EL AGUA: Propiedades químicas, físicas y biológicas

Summary

El 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.