Saltar al contenido
Educándose En Línea

Propiedades del agua

Propiedades del agua

El agua tiene muchas propiedades realmente interesantes. ¿Por qué flota el hielo cuando la mayoría de los otros sólidos se hunden? ¿Por qué las ciudades costeras tienden a ser un poco más templadas que las del interior? ¿Cómo ayudan las camisas deportivas elegantes a eliminar el sudor tan rápido? Podemos hablar sobre estas preguntas en términos de enlaces de hidrógeno.

La unión de hidrógeno hace que el agua sea única

Propiedades del agua
Hemos aprendido que se pueden formar enlaces de hidrógeno entre átomos con una carga parcial. Entonces, si tengo un átomo aquí con una carga positiva parcial, y tengo un átomo aquí con una carga negativa parcial, puede formar un enlace de hidrógeno entre esos dos átomos, uniendo estas dos moléculas.

Como el agua es una molécula con átomos parcialmente cargados, el agua puede formar un enlace de hidrógeno con otras moléculas de agua. Y esta propiedad es lo que le da al agua muchos de sus atributos únicos que ayudan a hacer posible la vida.

Diagrama de un enlace de hidrógeno entre dos moléculas.

Diagrama de un enlace de hidrógeno entre dos moléculas
La primera pregunta que planteé fue ¿por qué flota el hielo cuando la mayoría de los otros sólidos se hunden? Si tengo una taza de agua aquí y voy a ponerle un cubito de hielo, va a flotar.

Sin embargo, si tuviera que tomar un pequeño grano de sal y pegarlo en la taza de agua, se hundiría inmediatamente en el fondo de la taza a pesar de que es mucho más pequeño que este cubo de hielo más grande.

Entonces, ¿por qué sucede eso? Bueno, de lo que tenemos que hablar para entender cómo funciona el cubo de hielo es algo llamado densidad. La densidad es una medida de la masa de un objeto por unidad de volumen. Esto nos dará una idea de cuánta masa, o cuánta materia, está ocupando el volumen dado.

En términos de la mayoría de los sólidos, el sólido tendrá más densidad que el líquido, en este caso, el agua. La cosa con más densidad se va a hundir; va a ir hacia el fondo. Las cosas con menos densidad van a flotar o subir en relación con el agua.

Propiedades del hielo y agua líquida

Propiedades del agua
Lo que es diferente sobre el hielo son los enlaces de hidrógeno. El agua puede formar enlaces de hidrógeno, y en estado líquido, estos enlaces se forman y rompen constantemente.

Ahora, vas a tener múltiples enlaces de hidrógeno formados entre diferentes moléculas y debido a que se están formando y rompiendo constantemente, eso le da al agua su naturaleza más fluida. A medida que baja la temperatura del agua líquida, comenzará a formar hielo.

Lo que va a suceder es que las moléculas de agua estarán más ordenadas porque cada enlace de hidrógeno que se pueda formar se formará. Como todos estos enlaces de hidrógeno se forman al mismo tiempo, las moléculas de agua se vuelven más ordenadas; Están formando una estructura cristalina.

Estructura cristalina

Propiedades del agua
Debido a este enlace, las moléculas de agua están en esta estructura rígida, y esta estructura rígida las mantiene más separadas de lo que estarían si hubieran estado en estado líquido.

Debido a que se mantienen separados, están ocupando más volumen, y porque están ocupando más volumen, si recordamos nuestra fórmula de densidad, dijimos que la densidad era igual a la masa dividida por el volumen, si he aumentado el volumen, pero mantuvo la masa igual (porque hemos aumentado este volumen aquí) la densidad general ha disminuido porque el denominador ha aumentado pero el numerador se ha mantenido igual. Entonces, debido a que esta densidad es menor, el hielo flotará en el agua.

Estados de la materia y calor específico

Propiedades del agua
Otra pregunta que planteé al comienzo de la lección fue por qué las ciudades costeras son más templadas que las ciudades del interior en general. Para responder a esta pregunta, tenemos que pensar en otro aspecto del agua.

Se necesita una cierta cantidad de energía para cambiar los estados físicos de la materia. Entonces, por ejemplo, aquí podemos hablar de hielo. Sabemos que se necesita una cierta cantidad de energía para derretir ese hielo y convertirlo en agua.

Del mismo modo, se necesita una cierta cantidad de energía, nuevamente, que debes agregar al agua para poder hervirla y convertirla en vapor. Ahora, esto es cierto para todas las sustancias, pero lo que es diferente, una vez más, sobre el agua, también debemos recordar que el agua está unida por enlaces de hidrógeno.

Por lo tanto, necesitamos introducir energía en el sistema para romper estos enlaces de hidrógeno además de la energía necesaria para cambiar el estado de la materia.

Hablamos de la energía que se necesita para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia en un grado Celsius: el calor específico. Entonces podemos decir que el agua tiene un calor específico alto.

El efecto del agua sobre la temperatura climática

Propiedades del agua
Esta es la razón por la cual los cuerpos de agua pueden ayudar a enfriar el área circundante. Entonces, si tengo mi agradable cuerpo de agua aquí y tengo mi tierra circundante, se necesitará energía adicional para calentar este aire aquí porque la energía también se absorbe en esta agua para calentar el agua que está cerca de esta tierra.

Entonces, esta área que está cerca de la tierra experimentará un clima más templado debido a esta agua que la aísla del aire caliente, mientras que en algún lugar más tierra adentro, ese aislamiento no está sucediendo.

Por qué sudamos

Propiedades del agua
La última pregunta que hice fue cómo esas camisas deportivas te ayudan a mantenerte seco. Para responder a esta pregunta, primero tomemos un minuto para pensar por qué nuestros cuerpos incluso sudan.

Según lo que hemos discutido hasta ahora sobre el agua, ¿cómo cree que la sudoración beneficia a los humanos? Tómese un minuto para pensar en eso por un segundo.

Ya hemos hablado sobre cómo el agua tiene un calor específico alto y también sobre cómo eso impacta la cantidad de energía que se necesita para cambiar el agua de un líquido a un gas.

Entonces, si tenemos una gota de sudor sobre nuestra piel, se necesitará mucha energía del tejido circundante para poder evaporar ese sudor. Al eliminar esta energía del tejido, te ha enfriado. Esta es una razón por la cual nuestro cuerpo suda: para refrescarse mientras hacemos ejercicio.

Cohesión, adhesión y acción capilar

Bioma de agua dulce
Ahora que sabemos por qué estamos sudando, veamos cómo estos brillantes científicos de camisas diseñaron estas camisas para ayudarnos.

Podemos hablar de otro fenómeno del que probablemente estés familiarizado con la llamada acción capilar. La acción capilar es lo que ves cuando tienes un poco de agua en el fondo de la taza.

El agua en la paja ha aumentado de alguna manera por encima del nivel de esta agua; De alguna manera desafía la gravedad. Puede que no te sorprenda en función de lo que ya hemos estado hablando en esta lección, pero el enlace de hidrógeno es responsable.

Hablamos sobre los enlaces de hidrógeno que unen las moléculas y le dan más fuerza a las moléculas. Las fuerzas que mantienen unidas las moléculas de agua se llaman cohesión.

Entonces las moléculas de agua se combinan con las moléculas de agua, pero las moléculas de agua son polares y también pueden unirse a otras cosas polares. Las moléculas de agua también pueden unirse al plástico.

Si tengo el plástico de la paja, puedo formar enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua y el plástico de la paja. Estas cargas parciales son las cosas que están interactuando entre las moléculas de agua son el plástico. Esto se llama adhesión.

Entre la cohesión y la adhesión, eso proporciona suficiente fuerza para impulsar parte del agua por la paja contra las fuerzas de la gravedad. De la misma manera, lo que han hecho nuestros científicos de camisas es que han creado una tela que tendrá pequeñas grietas.

Estas grietas causarán acción capilar en nuestras moléculas de agua, y básicamente absorberán las moléculas de agua de nuestra piel en estas pequeñas grietas, y luego permitirán que se evapore de la parte superior de la camisa. Bastante ingenioso, ¿eh?

Estas son solo algunas de las propiedades realmente interesantes del agua que los enlaces de hidrógeno confieren al agua.

Resumen de la lección

Propiedades del agua
Como puede ver, los enlaces de hidrógeno pueden explicar muchas de las propiedades especiales que hacen del agua una parte realmente importante de la vida en la tierra.

Los enlaces de hidrógeno ordenados e ininterrumpidos en el hielo hacen que las moléculas de agua estén más separadas de lo que estarían en estado líquido. Esta densidad reducida de hielo resultante en relación con el agua explica por qué flota.

El calor específico es la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de un gramo de sustancia un grado Celsius. Debido a que se necesita energía adicional para romper los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, el agua tiene un calor específico alto.

La naturaleza polar de las moléculas de agua hace que se peguen. Esto se conoce como cohesión. Del mismo modo, las moléculas de agua también pueden formar enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares, y esto se conoce como adhesión. Juntos, la cohesión y la adhesión explican la acción capilar, que es la capacidad del agua de elevarse contra las fuerzas de la gravedad en un tubo pequeño.

Summary
Propiedades del agua
Article Name
Propiedades del agua
Descripción
El enlace de hidrógeno entre las moléculas de agua del que hablamos en la primera sección es la razón detrás de dos de las propiedades únicas del agua: cohesión y adhesión.
Author
Publisher Name
Educandose.com
Publisher Logo
A %d blogueros les gusta esto: