INSTITUTO UNIVERSITARIO DE OPTOMETRIA

QUIMICA CURSO INTRODUCTORIO

EL AGUA

Definición: Sustancia líquida formada por la combinación de dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno, que constituye el componente más abundante en la superficie terrestre.

El agua es el más importante de todos los compuestos y uno de los principales constituyentes del mundo en que vivimos y de la materia viva.

Casi las tres cuartas partes de nuestra superficie terrestre están cubiertas de agua.

Es esencial para toda forma de vida, aproximadamente del 60% y 70° del organismo humano agua. En forma natural el agua puede presentarse en estados físicos, sin embargo, debe tenerse en cuenta que en forma natural casi no existe pura, pues casi siempre contiene sustancias minerales y orgánicas disueltas o en suspensión.

La excepcional importancia del agua desde el punto de vista químico reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, 831 como los que se realizan en el laboratorio, tiene lugar entre sustancias disueltas esto entre soluciones acuosas.

En 1781 el científico inglés Henry Cavendish (1731 – 1810) descubrió que el elemento agua no es un elemento simple, sino complejo y susceptible de descomponerse en oxígeno e hidrógeno. Pocos años más tarde el químico francés Gay-Lussac (1778 – 1850) confirmó la teoría de Cavendish, al lograr obtener agua a partir de la mezcla de dos volúmenes de hidrógeno con uno de oxígeno. El hecho vendría a confirmar que el agua es un compuesto químico, un conjunto de dos moléculas formadas a su vez por encadenamiento de dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno, de ahí la formula que se emplea para designarla sea H2O.

Como se muestra en el diagrama de la izquierda, un átomo de oxígeno liga a dos átomos de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno se "unen" a un lado del átomo de oxígeno, resultando en una molécula de agua, teniendo una carga eléctrica positiva en un lado y una carga negativa en el otro lado. Ya que las cargas eléctricas opuestas se atraen, las moléculas de agua tienden a atraerse

unas a otras, haciendo el agua "pegajosa," como lo muestra el diagrama del lado derecho.

Cuando las moléculas de agua se atraen unas a otras, se unen. Esta es la razón del porqué se forman las gotas. Si no fuese por la gravedad de la Tierra, una gota de agua tendría forma redonda.

Al agua se le llama el "solvente universal" porque disuelve más substancias que cualquier otro líquido. Esto significa que a donde vaya el agua, ya sea a través de la tierra o a través de nuestros cuerpos, lleva consigo valiosos químicos, minerales y nutrientes.

El agua pura es neutral pH. de 7, lo que significa que no es ácida ni básica.

PROPIEDADES: 1. FÍSICAS

Propiedades Físicas Del Agua

1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa2) Color: incolora3) Sabor: insípida4) Olor: inodoro5) Densidad: 1 g./c.c. a 4°C6) Punto de congelación: 0°C7) Punto de ebullición: 100°C

El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida.

Una de las propiedades físicas más curiosas e importantes del agua es su dilatación anómala.

La experiencia nos dice que, cuando calentamos un cuerpo, se dilata y, cuando lo enfriamos, se contrae. Pero con el agua esto no sucede así. 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 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. Esta circunstancia resulta muy afortunada para la vida en general, pues tal como son las cosas, cualquier hielo que se forme en una masa de agua, flota en la superficie. Aísla las capas más profundas y reduce la cantidad de calor que escapa de abajo. Gracias a ello las aguas profundas no suelen congelarse, ni siquiera en los climas más gélidos. En cambio, en épocas más calurosas el hielo flotante recibe el pleno efecto del Sol y se funde rápidamente.

Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal/g, respectivamente) son también excepcionalmente elevados.

2. QUÍMICAS El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren 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 el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.

1)Reacciona con los óxidos ácidos2)Reacciona con los óxidos básicos3)Reacciona con los metales 4)Reacciona con los no metales5)Se une en las sales formando hidratos1)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.

La molécula de agua libre y aislada, formada por un átomo de Oxigeno unido a otros dos átomos de Hidrogeno es triangular. El ángulo de los dos enlaces (H-O-H) es de 104,5º y la distancia de enlace O-H es de 0,96 A. Puede considerarse que el enlace en la molécula es covalente, con una cierta participación del enlace iónico debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman.

La atracción entre las moléculas de agua tiene la fuerza suficiente para producir un agrupamiento de moléculas. La fuerza de atracción entre el hidrógeno de una molécula con el oxígeno de otra es de tal magnitud que se puede incluir en los denominados enlaces de PUENTE DE HIDRÓGENO. Estos enlaces son los que dan lugar al aumento de volumen del agua sólida y a las estructuras hexagonales de que se habló más arriba.

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 dipola 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.

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 hidrofóbicas. 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.

Qué papel juega el agua en la naturaleza?El agua es la sustancia más abundante sobre la tierra y constituye el medio ideal para la vida.Cada océano, río, laguna, posee su propia flora y fauna adaptada a vivir ahí. Por esa razón, la mayoría de los organismos marinos no pueden vivir en agua dulce, como tampoco los seres dulceacuícolas podrían hacerlo en el medio marino.Dentro de los recurso hídricos de nuestro planeta, el mar es el que encierra las formas más variadas de vida: microscópicas, bacterias y virus, gran variedad de especies vegetales y animales; entre los que existen algunos tan simples formados por una sola célula, como los protozoarios, hasta las gigantescas ballenas.Algunas especies como los atunes y tiburones nadas libremente entre la superficie y el fondo. Otros viven adheridos a las rocas, como los corales o las esponjas. A éstos se les conoce como sésiles porque permanecen fijos, no se desplazan. Otros, en cambio prefieren vivir en las oscuras profundidades del océano.Las aguas dulces poseen también gran diversidad de organismos. Numerosas plantas que sirven de alimento a los peces herbívoros.Algunos animales viven debajo de las piedras o troncos caídos, tales como larvas de insectos, caracoles, pequeños crustáceos y anélidos que constituyen la principal comida de los peces carnívoros. En este hábitat existen también enormes cocodrilos y numerosos anfibios que necesitan del agua en sus primeros estadios de vida.

http://platea.pntic.mec.es/iali/personal/agua/agua/propieda.htm

http://www.fisicanet.com.ar/quimica/aguas/ap03_aguas.php

http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/agua.html