EL AGUA: características químicas, físicas y biológicas
Summary
TLDREl 97% del agua en la Tierra es salada, encontrada en océanos, mientras que el 3% dulce se halla en glaciares, lagos y ríos. Descubierto en 1781, el agua es compuesta de oxígeno y hidrógeno, con una estructura no lineal y enlaces covalentes. Su molécula forma puentes de hidrógeno, creando una red tetraédrica. El agua es un solvente universal, capaz de disolver sustancias hidrofílicas y esencial para la vida, con propiedades como su densidad, calor de vaporización y su rol como disolvente biológico y amortiguadora en organismos vivos.
Takeaways
- 🌊 El 97% del agua en la Tierra es salada y se encuentra en los océanos, mientras que el 3% restante es dulce y se encuentra en glaciares, depósitos subterráneos, lagos y ríos.
- 🔬 En 1781, Cavendish descubrió que el agua es una sustancia compuesta, y en 1804 Gay Lussac y Humboldt demostraron que está formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
- 💧 La molécula de agua tiene una estructura no lineal, con un ángulo de 104,45 grados entre los dos átomos de hidrógeno y una distancia interatómica promedio de 95,84 picómetros.
- ⚡ El oxígeno en la molécula de agua tiene una carga parcialmente negativa debido a su mayor electronegatividad, lo que crea dipolos eléctricos en la molécula.
- 🔗 Las moléculas de agua pueden formar puentes de hidrógeno, lo que les permite tener una estructura tetraédrica y una alta capacidad de enlace.
- 🧪 El agua es un excelente solvente debido a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno con moléculas polares y grupos funcionales polares.
- 🚫 Las sustancias no polares, como los hidrocarburos, no se disuelven en agua y se consideran hidrofóbicas.
- 🌡 El agua tiene propiedades físicas únicas, como ser inodora, insípida, y tener tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
- 🔥 El calor específico del agua es de una caloría por gramo en grados Celsius, lo que la hace un excelente termorregulador.
- 💦 La fuerza de cohesión entre las moléculas de agua es alta, lo que le da una tensión superficial y capacidades de capilaridad.
- 🧊 El agua tiene una densidad de 1000 gramos por litro, y su densidad máxima es a los 4 grados Celsius, siendo menos densa en su estado sólido que en su estado líquido.
Q & A
¿Cuál es la proporción de agua dulce en comparación con el agua total en la Tierra?
-Aproximadamente el 3% del agua total en la Tierra es agua dulce, mientras que el 97% restante es agua salada, ubicada principalmente en los océanos.
¿Qué descubrió Cavendish en 1781 sobre la composición del agua?
-Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se había pensado hasta entonces.
¿Cuáles son los componentes principales de la molécula de agua?
-La molécula de agua está formada por oxígeno y hidrógeno.
¿Cómo se relacionan los volúmenes de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua?
-En la molécula de agua, hay dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
¿Qué tipo de enlaces unen los átomos de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua?
-Los átomos de hidrógeno están unidos al átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes.
¿Cuál es la geometría de la molécula de agua y cuál es el ángulo formado por los átomos de hidrógeno?
-La molécula de agua adopta una geometría no lineal, donde los dos átomos de hidrógeno forman un ángulo de 104.45 grados entre sí.
¿Por qué se forman dipolos eléctricos en la molécula de agua?
-Se forman dipolos eléctricos en la molécula de agua debido a que el oxígeno tiene una mayor electronegatividad que el hidrógeno, lo que atrae más hacia sí los electrones de los enlaces covalentes, creando una carga parcialmente negativa en el oxígeno y una carga parcialmente positiva en los hidrógenos.
¿Qué son los puentes de hidrógeno y cómo afectan la estructura de la molécula de agua?
-Los puentes de hidrógeno son enlaces electrostáticos entre moléculas de agua, donde un átomo de hidrógeno de una molécula se une a un átomo de oxígeno de otra molécula. Estas uniones dan origen a una estructura tetraédrica y son responsables de la cohesión entre las moléculas de agua.
¿Por qué el agua es considerado un buen solvente universal?
-El agua es un buen solvente universal porque las moléculas polares, las sales cristalinas, las moléculas con carga eléctrica y los grupos funcionales polares se disuelven fácilmente en ella debido a la atracción electrostática entre los depolos del agua y las cargas eléctricas de estas sustancias.
¿Cuáles son las propiedades físicas del agua que hacen que sea un excelente termorregulador?
-El alto índice específico de calor del agua, que es de una caloría por gramo en grados celsius, significa que requiere una cantidad significativa de calor para elevar su temperatura, lo que la hace un excelente termorregulador.
¿Qué es la cohesión y cómo afecta las propiedades del agua?
-La cohesión es la fuerza que une las moléculas del agua entre sí, lo que le da a este líquido una alta tensión superficial y hace que sea incompressible, lo que explica fenómenos como la capilaridad y la flotación de algunos objetos sobre el agua.
¿Por qué el agua tiene una densidad máxima a los 4 grados Celsius y cómo afecta esto a su comportamiento en el estado sólido?
-El agua alcanza su densidad máxima a los 4 grados Celsius porque, a medida que se enfría, las moléculas se organizan en una estructura hexagonal más compacta. Esto significa que el hielo, que es el estado sólido del agua, es menos denso que el agua líquida, lo que le permite flotar sobre ella.
¿Cuál es la importancia del agua para la vida y cuáles son algunas de sus funciones en los seres vivos?
-El agua es esencial para la supervivencia de la vida, ya que actúa como constituyente, estructural, en la bioquímica de las reacciones del metabolismo, en el transporte de sustancias dentro del organismo, en la termorregulación, como disolvente biológico, como hábitat para muchas especies y como amortiguadora en las articulaciones de los animales vertebrados.
Outlines
🌊 Agua: Compuesto y Propiedades
El agua compuesta de oxígeno y hidrógeno, descubierto en 1781 por Cavendish, es una sustancia fundamental en la Tierra. Aproximadamente el 97% del agua total está en océanos, mientras que el 3% restante se encuentra en glaciares, depósitos subterráneos, lagos y ríos. La molécula de agua tiene una geometría no lineal con un ángulo de 104.45 grados entre los átomos de hidrógeno y una distancia interatómica promedio de 95.84 picómetros. Los átomos de hidrógeno y oxígeno forman enlaces covalentes, y debido a la mayor electronegatividad del oxígeno, se establecen cargas parcialmente negativas y positivas, lo que resulta en dipolos eléctricos y atracción electrostática entre moléculas. El agua es conocida como un buen solvente debido a su capacidad para disolver sustancias polares y con carga eléctrica, mientras que las sustancias no polares, como los hidrocarburos, no se disuelven fácilmente. Además, las propiedades físicas del agua como su estado de agregación, calor específico, fuerza de cohesión y densidad son destacadas.
🌡 Propiedades Físicas y Bioquímicas del Agua
El agua es caracterizada por su inodoridad, insipidez y ausencia de color, y puede existir en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Su punto de congelación es de 0 grados Celsius y su punto de ebullición es de 100 grados Celsius. El calor específico del agua es de una caloría por gramo en grados Celsius, lo que la hace un excelente termorregulador. La fuerza de cohesión entre las moléculas de agua es alta, lo que explica su comportamiento como líquido incomprensible y la presencia de fenómenos como la capilaridad. La densidad del agua es de 1000 gramos por litro y aumenta conforme disminuye la temperatura, alcanzando su densidad máxima a los 4 grados Celsius. El calor de vaporización del agua es elevado, lo que requiere romper todos los enlaces de hidrógeno para pasar del estado líquido al gas. Además, en su estado sólido, las moléculas de agua forman estructuras hexagonales y el hielo es menos denso que el agua líquida. El agua es esencial para la vida, sirviendo como constituyente, estructural, medio para reacciones bioquímicas, vehículo de transporte de sustancias y disolvente biológico.
🐢 Agua: Hábitat y Función Mecánica
El agua no solo es un componente vital para la vida, sino también el hábitat de muchas especies. Además, su propiedad de ser un líquido incomprensible le permite desempeñar una función mecánica importante, especialmente en las articulaciones de los animales vertebrados. Actúa como amortiguadora, evitando el contacto directo entre los huesos y proporcionando un entorno propicio para el movimiento y la protección de las articulaciones. Esta función es fundamental para la vida y la salud de los seres vivos que dependen del agua como hábitat y para su movilidad.
Mindmap
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💡densidad
💡calor de vaporización
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Highlights
El 97% del agua total de la Tierra es salada y se encuentra en los océanos.
El 3% restante de agua dulce se concentra en glaciares, casquetes polares, depósitos subterráneos, lagos y ríos.
Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento.
En 1783, Cavendish reveló que el agua está formada por oxígeno y hidrógeno.
En 1804, Gay Lussac y Humboldt demostraron que el agua contiene dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
La molécula de agua tiene átomos de hidrógeno unidos al de oxígeno mediante enlaces covalentes.
El ángulo entre los átomos de hidrógeno en la molécula de agua es de 104,45 grados.
La distancia interatómica promedio entre hidrógeno y oxígeno es de 95,84 pm.
El oxígeno tiene mayor electronegatividad que el hidrógeno, lo que genera cargas parcialmente negativas y positivas en la molécula de agua.
Las moléculas de agua pueden formar cuatro puentes de hidrógeno con otras moléculas.
Los puentes de hidrógeno son 20 veces más débiles que los enlaces covalentes.
El agua líquida es fluida y altamente enlazada con puentes de hidrógeno que se forman y deshacen rápidamente.
El agua es un buen solvente y a menudo se le denomina solvente universal.
Las moléculas polares, las sales cristalinas y las moléculas con carga eléctrica se disuelven fácilmente en agua.
Las moléculas no polares, como los hidrocarburos, no forman puentes de hidrógeno con el agua y son hidrofóbicas.
El agua es inodora, insípida, incolora y puede estar en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
El agua alcanza su punto de congelación a 0 grados Celsius y su punto de ebullición a 100 grados Celsius.
El calor específico del agua es de una caloría por gramo en grados Celsius.
La fuerza de cohesión entre las moléculas de agua es alta, lo que explica su comportamiento como líquido incomprensible.
La densidad del agua es de 1000 gramos por litro y aumenta a medida que disminuye la temperatura.
El agua tiene un calor de vaporización elevado, lo que requiere romper todos los enlaces de hidrógeno para pasar del estado líquido a gas.
El hielo es menos denso que el agua debido a la forma hexagonal de sus cristales.
El agua es esencial para la supervivencia de la vida, actuando como constitutiva, estructural, en reacciones bioquímicas, transporte de sustancias, termorregulación, disolvente biológico y hábitat.
El agua también cumple una función mecánica como amortiguadora en las articulaciones de los animales vertebrados.
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 y descubrió que el
agua es una sustancia compuesta y no un
elemento como se había pensado desde la
antigüedad el agua se 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 fuente 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 te trae drica
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
puentes 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
se torna amino car box y lo esther y
otros se disuelven fácilmente en agua
por la atracción electrostática entre
los de polos 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
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
propiedades físicas del agua 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 3 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 grado 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 de la tensión
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 del
agua en el 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
en este estado los huecos no están
ocupados por moléculas sueltas de modo
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 y no
vertebrados
bioquímica el 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 su intercambio con el
medio ambiente
5 termorregulación el elevado calor
específico del agua permite mantener
constante 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 jose tonás provocando su
dispersión o disolución
7 hábitat el agua es el hábitat de
muchas especies y 8 función mecánica
amortiguadora el 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
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