EL AGUA: Propiedades químicas, físicas y biológicas
Summary
TLDREl agua es una sustancia vital compuesta por oxígeno y hidrógeno, con una estructura única que le permite formar puentes de hidrógeno, lo que influye en sus propiedades como solvente universal, su cohesión y capilaridad. Su densidad varía con la temperatura, siendo más densa a los 4°C, y su calor específico y calor de vaporización son altos, lo que la convierte en un excelente termorregulador. El agua es esencial para la vida, cumpliendo funciones como constitutiva, estructural, en bioquímica, transporte, termorregulación, disolvente biológico, hábitat y amortiguadora en los organismos.
Takeaways
- 🌍 El 97% del agua en la Tierra es salada, principalmente en océanos, mientras que el 3% restante es dulce y se encuentra en glaciares, ríos y lagos.
- 🔬 En 1781, Cavendish descubrió que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, y Lavoisier confirmó en 1783 que está compuesta de oxígeno y hidrógeno.
- 🔬 Gay Lussac y Humboldt en 1804 demostraron que el agua contiene dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
- 💧 La molécula de agua tiene una geometría no lineal con un ángulo de 104,45 grados entre los átomos de hidrógeno y una distancia promedio de 95,84 picómetros entre hidrógeno y oxígeno.
- ⚛️ El oxígeno en la molécula de agua es más electronegativo que el hidrógeno, creando una carga parcial negativa en el oxígeno y positiva en el hidrógeno, lo que da lugar a dipolos eléctricos.
- 🔗 Las moléculas de agua pueden formar puentes de hidrógeno, lo que les permite tener una estructura tetraédrica y una interacción electrostática fuerte.
- 🌱 El agua es un excelente solvente debido a su capacidad para formar puentes de hidrógeno, lo que permite que muchas sustancias disuelvan en ella.
- 🌡️ El agua tiene un alto índice específico de calor, lo que significa que requiere una gran cantidad de energía para cambiar su temperatura, lo que la hace un excelente regulator de temperatura.
- 💧 La cohesión y adhesión en el agua son altas, lo que le da propiedades como la tensión superficial y la capilaridad, que son fundamentales para la vida.
- 🌡️ El agua es menos densa en su estado sólido (hielo) que en su estado líquido, lo que permite que el hielo flote.
- 🌿 El agua es esencial para la vida, sirviendo como componente constituyente, estructural, en reacciones bioquímicas, transporte de sustancias, regulación térmica y como hábitat.
Q & A
¿Cuál es la proporción de agua salada y dulce en la Tierra?
-Aproximadamente el 97% del agua total de la Tierra es salada, ubicada en los océanos, mientras que el restante 3% es agua dulce, encontrada principalmente en glaciares, casquetes polares, depósitos subterráneos, lagos y ríos.
¿Quién descubrió que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento?
-En 1781, Henry Cavendish descubrió que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se había pensado desde la antigüedad.
¿Qué elementos componen el agua según Lavoisier?
-Antoine Lavoisier informó en 1783 que el agua está formada por oxígeno e hidrógeno.
¿Cuál es la relación de volumen de hidrógeno a oxígeno en el agua según Gay Lussac y Humboldt?
-Gay Lussac y Humboldt demostraron en 1804 que el agua contiene dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
¿Cómo se forman los enlaces en la molécula de agua?
-Los átomos de hidrógeno en la molécula de agua están unidos al átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes, donde el oxígeno comparte dos electrones con cada átomo de hidrógeno.
¿Cuál es la geometría de la molécula de agua y qué ángulo forman los hidrógenos?
-La molécula de agua adopta una geometría no lineal, donde los dos átomos de hidrógeno forman un ángulo de 104.45 grados entre sí.
¿Qué fenómeno ocurre cuando dos moléculas de agua se acercan y cómo se llama?
-Cuando dos moléculas de agua se acercan, ocurre una atracción electrostática entre el átomo de oxígeno de una molécula y un átomo de hidrógeno de la otra, lo que se denomina puente de hidrógeno.
¿Por qué se dice que el agua es un buen solvente y qué sustancias se disuelven fácilmente en ella?
-El agua es un buen solvente debido a la atracción electrostática entre los dipolos del agua y las cargas eléctricas de las sustancias. Las moléculas polares, las sales cristalinas, las moléculas con carga eléctrica y los grupos funcionales como alcoholes, aldehídos, cetonas, amino y carbóxilos, entre otros, se disuelven fácilmente en agua.
¿Qué características tienen las sustancias que no se combinan con el agua y cómo se llaman?
-Las sustancias que no se combinan con el agua son no polares y no forman puentes de hidrógeno con el agua. Estas sustancias se denominan hidrofóbicas.
¿Cuál es la temperatura a la que el agua alcanza su punto de congelación y ebullición?
-El agua alcanza su punto de congelación a los 0 grados Celsius y su punto de ebullición a los 100 grados Celsius.
¿Qué es el calor específico del agua y qué significa?
-El calor específico del agua es de una caloría por gramo en grados Celsius, lo que significa que se necesita una caloría para elevar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua, lo que indica que es difícil aumentar o disminuir la temperatura del agua.
¿Qué es la tensión superficial del agua y qué fenómeno demuestra?
-La tensión superficial del agua es el efecto físico que forma una especie de membrana elástica resistente en la capa superficial del agua en reposo. Este fenómeno permite que algunos objetos o insectos floten sobre la superficie del agua.
¿Cómo sube el agua a través de las raíces de una planta y qué fenómeno explica esto?
-El agua sube a través de las raíces de una planta gracias a la capilaridad, un fenómeno que se debe a la fuerza adhesiva entre las moléculas del vidrio y el agua, que es más fuerte que la fuerza cohesiva entre las moléculas de agua.
¿Por qué es el hielo menos denso que el agua?
-El hielo es menos denso que el agua porque en su estado sólido, las moléculas de agua están fuertemente unidas y adoptan formas hexagonales, dejando huecos no ocupados por moléculas sueltas, lo que resulta en un volumen menor de masa en un mismo volumen que el agua líquida.
Outlines
🌊 Agua: Compuestos y Propiedades
El primer párrafo explica que aproximadamente el 97% del agua en la Tierra es salada y se encuentra en los océanos, mientras que el restante 3% es dulce y se encuentra en glaciares, depósitos subterráneos, lagos y ríos. Cavendish descubrió que el agua es compuesta y no un elemento, y Lavoisier confirmó que está formada por oxígeno y hidrógeno. Gay Lussac y Humboldt mostraron que hay dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno. Además, se describe la estructura molecular de agua, cómo los átomos de hidrógeno están unidos al átomo de oxígeno por enlaces covalentes, y cómo la molécula de agua tiene una geometría no lineal y un ángulo de 104,45 grados entre los hidrógenos. La diferencia de electronegatividad crea una carga parcial negativa en el oxígeno y positiva en los hidrógenos, formando dipolos eléctricos que permiten la formación de puentes de hidrógeno entre moléculas de agua, lo que da origen a una estructura tetraédrica y una alta capacidad de enlace, aunque los puentes de hidrógeno son mucho más débiles que los enlaces covalentes.
💧 Propiedades Físicas y Químicas del Agua
El segundo párrafo se enfoca en las propiedades físicas y químicas del agua. Se menciona que el agua puede ser inodor y insípida, y que puede estar en tres estados de agregación: sólido, líquido y gasoso. Se describe el comportamiento del agua en su estado sólido, donde las partículas están estrechamente ligadas y permite que el hielo mantenga su forma. En su estado líquido, el agua adopta la forma del recipiente, y en su estado gaseoso, las moléculas están separadas y desordenadas. Se destaca que el agua tiene dos puntos de temperatura estables de congelación y ebullición, y un alto índice específico de calor, lo que significa que requiere una cantidad de calor para cambiar su temperatura. Además, se discuten la cohesión y la adhesión del agua, la tensión superficial y la capilaridad, y cómo estas propiedades afectan la vida y el comportamiento del agua en diferentes contextos.
🌱 Importancia del Agua en la Vida y la Bioquímica
El tercer párrafo destaca la importancia del agua para la vida y su papel en la bioquímica. El agua es esencial para la supervivencia de la mayoría de las formas de vida y cumple múltiples funciones en los seres vivos, como ser una molécula constitutiva, dar volumen a las células, actuar como esqueleto hidrostático y participar en reacciones bioquímicas del metabolismo. También se menciona su papel en el transporte de sustancias dentro del organismo y su función como disolvente biológico, donde el agua disocia compuestos iónicos y establece enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares. Además, el agua sirve como hábitat para muchas especies y tiene un papel mecánico como amortiguadora en las articulaciones de los animales vertebrados.
Mindmap
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💡agua salada
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💡geometría molecular
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Highlights
Aproximadamente 97% del agua total de la Tierra es salada y se localiza en los océanos; el restante 3% es agua dulce concentrada en glaciares, casquetes polares, depósitos subterráneos, lagos y ríos.
Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se pensaba desde la antigüedad.
Lavoisier dio a conocer en 1783 que el agua estaba formada por oxígeno e hidrógeno.
Gay-Lussac y Humboldt demostraron en 1804 que el agua contiene dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
En la molécula de agua, los átomos de hidrógeno están unidos al de oxígeno mediante enlaces covalentes, formando un ángulo de 104.45 grados entre sí.
El oxígeno, al tener mayor electronegatividad, atrae más los electrones de los enlaces covalentes, creando una carga parcialmente negativa en el oxígeno y positiva en los hidrógenos.
El agua líquida es tanto fluida como altamente enlazada con puentes de hidrógeno, los cuales se forman y deshacen rápidamente.
El agua es un solvente universal, capaz de disolver moléculas polares, sales cristalinas y moléculas con carga eléctrica.
Las sustancias que se mezclan bien con el agua se denominan hidrofílicas, mientras que las no polares que no se combinan con agua son hidrofóbicas.
El agua es inodora, insípida e incolora, y se encuentra en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
El agua alcanza su punto de congelación a los 0 grados Celsius y su punto de ebullición a los 100 grados Celsius.
El agua tiene una elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas, lo que explica su alta tensión superficial y el fenómeno de capilaridad.
La densidad del agua es de 1000 gramos por litro y alcanza su densidad máxima a los 4 grados Celsius.
El agua es esencial para la supervivencia de prácticamente todas las formas conocidas de vida, constituyendo entre el 70% y el 90% de la masa de los organismos.
El agua actúa como un excelente termorregulador, ayudando a mantener constantes las temperaturas internas de los seres vivos.
El agua es un hábitat para muchas especies y también desempeña una función mecánica amortiguadora en las articulaciones de los vertebrados, evitando el contacto entre los huesos.
Transcripts
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aproximadamente 97% del agua total de la
tierra es salada y se localiza en los
océanos el restante 3% es agua dulce y
se concentra en glaciares casquetes
polares depósitos subterráneos lagos y
ríos principalmente
en 1781 cavendish descubrió que el agua
es una sustancia compuesta y no un
elemento como se había pensado desde la
antigüedad
lavoisier dio a conocer estos resultados
en 1783 e hizo saber que el agua estaba
formada por oxígeno e hidrógeno en 1804
gay lussac y humboldt demostraron que el
agua contenía dos volúmenes de hidrógeno
por cada volumen de oxígeno ahora se
sabe además que en la molécula de agua
los átomos de hidrógeno se hallan unidos
al de oxígeno mediante enlaces
covalentes el oxígeno comparte dos
electrones con cada átomo de hidrógeno
la molécula de agua adopta una geometría
no lineal en donde los dos átomos de
hidrógeno forman un ángulo de 104 punto
45 grados entre sí y la distancia inter
atómica promedio
entre el hidrógeno y el oxígeno es de 95
puntos 84 pm debido a que el oxígeno
posee mayor electro negatividad que el
hidrógeno atrae más hacia sí los
electrones de ambos enlaces covalentes
de manera que alrededor del átomo de
oxígeno se concentra la mayor densidad
electrónica y adquiere una carga
parcialmente negativa en cambio cerca de
los hidrógenos la densidad electrónica
es menor por lo que adquieren una carga
parcialmente positiva estableciéndose
así dipolos eléctricos
al acercarse dos moléculas de agua se
presenta una atracción electrostática
entre el átomo de oxígeno de una
molécula y un átomo de hidrógeno de la
otra a la unión electrostática entre dos
moléculas mediada por un átomo de
hidrógeno se le denomina puente de
hidrógeno cada molécula de agua puede
formar cuatro puentes de hidrógeno con
otras tantas moléculas de agua lo cual
da origen a una estructura tetra hedrick
a los enlaces por puentes de hidrógeno
son 20 veces más débiles que los
covalentes por tanto en el agua líquida
los puentes de hidrógeno se forman y
deshacen con mucha rapidez
en consecuencia el agua líquida es tanto
fluida como altamente enlazada con
fuentes de hidrógeno
el agua es un buen solvente y con
frecuencia se le denomina solvente
universal las moléculas polares las
sales cristalinas las moléculas con
carga eléctrica
los grupos funcionales alcohol aldehído
cetona amino car box y los esther y
otros se disuelven fácilmente en agua
por la atracción electrostática entre
los dipolos del agua y las cargas
eléctricas estas sustancias que se
mezclan y disuelven bien en agua se
denominan hidrofílicas las moléculas
constituidas solamente por carbono e
hidrógeno se denominan hidrocarburos son
no polares y no forman puentes de
hidrógeno con el agua sino con otras
moléculas no polares las sustancias que
no se combinan con el agua se denominan
hidrofóbicas
y
1 el agua es inodora e insípida e
incolora y se puede hallar en tres
estados de agregación sólido líquido y
gaseoso en su fase sólida las partículas
se encuentran estrechamente ligadas unas
a otras de ahí que por ejemplo un cubo
de hielo pueda mantener su forma durante
cierto tiempo independientemente de
donde sea sumergido en su fase líquida
las moléculas se separan lo cual hace
que el agua adopte la forma del
recipiente que la contiene en su fase
gaseosa las moléculas se encuentran
totalmente separadas y desordenadas lo
que origina que el agua se convierta en
gas o vapor de agua
dos marcadores de temperatura estables
el agua alcanza su punto de congelación
a los cero grados celsius y su punto de
ebullición a los 100 grados
alto índice específico de calor el calor
específico del agua es de una caloría
por gramo en grados celsius lo que
significa que necesita una caloría para
elevar en un grados celsius la
temperatura de un gramo de agua
este valor indica que elevar la
temperatura del agua en un grados
celsius
es difícil pero también enfriarla por lo
que se le considera un excelente
termorregulador 4 elevada fuerza de
cohesión entre sus moléculas esto
explica que el agua sea un líquido
incomprensible que tenga una alta
tensión superficial y que se produzca el
fenómeno de capilaridad
el agua es prácticamente incomprensible
es decir la cantidad de volumen y la
cantidad de masa permanecen virtualmente
iguales a un bajo presión
ve la atención superficial es el efecto
físico que forma una especie de membrana
elástica resistente en la capa
superficial del agua que se encuentra en
reposo las moléculas internas de un
líquido experimentan la atracción de las
moléculas vecinas en todas las
direcciones posibles mientras que las
moléculas superficiales son atraídas
solo por las moléculas que se encuentran
bajo ellas oa su lado esta fuerza neta
en las moléculas superficiales hace que
la capa de la superficie se comprima
levemente tensionando la y haciéndola
muy resistente lo que permite que
algunos objetos o insectos floten sobre
la superficie
se respecto de la capilaridad cuando un
capilar se introduce en un recipiente
con agua ésta asciende por la luz del
capilar pues la fuerza adhesiva entre
las moléculas del vidrio y el agua es
más fuerte que la fuerza cohesiva entre
las moléculas de agua en un recipiente
la capilaridad explica en parte como el
agua sube a una planta a través de sus
raíces 5 densidad la densidad es el peso
contenido en un volumen es decir
densidad es igual a masa sobre volumen y
se expresa en gramos sobre el litro la
densidad del agua es de 1000 gramos
sobre el litro aumenta a medida que
disminuye la temperatura y alcanza su
densidad máxima a los 4 grados celsius
6 elevado calor de vaporización para que
el agua pase del líquido a gas es
necesario romper todos los enlaces de
hidrógeno 7 mayor densidad en estado
líquido que en estado sólido en estado
sólido las moléculas de agua se
encuentran fuertemente unidas entre sí y
adoptan las formas hexagonales
características de los cristales de
hielo en este estado los huecos no están
ocupados por moléculas sueltas de manera
que la masa de hielo que hay en un
determinado volumen es menor que la que
habría de agua líquida en ese mismo
volumen por esta razón el hielo es menos
denso que el agua
el agua es imprescindible para la
supervivencia de prácticamente todas las
formas conocidas de vida las funciones
del agua en los seres vivos son uno
constitutiva el agua es la molécula más
común en los seres vivos la masa de la
mayoría de los organismos contiene entre
70 y 90% de agua 2 estructural la
elevada cohesión de las moléculas
permite al agua dar volumen a las
células de urgencia a las plantas e
incluso actuar como esqueleto
hidrostático en algunos animales
invertebrados 3 bioquímica del agua es
el medio en el que se realizan la mayor
parte de las reacciones bioquímicas del
metabolismo en ocasiones además
interviene de forma activa en la
reacción
como en el caso de la hidrólisis
4 transporte el agua participa como
vehículo en el transporte de sustancias
en el interior del organismo y en el
intercambio con el medio ambiente
5 termorregulación el elevado calor
específico del agua permite mantener
constantes la temperatura interna de los
seres vivos 6 disolvente biológico
además de disociar compuestos iónicos el
agua actúa como disolvente mediante el
establecimiento de enlaces de hidrógeno
con otras moléculas que contienen grupos
funcionales polares como alcoholes
aldehídos o cetonas provocando su
dispersión o disolución 7 hábitat el
agua es el hábitat de muchas especies
8 función mecánica amortiguadora en ser
un líquido incomprensible permite al
agua ejercer esta función en las
articulaciones de los animales
vertebrados lo que evita el contacto
entre los huesos
[Música]
él
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