Agua
Summary
TLDREl guion de este video explora la fascinante fisicoquímica del agua, explicando por qué es conocido como el 'disolvente universal'. Se discute la geometría molecular, la formación de puentes de hidrógeno y cómo esto permite la disolución de iones. Además, se menciona cómo se organizan las moléculas de agua en estado sólido y se destacan propiedades como la tensión superficial y la capacidad calorífica, así como su rol en la hidratación de proteínas. El video ofrece una visión detallada de por qué el agua es fundamental en la vida y la química.
Takeaways
- 💧 El agua es conocida como el disolvente universal debido a su capacidad para disolver una gran cantidad de solutos, excepto los lípidos.
- 🌊 La geometría molecular del agua, con un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno, le confiere su estructura dipolar.
- 🔗 Los puentes de hidrógeno son formados entre los átomos de hidrógeno parcialmente positivos y los de oxígeno parcialmente negativos de las otras moléculas de agua.
- 🔄 La energía asociada a la formación o ruptura de un puente de hidrógeno es de aproximadamente 5 kcal/mol, lo que indica que son enlaces débiles y se pueden romper frecuentemente.
- 🧂 Al disolver sales como el cloruro de sodio en agua, los iones aniones y cations se separan y se orientan hacia los átomos de hidrógeno y oxígeno respectivamente, facilitando la disolución.
- ❄️ En el estado sólido, las moléculas de agua forman puentes de hidrógeno permanentes, lo que resulta en diferentes fases sólidas o polimorfismo del estado sólido.
- 🌡 La capacidad calorífica del agua es la cantidad de energía en calor requerida para subir la temperatura de una sustancia en 1°C; el agua absorbe calor para romper los enlaces de hidrógeno antes de aumentar su temperatura.
- 🌊 La tensión superficial del agua, causada por los puentes de hidrógeno, es de 72 mN/m a 25°C y permite fenómenos como la caminata de insectos sobre el agua.
- 🌡 Las propiedades térmicas del agua, como su alta capacidad calorífica, implican que la energía térmica se utiliza primero para romper los enlaces de hidrógeno antes de elevar la temperatura.
- 🧬 La hidratación de proteínas por el agua estabiliza la estructura proteica a través de interacciones con aminoácidos polares e iónicos en la superficie de la proteína.
Q & A
¿Por qué se le llama al agua 'disolvente universal'?
-Se le llama 'disolvente universal' a la agua porque tiene la capacidad de disolver una gran cantidad de solutos, excepto los lípidos, debido a sus propiedades moleculares y su estructura como dipolo.
¿Cómo se determina la capacidad del agua para disolver solutos?
-La capacidad del agua para disolver solutos está determinada por la geometría de su molécula, que tiene un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno, formando un dipolo con cargas parciales positivas y negativas.
¿Cuál es la estructura molecular del agua y cómo afecta su capacidad para disolver?
-La molécula de agua tiene una estructura en forma de V, con un ángulo de 104,5° entre los hidrógenos y el oxígeno, lo que le permite actuar como un dipolo, siendo esencial para disolver solutos.
¿Por qué el agua no puede disolver lípidos?
-El agua no puede disolver lípidos porque estos son eléctricamente neutros y no interactúan con las cargas parciales del dipolo de agua.
¿Qué son los puentes de hidrógeno y cómo se forman en el agua?
-Los puentes de hidrógeno son enlaces débiles que se forman entre el hidrógeno parcialmente positivo de una molécula de agua y el oxígeno parcialmente negativo de otra, debido a la polaridad de la molécula de agua.
¿Cuál es la energía asociada a la formación o ruptura de un puente de hidrógeno en el agua?
-La energía asociada a la formación o ruptura de un puente de hidrógeno en el agua es de 5 kcal/mol, lo que representa aproximadamente un 5% de la energía de un enlace químico covalente.
¿Cómo se disuelven los iones en el agua?
-Los iones se disuelven en el agua cuando se agregan a ella, y los hidrógenos y los oxígenos de las moléculas de agua se orientan hacia los iones con cargas opuestas, formando enlaces iónicos débiles.
¿Cómo se organizan las moléculas de agua en estado sólido?
-En estado sólido, las moléculas de agua forman una red rígida mediante puentes de hidrógeno permanentes, lo que resulta en diferentes formas cristalinas o fases sólidas conocidas como polimorfismo del estado sólido.
¿Qué es la tensión superficial del agua y cómo se forma?
-La tensión superficial del agua es una propiedad que se debe a los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua en la superficie, que se miden en energía por unidad de área y permite a los insectos caminar sobre el agua, por ejemplo.
¿Cómo afecta la capacidad calorífica del agua el proceso de calentamiento?
-La capacidad calorífica del agua indica la cantidad de energía en calor necesaria para elevar la temperatura de un cuerpo de agua en 1°C. Al calentar el agua, parte de la energía absorbida se utiliza para deformar y romper los enlaces de hidrógeno, lo que retrasa el aumento de temperatura.
¿Qué es la hidratación de proteínas y cómo se relaciona con el agua?
-La hidratación de proteínas es el proceso por el cual el agua estabiliza la estructura proteica mediante interacciones con aminoácidos polares y iónicos en la superficie de la proteína, lo que puede influir en su forma y función.
Outlines
🌊 Propiedades Físicoquímicas del Agua
El primer párrafo explora por qué el agua es conocido como el 'disolvente universal'. Se discute la geometría molecular del agua, que consiste en un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno formando un ángulo de 104,5°, lo que da lugar a una estructura polar con cargas parciales positivas y negativas. Esta polaridad es fundamental para la capacidad del agua de disolver una amplia gama de solutos, excepto los lípidos. Además, se menciona la formación de puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua, que son interacciones débiles pero cruciales para la estructura y propiedades del agua. Finalmente, se tocan brevemente las propiedades del agua en su estado sólido, donde las moléculas forman puentes de hidrógeno permanentes, resultando en diferentes fases sólidas o polimorfismo.
🧊 Características del Agua en su Estado Sólido y su Calorífica
El segundo párrafo se centra en las diferencias en cómo las moléculas de agua se empaquetan en su estado sólido, lo que se conoce como polimorfismo. Se describe cómo la formación de enlaces de hidrógeno en la fase hielo crea una red rígida que impide la traslación y rotación de las moléculas. Se mencionan propiedades del agua, como la tensión superficial, que es alta debido a los puentes de hidrógeno y permite fenómenos como la caminata de insectos sobre el agua. También se discute la capacidad calorífica del agua, que es la cantidad de energía necesaria para subir la temperatura de un cuerpo de agua en 1°C. Se destaca cómo la energía absorbida por el agua no siempre se traduce directamente en un aumento de temperatura, sino que a menudo se utiliza para deformar y romper los enlaces de hidrógeno. Por último, se toca el tema de la hidratación de proteínas, donde el agua estabiliza la estructura proteica a través de interacciones con aminoácidos polares y iónicos en la superficie de la proteína.
Mindmap
Keywords
💡Disolvente universal
💡Geometría molecular
💡Dipolo
💡Puentes de hidrógeno
💡Iones
💡Estado sólido
💡Polimorfismo
💡Tensión superficial
💡Capacidad calorífica
💡Hidratación de proteínas
Highlights
El agua es conocida como el disolvente universal debido a su capacidad para disolver una gran cantidad de solutos, excepto los lípidos.
Las propiedades del agua están determinadas por la geometría de su molécula, con un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno, formando un ángulo de 104,5°.
La molécula de agua tiene una carga parcial positiva en los átomos de hidrógeno y una carga parcial negativa en el átomo de oxígeno, lo que la hace un dipolo.
El agua no puede disolver grasas o lípidos debido a su neutralidad eléctrica.
Los puentes de hidrógeno se forman entre el hidrógeno parcialmente positivo de una molécula de agua y el oxígeno parcialmente negativo de otra.
La energía asociada a la formación o ruptura de un puente de hidrógeno es de 5 kcal/mol, lo que es aproximadamente un 5% de la energía de un enlace químico covalente.
Los puentes de hidrógeno son interacciones débiles y pueden romperse o formarse con frecuencia, con un tiempo de vida promedio de 10 billonésimas de segundo.
Cuando se disuelve un soluto en agua, como el cloruro de sodio, los iones se separan y se orientan hacia las cargas opuestas de la molécula de agua.
El agua en estado sólido, como el hielo, muestra un polimorfismo del estado sólido, con diferentes formas cristalinas que dependen de la presión y temperatura.
En el hielo, las moléculas de agua forman una red rígida a través de enlaces de hidrógeno permanentes.
La tensión superficial del agua, de 72 mN/m a 25°C, permite a los insectos caminar sobre el agua y afecta la formación de olas.
La capacidad calorífica del agua es la cantidad de energía en calor necesaria para aumentar la temperatura de una sustancia en 1°C.
La energía añadida al agua no se manifiesta directamente en el movimiento de las moléculas sino en la deformación y ruptura de los enlaces de hidrógeno.
La hidratación de las proteínas por el agua estabiliza la estructura proteica mediante interacciones con aminoácidos polares e iónicos.
Los aminoácidos hidrófilos y hidrófobos en las proteínas tienen roles distintos en la hidratación y el plegamiento de la proteína.
Esta intervención proporciona una explicación detallada de las propiedades físicas y químicas del agua y su importancia en la vida.
Transcripts
Hola Qué tal en esta intervención se va
a estudiar la fisicoquímica del agua a
manera de
contenido vamos a mencionar Por qué el
agua es un disolvente universal vamos a
ver cómo se forman los puentes de
hidrógeno vamos a ver cómo se disuelven
los iones en el agua vamos a ver cómo se
organizan las moléculas de agua en
estado Sólido y vamos a a mencionar
algunas propiedades del agua empecemos
con este nombre particular que se le da
al agua que es el disolvente universal
este nombre se le da al agua porque
tiene la capacidad de disolver una gran
cantidad de solutos a excepción de los
lípidos ahorita vamos a ver Por qué las
propiedades del agua están determinadas
por la geometría de su molécula se puede
ver en el inciso c como un átomo de
oxígeno está unido a dos átomos de
hidrógeno y por la naturaleza de los
átomos que la forman los dos átomos de
hidrógeno se encuentran Unidos a un
átomo de oxígeno como ya mencionaba
ambos del mismo lado ambos átomos de
hidrógeno dándole a la molécula una
forma en B esos átomos de hidrógeno se
van a unir al átomo de oxígeno formando
un ángulo de 104
4.5 gr esto como se puede ver en la
imagen del inciso c forma un dipolo que
en un lado hay una carga parcial
positiva y en otro lado hay una carga
parcial negativa en el inciso B Se puede
ver que la carga parcial positiva
orientada hacia los átomos de hidrógeno
tiene una coloración verde y la carga
parcial
negativa orientada hacia el oxígeno
tiene una coloración Lila esta capacidad
de la molécula de agua de ser un dipolo
es lo que va a permitir disolver
cualquier soluto posible a excepción de
las grasas como ya se mencionó que estas
son eléctricamente neutras el agua no
puede disolver a las grasas o lípidos
pero si a cualquier otra
luto que no tenga esta característica de
ser eléctricamente
neutra Cómo se forman los puentes de
hidrógeno los puentes de hidrógeno se
van a formar porque el hidrógeno de una
molécula de agua que es el
parcialmente positivo va a ser un puente
con el oxígeno de otra molécula de agua
que es
parcialmente negativo así como se puede
ver en la imagen del inciso a va a haber
una distancia entre un átomo entre el
átomo de oxígeno de una molécula y y el
átomo de oxígeno de la otra molécula de
agua de 2.9 amst esto propicia que se
pueda formar el puente de hidrógeno la
energía asociada a la formación o
ruptura de este puente de hidrógeno
individual va a ser de 5 kcalorías por
mol lo cual equivale a aproximadamente
un 5% de la energía de un enlace químico
de tipo covalente hay que recordar que
el en covalente es un enlace muy fuerte
los enlaces de hidrógeno van a ha
interacciones de tipo débil Eso quiere
decir que estos enlaces se pueden romper
o formar con mucha frecuencia de hecho
el tiempo de vida promedio va a ser de
10 billonésima
por
segundo Cómo se disuelven los solutos en
el agua aquí tenemos un cubo de cloruro
de sodio o sal el cloruro de sodio está
formado por el ion cloro con carga
negativa conocido como anón y el ion
sodio con carga positiva conocido como
cation cuando se agrega sal al agua el
agua va a separar a estos dos iones y
los hidrógenos de la molécula de agua
van a estar orientados hacia el cloro
que tiene carga negativa y y los
oxígenos de la molécula de agua van a
estar orientados hacia el sodio que
tiene carga positiva de esta forma se
van a disolver todos los solutos
posibles el agua en estado sólido cuando
el agua está en estado sólido las
moléculas van a carecer de movimientos
de traslación y rotación el agua es
capaz de agregarse formando puentes de
hidrógeno permanentes van a existir 11
formas cristalina o fases sólidas
diferentes para el agua estas van a
diferir por la manera particular como
las moléculas empaquetan en el espacio
para formar un sólido a esto se le va a
llamar
polimorfismo del Estado sólido cada
estado puede formarse en cierto
intervalo de presión y temperatura aquí
en la tierra Por ejemplo tenemos la fase
hielo que va a permitir que estos
enlaces de hidrógeno se formen de una
forma particular así como se puede ver
en la imagen vemos que dos átomos de
oxígeno están Unidos a cada átomo de
hidrógeno en la molécula de agua y esto
forma una red que va a estar rígida como
ya se mencionó no va a haber traslación
ni
rotación el agua va a tener algunas
propiedades Como por ejemplo la tensión
superficial características térmicas y
solvatación de
proteína la tensión superficial la
energía de los puentes de hidrógeno
crean la tensión superficial en el agua
y a 25 grc va a ser de 72 mn por metro
Esto va a tener unas consecuencias por
ejemplo va a permitir a los insectos
caminar sobre cuerpos de agua también la
tensión superficial va a hacer que el
agua se comporte como un todo y las
corrientes de aire van a permitir
que se formen las olas en los cuerpos de
agua con respecto a la capacidad
calorífica la cantidad de energía en
forma de calor que se requiere para
Elevar en 1 grado centígrado la
temperatura de una sustancia a esto se
le conoce como capacidad calorífica
cuando a un cuerpo de agua se le añade
energía en forma de calor y esta la
absorbe una parte de esta energía no se
manifiesta directamente en los
movimientos de las moléculas sino en la
deformación y ruptura de los enlaces de
hidrógeno Qué quiere decir esto que
cuando se agrega energía a la molécula
de agua luego luego no se expresa esto
en que el aumente la temperatura del
agua sucede todo lo contrario esta
energía se usa para romper los enlaces
de hidrógeno
Luego si se sigue absorbiendo
calor va a aumentar la temperatura Pero
tiene que pasar cierto tiempo
otra
característica va a ser la hidratación
de las proteínas el agua puede
estabilizar la estructura proteica dice
mediante interacciones con los
aminoácidos polares y iónicos con los
que tiene contacto en la superficie de
la proteína aquí por ejemplo vemos a la
proteína está en color azul hay
aminoácidos que van a ser hidrófilos
afines al agua y hay amo ácidos que van
a ser hidrófobos Van a repeler el agua
los aminoácidos que son hidrófobos van a
estar involucrados en el plegamiento de
la proteína debido a las características
físicoquímicas
que
experimentan con la molécula de agua
okay por esta intervención es todo
Espero que me haya explicado y sea de
provecho hasta luego
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