EL H2O TERCERA ENTREGA PROPIEDADES FISICOQUIMICAS
INTRODUCCIÓN
Hagamos un recuento histórico de los investigadores que de dedicaron buena parte de su trabajo científico, ha en encontrar y explicar las propiedades fisicoquimicas del elemento agua y así entender un poco mas el contenido de esta entrega.
Fue Henry Cavendish quien descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se pensaba desde la Antigüedad. Los resultados de dicho descubrimiento fueron desarrollados por Antoine Laurent de Lavoisier dando a conocer que el agua estaba formada por oxígeno e hidrógeno. En 1804, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista y geógrafo alemán Alexander von Humboldt demostraron que el agua estaba formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno (H2O).
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· El agua es líquida en condiciones normales de presión y temperatura. El color del agua varía según su estado: como líquido, puede parecer
incolora en pequeñas cantidades, aunque en el espectrógrafo se
prueba que tiene un ligero tono azul verdoso. El hielo también tiende al azul y
en estado gaseoso (vapor de agua) es incolora.
·
El agua bloquea
sólo ligeramente la radiación solar UV fuerte,
permitiendo que las plantas acuáticas absorban
su energía.
· Ya que el oxígeno tiene una electronegatividad superior
a la del hidrógeno, el agua es una molécula polar. El oxígeno tiene
una ligera carga negativa, mientras que los átomos de hidrógenos tienen una
carga ligeramente positiva del que resulta un fuerte momento dipolar eléctrico. La interacción
entre los diferentes dipolos eléctricos de una molécula causa una atracción en
red que explica el elevado índice de tensión superficial del agua.
· La fuerza de
interacción de la tensión superficial del
agua es la fuerza de van der Waals entre
moléculas de agua. La aparente elasticidad causada por la tensión superficial
explica la formación de ondas capilares. A presión
constante, el índice de tensión superficial del
agua disminuye al aumentar su temperatura. También tiene un alto valor adhesivo gracias a su naturaleza polar.
· La capilaridad se
refiere a la tendencia del agua de moverse por un tubo estrecho en contra de la
fuerza de la gravedad. Esta propiedad es aprovechada por todas las plantas vasculares, como los árboles.
· Otra fuerza muy
importante que refuerza la unión entre moléculas de agua es el enlace por puente de hidrógeno.
· El punto de ebullición del
agua (y de cualquier otro líquido) está directamente relacionado con la presión atmosférica. Por ejemplo, en
la cima del Everest, el agua hierve a unos 68º C, mientras que al nivel del mar este
valor sube hasta 100º. Del mismo modo, el agua cercana a fuentes geotérmicas puede alcanzar temperaturas de cientos de grados
centígrados y seguir siendo líquida. Su
temperatura crítica es de 373,85 °C (647,14 K), su valor específico de
fusión es de 0,334 kJ/g y su índice específico de vaporización es de 2,23kJ/g.
·
El agua es un
disolvente muy potente, al que se ha catalogado como el disolvente universal, y afecta a muchos
tipos de sustancias distintas. Las sustancias que se mezclan y se disuelven
bien en agua —como las sales, azúcares, ácidos, álcalis, y algunos gases (como el oxígeno o el dióxido de carbono, mediante carbonación)— son llamadas hidrófilas, mientras que las que no combinan bien con el agua —como lípidos y grasas— se denominan
sustancias hidrófobas. Todos los componentes principales de las células de proteínas, ADN y polisacáridos se
disuelven en agua. Puede formar un azeótropo con
muchos otros disolventes.
· El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol, y en cualquier proporción, formando un líquido
homogéneo. Por otra parte, los aceites son inmiscibles con el agua, y forman capas de
variable densidad sobre la superficie del agua. Como cualquier gas, el vapor de
agua es miscible completamente con el aire.
·
Miscibilidad es un término usado en química que se refiere a la propiedad de algunos líquidos para mezclarse en cualquier proporción, formando una
mezcla. En principio, el término es también aplicado a otras fases (sólidos,
gases), pero se emplea más a menudo para referirse a la solubilidad de un líquido en otro. El agua y
el etanol (alcohol
etílico), por ejemplo, son miscibles en cualquier proporción.
· El agua pura
tiene una conductividad eléctrica relativamente
baja, pero ese valor se incrementa significativamente con la disolución de una
pequeña cantidad de material iónico, como el cloruro de sodio.
· El agua tiene el
segundo índice más alto de capacidad calorífica específica —sólo
por detrás del amoníaco— así como una elevada entalpía de vaporización (40,65
kJ mol-1); ambos factores se deben al enlace de hidrógeno
entre moléculas. Estas dos inusuales propiedades son las que hacen que el agua
"modere" las temperaturas terrestres, reconduciendo grandes
variaciones de energía.
·
La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los
cambios de temperatura y presión. A la presión normal (1 atmósfera), el agua
líquida tiene una mínima densidad (0,958 kg/l) a los 100 °C. Al bajar la
temperatura, aumenta la densidad (por ejemplo, a 90 °C tiene 0,965 kg/l) y
ese aumento es constante hasta llegar a los 3,8 °C donde alcanza una
densidad de 1 kg/litro. Esa temperatura (3,8 °C) representa un punto de
inflexión y es cuando alcanza su máxima densidad (a la presión mencionada). A
partir de ese punto, al bajar la temperatura, la densidad comienza a disminuir,
aunque muy lentamente (casi nada en la práctica), hasta que a los 0 °C
disminuye hasta 0,9999 kg/litro. Cuando pasa al estado sólido (a
0 °C), ocurre una brusca disminución de la densidad pasando de 0,9999 kg/l
a 0,917 kg/l.
·
Mediante la
electrólisis, el agua puede descomponerse en partículas de Oxígeno e Hidrógeno.
· El agua no es combustible, puesto que es un producto residual de la combustión del
hidrógeno. La energía requerida para separar el agua en sus dos componentes
mediante electrólisis es
superior a la energía desprendida por la recombinación de hidrógeno y oxígeno.
Esto hace que el agua, en contra de lo que sostienen algunos rumores, no sea una fuente de energía eficaz.
· Los elementos que
tienen mayor electro positividad que
el hidrógeno —como el litio, el sodio, el calcio, el potasio y el cesio— desplazan el hidrógeno del agua, formando hidróxidos. Dada su naturaleza de gas inflamable, el hidrógeno liberado es peligroso y la reacción
del agua combinada con los más electropositivos de estos elementos es una violenta explosión.
Autor: Héctor Iván Ochoa Roldán
Firma: Horacio Juncal
Fotos: Google
Videos: Youtube
30/4/2013
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