, aminas y glúcidos. Capacidad de Hidratación o Solvatación de Iones: El carácter dipolar del agua determina que sus moléculas rodeen a los distintos iones, aislándolos del resto. A este fenómeno se le denomina hidratación o Solvatación de iones y facilita a su vez la separación de iones de diferentes carga, lo que contribuye a la solubilización de compuestos iónicos. Cristal de NaCl Molécula de agua Iones solvatados Na + Cl -
- 8. Propiedades físicas del agua Elevada Tensión Superficial: Determina una elevada cohesión entre las moléculas de su superficie y facilita su función como lubricante en las articulaciones. La tensión superficial disminuye con la presencia en el líquido de ciertos compuestos que reciben el nombre genérico de tensoactivos (jabones, detergentes, etc.) que facilitan la mezcla y emulsión de grasas en el medio acuoso; así, las sales biliares ejercen esta acción tensoactiva en el intestino delgado, facilitando la emulsión de grasas y, con ello, la digestión. Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de agua y el vidrio, son mayores que las de las moléculas de agua entre sí. Por esto el líquido asciende por las paredes del capilar. Moléculas de agua Fuerzas de adhesión Vidrio Capilar de vidrio
- 9. Los tres estados del agua y los cambios de estado