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Sorprendente compuesto es el agua

Universidad Nacional Autónoma de México

Colegio de Ciencias y Humanidades

Plantel “Oriente”

UNAM México 2002

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Introducción(1)

• Los griegos creían que el agua era parte de todas las cosas como parte de la teoría de los cuatro elementos (Aristóteles).

• En la Edad Media se creía en las ideas aristotélicas, los alquimistas la utilizaban para buscar la piedra filosofal.

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Introducción(2)

• En 1781 el químico británico Henry Cavendish sintetizó agua detonando una mezcla de hidrógeno y aire, por primera vez se fabricaba agua por parte del ser humano

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Introducción(3)

• El químico francés Antoine Laurent de Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto de oxígeno e hidrógeno.

H 2 O

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¿Qué es el agua?

El agua, una molécula simple y extraña, se encuentra en sus tres estados físicos en la naturaleza, con un extraño comportamiento la convierten en una sustancia diferente a la mayoría de los líquidos, posee una manifiesta capacidad para reaccionar químicamente y posee unas extraordinarias propiedades físicas y químicas que van a ser responsables de su importancia Física, Química y Biológica.

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Estructura del Agua

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Estados Físicos del Agua

• Sólido (hielo)

• Líquido

• Gaseoso (vapor)

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El agua molécula polar

Debido a las cargas eléctricas del hidrógeno y el oxígeno se produce una molécula polar, con una densidad de carga negativa y positiva.

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Puentes de Hidrógeno

Debido a su polaridad se produce atracción entre moléculas, formándose los puentes de hidrógeno

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Puentes de Hidrógeno

Los puentes de hidrógeno hacen que las moléculas se agrupen provocando que se encuentre en estado líquido, así como otras propiedades especiales que hacen al agua tan especial

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Propiedades Físicas

Cualitativas:

• El agua líquida pura es:

    Inodora

    Insípida

Incolora a primera vista, pero tiene un matiz azul, que sólo puede detectarse en capas de gran profundidad.

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Propiedades FísicasCuantitativas:

Acción Disolvente

Elevada Fuerza de Cohesión    

Elevada Fuerza de Adhesión

Calor Específico Alto

Elevada Constante Dieléctrica

Bajo Grado de Ionización

Alta Densidad

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Propiedades Físicas

Cuantitativas:

     Cambio de Estados Físicos

Sólido a Líquido (Fusión) 0ºC

Líquido a Vapor (Evaporación) 100ºC

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Capacidad de Disolución

• Las moléculas del agua atraen a las moléculas polares o con carga eléctrica.

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Elevada fuerza de cohesión

• Las moléculas del agua se atraen entre sí generando fuerzas de cohesión muy grandes, haciendo un líquido incompresible.

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Alta Fuerza de Adhesión

• Las moléculas del agua atraen a las moléculas del recipiente que lo contiene adhiriéndose, generando el fenómeno de capilaridad

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Alto Calor Específico

• Debido a la alta fuerza de cohesión se requiere de mucha energía para romper los puentes de hidrógeno.

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Calores Específicos a 25ºCSUSTANCIA cal/g ºC

Aire 0,24

Aluminio 0,22

Alcohol etílico 0,59

Oro 0,03

Granito 0,19

Hierro 0,11

Aceite de oliva 0,47

Plata 0,06

Acero inoxidable 0,12

Agua (líquida) 1,00

Madera 0,42

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Elevada constante dieléctrica.

• El agua es mala conductora de la electricidad por su constante dieléctrica.

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Bajo grado de ionización

• Las moléculas debido a su enlace covalente polar no logra ionizarse fuertemente, aproximadamente 1 de cada 107 moléculas se logra ionizar.

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Alta densidad

• Debido a sus fuerzas de atracción entre moléculas hace que se mantengan muy juntas provocando que su densidad sea alta.

• Un gramo por cada mililitro

• D= 1 g/ml

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Alta densidadEs una sustancia que es líquida a temperatura ambiente, comparando los compuestos de la familia del oxigeno veremos que a condiciones normales tenemos:

Familia del Oxigeno

Compuesto con el

Hidrógeno

Estado Fisico a Temperatura

AmbienteOxígeno H2O Líquido

Azufre H2S Gas

Seleneio H2Se Gas

Telurio H2Te Gas

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Alta densidad

• Según su familia el agua debería de ser un gas, pero debido a sus enlaces covalentes polares hacen que se atraigan sus moléculas y se encuentre en estado líquido.

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Alta densidadMaterial Estado Físico Densidad g/ml

Barite Sólido 4.25 Bentonite Sólido 2.4 El Carbonato de Calcio Sólido 2.7El Cemento Sólido 3.0Las arcillas Sólido 2.6 El Aceite del diesel Líquido 0.84 Dolomita Sólido 2.9 El Agua fresca Líquido 1.0 La galena Sólido 6.5 El yeso Sólido 2.3 Acero Sólido 7.8 El Óxido férrico Sólido 5.1 La caliza Sólido 2.8 La sal Sólido 2.2 Arena Sólido 2.6 El aire (seco) Gas 0.00129

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Propiedades Químicas

• Formación de sales hidratadas

• Reacciona con Óxidos metálicos formando hidróxidos

• Reacciona con Óxidos no metálicos formando ácidos.

• Actúa como catalizador en muchas reacciones químicas

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Sales Hidratadas

• El agua es atraído por el cobre del sulfato de cobre haciendo que tome un color azul intenso.

• Sulfato de Cobre Pentahidratado

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Formación de HidróxidosMe=Metal

MeO + H2O MeOH

Na2O + H2O 2NaOH

CaO + H2O Ca(OH)2

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Formación de ácidosNm = No Metal

NmO + H2O HNmO

CO2 + H2O H2CO3

SO3 + H2O H2SO4

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Catalizador

• Al ser un compuesto con enlace que presenta polaridad, produce en ciertas sustancias que se polaricen ayudando a que las reacciones químicas se lleven a cabo más fácilmente.

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Catalizador

Esta molécula no presenta polaridad.

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Catalizador

El agua se acerca debido a sus cargas.

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Catalizador

Apareciendo cargas en la molécula

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Catalizadores

• Haciendo que la molécula de HCl sea mas activa químicamente, haciendo que las reacciones se lleven a cabo más rápidamente.

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El agua y la vidaEl agua y sus funciones

1. Soporte o medio donde ocurren las reacciones químicas en toda la naturaleza, en sustancias inorgánicas, así como en los seres vivos.

2. Regulador térmico

3. Transporte de sustancias

4. Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos

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El agua y la vida(2)El agua y sus funciones

5. Favorece la circulación y turgencia intracelular (Intercambio de iónes a través de la membrana de la célula)

6. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos

7. Puede intervenir como reactivo en reacciones químicas, aportando hidrogeniones(hidrógenos con carga positiva) o hidroxilos al medio, sobretodo dentro de las reacciones químicas del organismo(metabolismo).