Centro de Estudios Tecnológicos del Mar en Ensenada

Curso: Análisis Físicos del Agua

Prof. Dr. José Luis Peña Manjarrez

Secuencia I. Estructura e importancia del agua

En el agua, los átomos de hidrógeno y de oxígeno se encuentran unidos por enlaces covalentes, estando escasamente ionizada:

Es una molécula neutra, con igual número de cargas positivas y negativas.

La distribución de electrones DENTRO de la molécula le da una asimetría eléctrica, los NUCLEOS de hidrógeno aparecen "desnudos". Por eso el extremo donde está el HIDROGENO se comporta como un POLO POSITIVO.

El OXIGENO atrae parte de los electrones, comportándose como un POLO NEGATIVO.

Así el agua, actúa como un dipolo, creando una capa de "hidratación“ alrededor de los iones, que debilita la fuerza de atracción entre ellos.

El puente de hidrógeno

Dado que el átomo de oxígeno es pequeño y bastante electronegativo, la concentración de electrones en su entorno es elevada, por lo que las cargas negativas sobre oxígeno y positivas entre los átomos de hidrógeno son considerables.

Las atracciones dipolo-dipolo entre moléculas de agua son importantes y muy fuertes, porque las moléculas polares de agua, pueden acercarse mucho más que moléculas mayores y pueden atraerse fuertemente por su gran polaridad.

Esta atracción dipolo-dipolo se denomina puente de hidrógeno.

Polaridad de la molécula de agua

La polaridad de la molécula de agua no se debe sólo a su geometría tetraédrica irregular. También por la naturaleza de sus átomos:

Hidrógeno, el átomo más pequeño de la Química.Oxígeno, un átomo pequeño, de alta electronegatividad.

Por lo tanto el átomo de oxígeno de la molécula de agua atrae los electrones de los enlaces covalentes con los hidrógenos.

Esto da lugar a una polaridad de enlace.

EL AGUA

“Líquido de la vida”

70 %

70 %

Interviene en todas las formas conocidas de vida.

Es el único compuesto químico que se halla en la naturaleza en grandes cantidades.

Se encuentra en los tres estados físicos.

Es el compuesto químico más abundante en la materia viva.

El ser humano, está compuesto en un 63% de agua, las algas en un 98%, la dentina de los dientes con un 10%.

¿Cuáles son las funciones del agua?

Las funciones del agua se relacionan estrechamente con sus propiedades

1.- Medio donde ocurren las reacciones metabólicas (casi todas las reacciones biológicas tienen lugar en el estado líquido y en un medio acuoso).

Amortiguador térmico (Por su alto calor específico y de vaporización). Así, cuando los animales sudan, el agua absorbe calor del cuerpo, ayudando a que este se enfríe.

Transporte de sustancias.

Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos.

Favorece la circulación y turgencia.

Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos.

Interviene en reacciones del metabolismo, aportando iones hidrógeno o bien iones hidroxilos al medio.

¿Cuáles son las principales características del agua?

El agua es constituyente importante de la atmósfera, en las regiones húmedas y templadas. Es el compuesto mayoritario de la hidrosfera.

El agua coexiste en los tres estados fisicos

Gas

Solido

Liquido

El hielo tiene menor densidad que el agua en estado líquido.

Lo anterior se relaciona con la “anomalía del agua” (es una excepción a la regla general de que los sólidos son más densos que los líquidos).

La densidad del agua líquida a temperaturas mayores de 0ºC es mayor que la del hielo.

La temperatura de máxima densidad es exactamente a 3,98ºC.

A temperaturas mayores se comporta de manera normal (como los otros líquidos, disminuyendo su densidad cuando la temperatura aumenta).

Densidad del agua en función de la temperatura

Temperatura (ºC)

Ejercicios: 1.- Describe qué entiendes por la densidad de una sustancia y cuáles son las unidades más utilizadas para expresarla. ¿En cuánto estimas la densidad del agua a 10°C?

2.- El elevado calor de fusión del hielo y el de evaporación del agua líquida, proveen mecanismos eficientes de absorción del calor que evitan un excesivo aumento de la temperatura terrestre. Existe una creciente preocupación por el calentamiento global de la Tierra, ya que elevación de su temperatura media implica un empeoramiento de las condiciones climáticas debido a la reducción de la masa de hielo de los casquetes polares. Esto involucra la desaparición gradual de uno de los mecanismos que regulan la temperatura del planeta.

Averigua qué es el calor de fusión de un sólido y compara los calores de fusión del hielo con los de algunos metales.

3.- Los recursos de agua dulce son extremadamente limitados, no llegando ni al 1% del total de agua en la Tierra. Este recurso, del cual se prevé una creciente escasez, se halla, principalmente, en forma de hielo y en las aguas subterráneas.

La mayor parte de la población mundial vive en deficientes condiciones sanitarias, asolada por enfermedades que se extienden de manera epidémica como resultado de la falta de agua potable y de higiene. Entre estas enfermedades se cuentan la hepatitis, el cólera y la fiebre tifoidea.

¿Qué sabes acerca de la contaminación del agua?

4.- El agua se contamina a través de procesos de origen natural y también como resultado de la actividad humana en el ámbito doméstico, agrícola e industrial.

¿Sabías que el agua puede ser purificada natural y artificialmente?

5.- Un proceso de purificación natural del agua es a través de su ciclo, que contempla evaporación, condensación y filtración. A través de la evaporación y su posterior condensación se elimina gran parte de las sustancias disueltas, en particular las sales. El vapor de agua precipita en forma lluvia o de cristales de hielo nieve), según cuáles sean las condiciones de temperatura y presión. Por otra parte, el agua superficial penetra hacia el interior de la tierra, filtrándose a través de medios permeables como la grava y la arena. En este proceso se separa la mayor parte del material en suspensión.

6.- Investiga los diferentes tipos de enlaces químicos y explica las características de cada uno de ellosa) Enlace iónicob) Enlace covalentec) Enlace covalente polard) Enlace covalente coordinadoe) Enlace dipolof) Enlace de hidrogeno