La Química Del Agua, Propiedades y Reacciones Quimicas.

La Química del Agua La polaridad del agua El agua tene una esrucura molecular simple. Esá compuesa por un áomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Cada áomo de hidrógeno se encuenra unido covalenemene covalenemene al oxígeno por medio de un par de elecrones de enlace. El oxígeno tene además dos pares de elecrones no enlazanes. De esa manera exisen cuaro pares de elecrones rodeando al áomo de oxígeno: dos pares formando pare de los enlaces covalenes con los áomos de hidrógeno y dos pares no compartdos en el lado opueso. El oxígeno es un áomo elecronegatvo o amane de los elecrones! a diferencia del hidrógeno. El agua es una mol"cula polar# es decir! decir! exise en ella e lla una disri$ución irregular de la densidad elecrónica elecrónica.. %or esa razón razón!! el agua posee una carga carga parcial parcial negatva negatva & ' cerca del áomo áomo de oxíg oxígen eno o y una una car carga ga par parci cial al pos posit itva va &

' cerc cerca a de los los áo áomo moss de hid hidró róge geno no..

(na aracción elecrosátca enre la carga parcial positva cercana a los áomos de hidrógeno y la carga parcial negatva negatva cercana al oxígeno da lugar a un enlace por puene de hidrógeno! como se muesra en la )gura.

*a ha$ilidad de los iones y oras mol"culas para disolverse en el agua es de$ida a la polaridad de "sa +ltma. %or e,emplo! en la imagen inferior se muesra el cloruro sódico en su forma crisalina y disuelo en agua.

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-uchas oras propiedades +nicas del agua son de$idas a los puenes de hidrógeno. %or e,emplo! el hielo oa por/ue los puenes de hidrógeno mantenen a las mol"culas de agua más separadas en el agua sólida /ue en el agua lí/uida! donde hay un enlace de hidrógeno menos por cada mol"cula. *as propiedades 0sicas +nicas! incluyendo un alo calor de vaporización! una fuere ensión super)cial! un calor especí)co alo y el hecho de ser casi el disolvene universal! am$i"n son de$idas a la polaridad del agua y a su capacidad de formar enlaces por puenes de hidrógeno. El efeco hidrofó$ico! hidrofó$ico! o la exclusión de compuesos /ue contenen car$ono e hidrógeno &susancias no polares' es ora de las propiedades +nicas del agua causadas por los enlaces de hidrógeno. El efeco hidrofó$ico hidrofó$ico es partcularmene imporane en la formación de mem$ranas celulares. *a me,or descripción /ue puede darse de ese efeco es /ue el agua arrincona a las mol"culas no polares! maneni"ndolas ,unas.

Ácidos y Bases, Ionización del Agua



*os ácidos ceden 12.



*as $ases acepan 12.

3e de)ne el p1 de una disolución como el logarimo negatvo negatvo de la concenración de iones de hidrógeno. 

4 p1 5.6 la disolución es neura.



4 un p1 menor &789' la disolución es ácida.

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=u" es el agua? -ol"cula De 4gua El agua es una su$sancia muy imporane! (na gran pare del cuerpo de un organismo esa formado por agua. >%ero /u" es exacamene el agua? Denro del cuerpo de un ser humano hay un es/ueleo! /ue hace nuesro cuerpo sólido y se cerciora de /ue nosoros podemos sosenernos en pie sin desplomarnos. El agua es am$i"n una clase de es/ueleo. Consise en par@culas min+sculas! los áomos. Auso como odas oras su$sancias en la terra. (no de esos áomos se llama hidrógeno y el oro se llama oxígeno. Como used sa$e pro$a$lemene el aire /ue respiramos am$i"n contene oxígeno. (na par@cula de agua es llamada mol"cula. Cuando muchas mol"culas de agua se derrien podemos ver esa agua! $e$erla o usarla por e ,emplo para trar de la ciserna.

>Cómo se forma una mol"cula de agua? (na mol"cula de agua consise consise en res áomos diferenes# diferenes# un áomo de hidrógeno y dos áomos de oxígeno! /ue son enlazados ,unos como pe/ueBos imanes. *os áomos consisen en la maeria! /ue tenen un n+cleo en el cenro. *a diferencia enre los áomos es expresada por n+meros aómicos. El n+mero aómico de un áomo depende del n+mero de proones en e l n+cleo del áomo. *os proones son par@culas pe/ueBas cargadas positvamene. positvamene. El hidrógeno tene un proón en el n+cleo y el oxígeno tene ocho. 1ay am$i"n par@culas sin carga en el n+cleo! llamados neurones. 4l lado de los proones y de los neurones! los áomos am$i"n consisen en elecrones cargados negatvamene! negatvamene! los cuales pueden ser enconrados en una nu$e de elecrones rodeando al n+cleo. El n+mero de elecrones en un áomo es igual al n+mero de proones en el n+cleo. *a aracción enre los proones y los elecrones es lo /ue mantene al áomo ,uno.

>Cuáno pesa una mol"cula de agua? El peso de una mol"cula es deerminado por las masas aómicas de los áomos /ue la constuyen. *a masa aómica de un áomo es deerminada por la suma del n+mero de proones y de neurones en el n+cleo! por/ue los elecrones apenas pesan cual/uier cosa. Cuando las masas aómicas de los áomos por separado se sa$en! uno simplemene tene /ue sumarlas! hallando la masa aómica oal de la mol"cula! expresada en gramos por mol. (n mol es una expresión del peso molecular de una mol"cula! derivado del peso de una mol"cula de hidrógeno! /ue es 7 mol. El hidrógeno tene una masa aómica relatva de 7 gmol y el e l oxígeno tene una masa aómica relatva de 79 g mol. El agua consise en un áomo de oxígeno y dos áomos de hidrógeno. Eso

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>En /u" esados &fases' puede el agua ser enconrada?

El agua exise en res esados: e sados: sólido! sólido! lí/uido y gaseoso. 4 una emperaura emperaura normal cerca de F o C es lí/uido! pero por de$a,o de 6 o C se congelará y se volverá hielo. El agua se puede enconrar en esado gaseoso so$re 766 o C! "se es el llamado puno de e$ullición del agua! en el cual esa comienza a evaporarse. evaporarse. El agua da lugar al gas y ese es e s inodoro e incoloro. Cómo de rápido el agua se evapora depende de la emperaura# si la emperaura es ala el agua se evaporará más prono.

>=u" sucede si el agua cam$ia de fase? *os cam$ios de lí/uido a sólido o a gas se llaman cam$ios de fases. Cuando una susancia al como el agua cam$ia de fase! su aspeco 0sico cam$ia! pero no sus propiedades /uímicas. Eso Eso es por/ue la esrucura /uímica sigue siendo igual! pero las mol"culas /ue la constuyen oarán un poco más separadas. En el esado sólido las mol"culas de agua esán $asane ,unas! pero en el esado lí/uido esán separadas un poco más. El agua llega a ser lí/uida como resulado de la dispersión de las mol"culas. Cuando el agua cam$ia de lí/uido gas las mol"culas se dispersan a+n más! esa es la razón por la /ue no podemos deecarla.

>%or /u" el hielo oa en el agua? Cuando las susancias se congelan! las mol"culas /ue la forman generalmene generalmene se acercan más. El agua tene una anormalidad a/uí: se congela por de$a,o de 6 o C! pero cuando las emperauras emperauras caen a ; o C! e l agua comienza a ampliarse y consecuenemene consecuenemene la densidad es más ala. *a densidad de una susancia signi)ca el peso en Gilogramos por mero c+$ico de dicha susancia. Cuando dos susancias se mezclan pero no se disuelven una en la ora! la susancia con la densidad más pe/ueBa oa en la ora susancia. En ese caso la susancia es hielo! de$ido a la densidad creciene del agua.

>%or /u" no son odas las susancias solu$les en agua? *a polaridad deermina si una susancia es solu$le en agua. (na susancia polar es una su$sancia /ue tene dos c lases de polos! como un imán. Cuando ora susancia es am$i"n polar los dos polos de las susancias se araen y consecuenemene las susancias se mezclan. (na susancia /ue se disuelve en agua.

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>=u" es un agua dura? Cuando el agua es referida como dura eso simplemene simplemene signi)ca! /ue contene más minerales /ue el agua ordinaria. Esos son especialmene minerales de calcio y magnesio. El grado de dureza es mayor cuano más calcio y magnesio hay disuelo. El magnesio y el calcio son iones positvamene cargados. De$ido a su presencia! oras susancias cargadas positvamene positvamene se disolverán menos fácil en aguas duras /ue en aguas /ue no conengan calcio y magnesio. Esa es la causa en realidad por la cual el ,a$ón no se disuelve en agua dura. >Cuáles son las caracerístcas 0sicas y /uímicas del agua? *as caracerístcas 0sicas de una susancia son las caracerístcas /ue tenen /ue ver con el aspeco de la susancia. *as caracerístcas /uímicas son las caracerístcas /ue se utlizan a menudo en /uímica! para raar el esado de una susancia. *as caracerístcas 0sicas y /uímicas pueden decirnos algo so$re el comporamieno de una susancia en cieras c ircunsancias. ircunsancias.

>=u" caracerístcas 0sicas y /uímicas hay? 1ay diversas caracerístcas 0sicas y /uímicas! las cuales son a menudo usadas alernatvamene . %odemos nom$rar las siguienes:  densidad. *a densidad del agua signi)ca el peso de ciera cantdad de agua. 3e expresa generalmene generalmene en Gilogramos por mero c+$ico &0sico' caracerístcas ermales. Eso Eso se re)ere a /ue le sucede al agua cuando se caliena# en /ue emperaura emperaura se conviere a esado gaseoso y esas clases de cosas &0sica' 8 conductvidad. Eso signi)ca /ue cantdad de elecricidad el agua puede conducir. conducir. 3e expresa en una magniud /uímica. &0sica' 8 a$sorción de luz. Esa es la cantdad de luz /ue ciera cantdad de agua puede a$sor$er en un ciero plazo de tempo &/uímico' 8 viscosidad. Eso signi)ca el syrupiness del agua y el /ue deermina la movilidad del agua. Cuando se aumena la emperaura! la viscosidad disminuye# eso signi)ca /ue el agua será menos móvil en emperauras más alas &0sicas' 8 el p1. El p1 tene su propia escala! funcionando para arri$a a partr la 7 a 7;. El p1 demuesra si una susancia es ácido &p1 789'! neuro &p1 5' o $ásico &p1 87;'. El n+mero de áomos de hidrógeno en la susancia deermina el p1. Cuano más áomos de hidrógeno una susancia conenga! conenga! más $a,o es el p1. (na susancia /ue contene muchos áomos del hidrógeno es ácida. %odemos medir el p1 sumergiendo un papel de color especial en la susancia! los colores muesran /ue p1 tene la susancia &produco /uímico' /uímico'

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*os áomos del hidrógeno se araen a oros áomos ales como áomos de oxígeno! por/ue por/ue los elecrones son a raídos más cerca al áomo de oxígeno! de$ido a su mayor aracción por los elecrones. Consecuenemene el áomo de oxígeno tene una carga parcial levemene negatva y los áomos del hidrógeno tenen una carga parcial levemene positva. *os áomos cargados levemene de forma positva del hidrógeno se araen enonces a los áomos de oxígeno cargados cargados levemene negatvos negatvos de ora mol"cula de agua. Esas fuerzas de la aracción se llaman enlaces de hidrógeno. *as fuerzas /ue sostenen dos mol"culas ,unas en un e nlace de hidrógeno son mucho más fueres /ue la fuerza enre las mol"culas de los hidrocar$uros. *a aracción enre el hidrógeno y los áomos de oxígeno da lugar a un puno de e$ullición mucho más alo del agua de lo /ue se espera$a para diversas mol"culas con la misma masa. *os enlaces del hidrógeno se pueden am$i"n formar enre los áomos del hidrógeno y del sulfuro o del nirógeno! @picamene grupos del 31 8 y de H18. En ese cuadro used puede ver lo /ue parecen los enlaces del hidrógeno en agua:

Enlaces del hidrógeno

¿Cómo se eapora el agua? %ara hacer /ue el agua se evapora! energía tene /ue ser agregada. *as mol"culas de agua en el agua a$sor$en esa energía individualmene. De$ido a esa a$sorción de la energía los enlaces de hidrógeno /ue conecan las mol"culas de agua unas con oras se romperán. *as mol"culas ahora esán en el esado gaseoso# eso se llama vapor de agua. El cam$io de fase de lí/uido a vapor se llama evaporación. Durane Durane la evaporación evaporación una mol"cula de agua a$sor$e calor laene.

¿Cu!les son las caracterís"cas caracterís"cas termales del agua? *as caracerístcas ermales de un lí/uido son las caracerístcas /ue tenen odos los lí/uidos para hacer raspaso "rmico a rav"s de "l. *as caracerístcas ermales se pueden dividir en dos tpos! e l calor especí)co y calor laene. El calor especí)co es la cantdad de calor por unidad de masa /ue es re/uerido para aumenar la emperaura emperaura de un lí/uido en un grado cen@grado. *a relación enre el calor y cam$io de emperaura emperaura es expresada generalmene generalmene por la relación próxima! donde el calor especí)co es represenado con la lera c.

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c  calor especí)co m  masa dJ  cam$io en la emperaura emperaura El calor especí)co de un lí/uido se expresa en Gilo ,ulios por Gilogramo! por grados cen@grados. El calor especí)co del agua es ;!7 GAGg I o C a 6 o C. El calor laene signi)ca la energía /ue es a$sor$ida por las mol"culas de agua! para evaporarse. evaporarse. Es el calor /ue se ocula en la mol"cula de agua y /ue se utliza! cuando el agua es calenada. Cuando el agua se enfría la energía se ocula denro de la mol"cula ora vez. El calor laene se expresa en Kilo ,ulios por Gilogramos &GAGg'. El calor laene del agua es F6 GAGg a presión normal y emperaura de 766 oC.

¿Cómo determinamos la solu#ilidad de un gas en agua? *a ley de 1enry deermina la solu$ilidad de un gas en ag ua. Esa ley relaciona la presión parcial de un gas con su fracción molar en la fase lí/uida! y declara así cuáno del gas se disuelve. 3eg+n cálculos de la ley de 1enry el oxígeno es más solu$le en agua /ue el nirógeno. *a ley de 1enry es descria como sigue: %1Ix En la /u" p es la presión parcial de un gas! 1 es una consane consane /ue es e s diferene para cada gas y x es la fracción molar del gas en la fase lí/uida. 4lgunos gases tenen una manera especí)ca de acuar cuando se disuelven. El dióxido de car$ono car$ono!! el ácido sulf+rico y varios agenes volátles! ales como el hidrógeno de cloro! se disuelven y se com$inan. 3u coe)ciene de solu$ilidad es mucho más alo /ue el de oros gases.

¿Cómo determinamos la solu#ilidad de los lí$uidos en el agua? *as mol"culas de agua son polares. *a solu$ilidad de un lí/uido esá deerminada por su polaridad. *as susancias %olares contenen a menudo los grupos L1 8 ! 318 y H18 . 3i más de esos grupos contene un lí/uido! más solu$le es en el agua. Eso es por/ue los grupos en cuestón pueden

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oxidane. oxidane. El oxígeno es originado generalmene durane ales reacciones. El agua puede am$i"n acuar como acepador de elecrones! elec rones! un oxidane. El tpo de reacción donde un compueso acepa elecrones se llama una reacción de reducción. (n e,emplo de una reacción redox de co$re &Cu' y de zinc &zn': Cu 2 &a/' 2 Mn&s' 88 N zn 2 &a/' 2 Cu&s' Cuando separamos esa reacción en dos porciones podemos ver la oxidación y la reducción de los elecrones &e 8 ' por separado: Mn&s' 8 N zn 2 2 O 8 &oxidación' Cu 2 &a/' 2 O 8 8 N Cu&s' &reducción' En esa reacción el zinc es un donane de elecrones# el cinc es el agene de reducción. El co$re es el agene /ue oxida! por/ue el co$re es el acepador de elecrones.