PROPIEDADES FÍSICAS Y QUIMIICAS DEL AGUA

Page 1

PROPIEDADES FISICAS DEL

AGUA

El

agua es uno de los elementos más importantes desde el punto de vista

fisicoquímico, hasta tal punto que sus temperaturas de transformación de un

estado a otro han sido tomadas como puntos fijos, a pesar de que su punto de

congelación y ebullición sean anormales, debido a las asociaciones moleculares.

A temperatura ambiente, el agua pura es inodora, insípida e incolora, aunque

adquiere una leve tonalidad azul en grandes volúmenes, debido a la refracción

de la luz al atravesarla, ya que absorbe con mayor facilidad las longitudes de

onda larga (rojo, amarillo, naranja) que las longitudes de onda corta (azul,

violeta), desviando lentamente estas otras, provocando que en grandes

cantidades de agua esas ondas cortas se hagan apreciables. Su importancia

reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que suceden en la

naturaleza, no solo en organismos vivos sino también en la superficie no

organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en la industria tienen

lugar entre sustancias disueltas en agua.

Entre

las moléculas de agua se establecen enlaces por puentes de hidrógeno debido a

la formación de dipolos electrostáticos que se originan al situarse un átomo de

hidrógeno entre dos átomos más electronegativos, en este caso de oxígeno. El

oxígeno, al ser más electronegativo que el hidrógeno, atrae más los electrones

compartidos en los enlaces covalentes con el hidrógeno, cargándose

negativamente, mientras los átomos de hidrógeno se cargan positivamente, estableciéndose

así dipolos eléctricos.

Henry

Cavendish Afirmaba que “el agua está compuesta por aire desflogistizado

(oxígeno) unido al flogisto (hidrógeno)”. En estado sólido, las moléculas de

agua se ordenan formando tetraedros, situándose en el centro de cada tetraedro

un átomo de oxígeno y en los vértices dos átomos de hidrógeno de la misma

molécula y otros dos átomos de hidrógeno de otras moléculas que se enlazan

electrostáticamente por puentes de hidrógeno con el átomo de oxígeno.

·

Densidad: La densidad del agua líquida es

altamente estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión. A

presión normal de 1 atmósfera, el agua líquida tiene una mínima densidad a 100

ºC, cuyo valor aproximado es 0,958 Kg/l. Mientras baja la temperatura va aumentando

la densidad de manera constante hasta llegar a los 3,8 °C donde alcanza una

densidad de 1 Kg/l.

·

Disolvente: El agua es un disolvente polar. Como

tal, disuelve bien sustancias iónicas y polares; no disuelve apreciablemente

sustancias fuertemente apolares, como el azufre en la mayoría de sus formas, y

es inmiscible con disolventes apolares, como el hexano. La propiedad de ser

considerada casi el disolvente universal por excelencia se debe a su capacidad

para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar

grupos polares

·

Polaridad: La molécula de agua es muy dipolar. Los

núcleos de oxígeno son muchos más electronegativos (atraen más los electrones)

que los de hidrógeno, lo que dota a los dos enlaces de una fuerte polaridad

eléctrica, con un exceso de carga negativa del lado del oxígeno, y de carga

positiva del lado de los hidrógenos.

·

Cohesión: La cohesión es la propiedad con la que

las moléculas de agua se atraen a sí mismas, por lo que se forman cuerpos de

agua adherida a sí misma, las gotas. Los puentes de hidrógeno mantienen las

moléculas de agua unidas, formando una estructura compacta que la convierte en

un líquido casi incompresible. Estos puentes se pueden romper fácilmente

con la llegada de otra molécula con un polo negativo o positivo dependiendo de

la molécula, o con el calor.

·

Adhesión: El agua, por su gran potencial de

polaridad, cuenta con la propiedad de la adhesión, es decir, el agua

generalmente es atraída y se mantiene adherida a otras superficies, lo que se

conoce comúnmente como “mojar”. Esta fuerza está también en relación con los

puentes de hidrógeno que se establecen entre las moléculas de agua y otras

moléculas polares y es responsable, junto con la cohesión, del llamado fenómeno

de la capilaridad.

·

Capilaridad: El agua cuenta con la propiedad de la

capilaridad, que es la propiedad de ascenso, o descenso, de un líquido dentro

de un tubo capilar. Esto se debe a sus propiedades de adhesión y cohesión.

Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el

capilar como si trepase “agarrándose” por las paredes, hasta alcanzar un nivel

superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua se

equilibra con la presión capilar.

·

Tensión superficial: Por su misma propiedad de cohesión, el

agua tiene una gran atracción entre las moléculas de su superficie, creando

tensión superficial. La superficie del líquido se comporta como una película

capaz de alargarse y al mismo tiempo ofrecer cierta resistencia al intentar

romperla; esta propiedad contribuye a que algunos objetos muy ligeros floten en

la superficie del agua.

·

Calor específico: También esta propiedad está en

relación con los puentes de hidrógeno que se crean entre las moléculas de agua.

El agua puede absorber grandes cantidades de calor que utiliza para romper los

puentes de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. El

calor específico del agua es de 1 cal/°C g.

·

Temperatura de fusión y evaporación: Presenta su punto de ebullición de 100

°C (373,15 K) a presión de una atmósfera. El calor latente de evaporación del

agua a 100 °C es 540 cal/g (o 2260 J/g) Tiene un punto de fusión de 0 °C

(273,15 K) a presión de una atmósfera. El calor latente de fusión del hielo a 0

°C es de 80 cal/g (ó 335 J/g). Tiene un estado de sobre enfriado líquido a −25

°C La temperatura crítica del agua (es decir aquella a partir de la cual no

puede estar en estado líquido independientemente de la presión a la que esté

sometida) es de 374 ºC y se corresponde con una presión de 217,5 atmósferas.

·

Conductividad: La conductividad eléctrica de una

muestra de agua es la expresión numérica de su capacidad para transportar una

corriente eléctrica. Esta capacidad depende de la presencia de iones en el

agua, de su concentración total, de su movilidad, de su carga y de las

concentraciones relativas, así como de la temperatura

·

Propiedades biológicas: El agua es esencial para todos los

tipos de vida, por lo menos tal y como la entendemos. El agua es excelente

disolvente de sustancias tóxicas y compuestos bipolares. Incluso moléculas

biológicas no solubles, como lípidos, forman con el agua, dispersiones

coloidales. Participa como agente químico reactivo en las reacciones de hidratación,

hidrólisis y redox.

PROPIEDADES QUIMICAS DEL AGUA

El agua como

compuesto químico:

Habitualmente se piensa que el agua natural que conocemos es un compuesto

químico de fórmula H2O, pero no es así, debido a su gran capacidad disolvente

toda el agua que se encuentra en la naturaleza contiene diferentes

cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en suspensión, lo que

corresponde a una mezcla.

Propiedades

Químicas del Agua

1)

Reacciona

con los óxidos ácidos

2) Reacciona con los óxidos básicos

3) Reacciona con los metales

4) Reacciona con los no metales

5) Se une en las sales formando hidratos

1) Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman

ácidos oxácidos.

2) Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua

para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los

óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

3) Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura

elevada.

4) El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej.

Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla

de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua).

5) El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose

hidratos.

En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de

aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico,

que cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se

transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.