Molécula del Agua

Molécula del Agua

1. ¿Qué es?

   • El agua El agua es una sustancia fundamental para la vida y se conoce como el disolvente universal. Nuestros tejidos y los de casi todos los seres vivos la tienen como componente mayoritario.

2. Estructura

   • La molécula de agua constituye un dipolo (sistema formado por dos cargas que tienen signo opuesto pero igual magnitud). La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno y asume carácter polar. Esto significa que tiene una región con ligera densidad de carga negativa (la del oxígeno) y otra zona que asume un diferencial de carga positiva (la de los hidrógenos).
   • Facilita la unión entre moléculas a través de puentes hidrogeno.
   • La molécula del agua forma un ángulo de 104.45°

3. Propiedades

   • Alta concentración dieléctrica un diferencial de polo negativo y un diferencial de polo positivo, forman un dipolo.
   • Bajo grado de ionización: un reducido número de moléculas sufre disociación generando iones positivos (H+) y iones negativos (0H-)
   • Alto calor Especifico: al aumentar la temperatura se rompen los puentes hidrogeno aplicando mucha energía.
   • Tiene elevada fuerza de cohesión. El agua se caracteriza por la elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas, por formación de puentes de hidrógeno. La presencia de cargas parciales positivas y negativas en una misma molécula hace que se comporten como imanes (las partes con carga parcial positiva atraen a las partes con carga parcial negativa). De esta forma, una molécula de agua puede unirse a otras 4 moléculas de agua a través de lo que se conoce como “puentes de hidrógeno”, que no son enlaces químicos sino interacciones electrostáticas.
   • Es incompresible. No es posible reducir el volumen del agua al aplicar presión ya que las moléculas de agua permanecen interconectadas conservando de manera fija sus distancias intermoleculares.
   • Su tensión superficial es elevada. La superficie del agua opone resistencia si uno pretende aumentarla o romperla. Esto tiene una implicancia práctica muy significativa: el agua permite la suspensión y el arrastre de microorganismos, partículas gruesas y moléculas insolubles.
   • Tiene capilaridad. Por su tendencia a la cohesión y a la adhesión a superficies, el agua puede ascender por tubos de diámetro muy pequeño llamados “capilares”. Este fenómeno explica en parte por qué el agua que toma un árbol en el suelo puede llegar a su copa, o por qué un caño que va por el piso de una casa puede originar humedad en una pared que está por encima de él.
   • Tiene acción disolvente. A causa de su carácter bipolar, el agua es un gran disolvente de sustancias polares, como sales, ácidos, bases. Fuente:

4. Constante de ionización

   • El agua pura es un electrolito débil que se disocia en muy baja proporción en sus iones hidronio o hidrógeno H3O+ (también escrito como H+) e hidróxido o hidróxilo OH–. Dos moléculas polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atracción por puentes de hidrógeno que se establecen entre ellas. Al producto de la concentración de iones hidroxonio o hidronio (H3O+) por la concentración de iones hidróxido o hidroxilo (OH−) se le denomina producto iónico del agua y se representa como Kw. Las concentraciones de los iones H+ y OH– se expresan en moles / litro (molaridad). Este producto tiene un valor constante igual a 10−14 a 25º C.
   • Las concentraciones de hidronios (también llamada de protones) (H+) y de hidroxilos (OH-) son inversamente proporcionales; es decir, para que el valor de la constante de disociación se mantenga como tal, el aumento de una de las concentraciones implica la disminución de la otra.
   • El agua no es un líquido químicamente puro, ya que se trata de una solución iónica que siempre contiene algunos iones H3O+ y OH–. El producto [H+]•[OH-]= 10–14 se denomina producto iónico del agua. Ese valor constituye la base para establecer la escala de pH, que mide la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa; es decir, su concentración de iones [H+] o [OH–], respectivamente.
   • El potencial o energía de ionización se expresa en electrón-voltio, julios o en kilojulios por mol (kJ/mol). 1 eV = 1,6 × 10–19 C × 1 V = 1,6 × 10–19 J
   • Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las configuraciones s2 y s2 p3 , respectivamente. La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuración electrónica es la más estable, y por tanto habrá que proporcionar más energía para arrancar los electrones.

5. Funciones

   • Disolvente polar universal, es un excelente solvente por su elevada constante dieléctrica, y su bajo grado de ionización.
   • Función estructural: debido a su alta cohesión molécula el agua confiere estructura, volumen y resistencia
   • Función de transporte: ya que la mayoría de los seres vivos utilizan el agua para transportar los nutrientes en el interior de su sistema.
   • Función amortiguadora: el agua sirve como lubricante entre estructuras que tienen fricción y evita el roamiento.
   • Función Termorreguladora: ya que es el material idóneo para mantener constante la temperatura absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.

6. Algunas reacciones químicas:

   • Reacciona con los óxidos ácidos. Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua para formar ácidos oxoácidos. Es lo que ocurre, por ejemplo, cuando el agua reacciona con el dióxido de carbono (CO2) o el dióxido de nitrógeno (NO2), que genera ácido carbónico (H2CO3) o ácido nítrico (HNO3), respectivamente.
   • Puede reaccionar con los óxidos básicos. Cuando el agua reacciona con óxidos básicos, es decir, los óxidos de metales (como el calcio (Ca) o el magnesio (Mg)), genera los correspondientes hidróxidos. Cuando reacciona con no metales, como los halógenos en su forma molecular (diatómicos), da como resultado hidrácidos, por ejemplo, ácido clorhídrico (HCl(ac)).
   • Puede producir la hidratación de sales. Muchas sales se comercializan en sus estados hidratados (por ejemplo, el sulfato ferroso hidratado con siete moléculas de agua o heptahidratado (FeSO4*7H2O)), porque de esa manera resultan más solubles y, por ende, fáciles de usar. Sin embargo, también hay que tener en cuenta que la hidratación de una sal puede ser un fenómeno no deseado pero que ocurre como producto de su alta hidrofilicidad. A estas sustancias que tienden a atrapar el agua se las llama “higroscópicas” y pueden aprovecharse como agentes deshidratadores o secantes. El caso más conocido en este sentido es el del sílica-gel.

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