AGUA

IMPORTANCIA DEL AGUA.- La vida como la conocemos depende del agua, la cual es la sustancia más abundante en los tejidos de las plantas y animales, así como en la mayor parte de la superficie terrestre.

Las propiedades excepcionales del agua tienen gran efecto en la naturaleza de nuestro medio ambiente. Su alto calor específico ayuda a evitar las grandes fluctuaciones de temperatura en la superficie terrestre. Las masas de agua de los océanos y lagos absorben calor del sol durante el día y lo liberan a la atmósfera durante la noche sin experimentar un cambio de temperatura considerable. La superficie lunar que tiene un calor específico que es la quinta parte de la del agua y por tanto sufre variaciones de temperatura entre 120°C y -150°C.

El hecho de que el agua se expanda cuando se congela tiene efectos benéficos y perjudiciales. Daña los tejidos de los animales y las plantas ya que ocasiona que las células se rompan. El mismo proceso es causa de la descomposición de los materiales rocosos para producir suelos fértiles.

La menor densidad del agua sólida (hielo) comparada con la del agua líquida da lugar a que el hielo flote y con ello evita que el agua de los mares y lagos se congelen totalmente y las consecuencias desastrosa que ello supondría.

Las propiedades del agua cambian notablemente cuando se disuelven en ella ciertas sustancias; estas pueden mezclarse con agua en forma natural, tal como ocurre con las sales disueltas en el agua de mar y otras que se introducen como consecuencia de las actividades del hombre, muchas veces estas impurezas tienen un efecto negativo sobre las masas de agua y las formas de vida que necesitan de ellas.

El agua es el componente principal de la materia viva. Constituye del 50 al 90% de la masa de los organismos vivos. El protoplasma, que es la materia básica de las células vivas, consiste en una disolución de grasas, carbohidratos, proteínas, sales y otros compuestos químicos similares en agua. El agua actúa como disolvente transportando, combinando y descomponiendo químicamente esas sustancias. La sangre de los animales y la savia de las plantas contienen una gran cantidad de agua, que sirve para transportar los alimentos y desechar el material de desperdicio.

El agua desempeña también un papel importante en la descomposición metabólica de moléculas tan esenciales como las proteínas y los carbohidratos. Este proceso, llamado hidrólisis, se produce continuamente en las células vivas.

ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA.- Las propiedades físicas de las sustancias puras dependen de dos factores:

1. De la naturaleza de sus unidades estructurales (átomos, iones o moléculas).
2. De la intensidad de las fuerzas (interatómicas, interiónicas o intermoleculares) que existen entre sus unidades estructurales.
   

Para poder entender las propiedades del agua tenemos que conocer primero su estructura molecular.

El agua es un compuesto molecular ya que su unidad estructural es la molécula de agua formada por un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno por enlaces covalente polares, lo que determina una desigual distribución de la carga eléctrica entre los átomos de oxígeno e hidrógeno. Los enlaces oxígeno hidrógeno forman entre sí un ángulo de 104,5 grados, aproximadamente.

El hecho de que los átomo en el agua están unidos por enlace covalente polar y la estructura angular de la misma determinan que sus moléculas sean polares, es decir que ellas presenten un polo ligeramente positivo y otro ligeramente negativo.

La naturaleza polar de sus moléculas da lugar a la existencia de fuerzas de atracción entre las mismas y al establecimiento de enlaces por puente de hidrógeno entre ellas. Esta fuerza de atracción hay que sumarla a la fuerza de atracción que se debe a sus masas.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA.- Entre otras tenemos:

1. ESTADO FÍSICO.- El agua en estado natural es líquido. Si las fuerzas de atracción entre sus moléculas dependieran solamente de las masas de sus moléculas (18 uma) el agua debería encontrarse en estado gaseoso lo que haría imposible la vida en la tierra tal como la conocemos. La polaridad de sus moléculas aumenta notablemente la fuerza de atracción entre ellas determinando que su estado físico sea líquido.
2. PUNTO DE EBULLICIÓN.- Es de 100°C. Este es anormalmente alto en relación a su peso molecular; sin embargo, debido a la polaridad de sus moléculas y consecuente mayor fuerza de atracción entre las mismas, ese punto de ebullición es explicable.
3. DENSIDAD.- Es de 1 g/cc, es decir que aproximadamente un centímetro cúbico de agua pesa un gramo.
4. CALOR ESPECÍFICO.- O capacidad calorífica del agua es de 1cal/g°C, esto quiere decir que para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado tenemos que aplicarle una caloría de energía. Su capacidad calorífica es mayor que la de cualquier otro líquido.
5. PODER DISOLVENTE.- El agua es un magnífico disolvente tan es así que se la conoce como el disolvente universal. Como quiera que sus moléculas son polares el agua es un disolvente polar y por tanto solo disuelve a sustancias polares.
6. IONIZACIÓN DEL AGUA.- El agua por ser un compuesto molecular se ioniza muy poco si cogemos un litro de agua solo se ionizan 10-7 moles de la misma (10-7 mol/l). La ionización ocurre tal como se sugiere luego.
   H2O -----> H+ + OH-
7. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA.- El agua pura es mal conductor de la corriente eléctrica debida a la pequeña cantidad de iones libres que contiene. La conductividad eléctrica del agua se puede aumentar disolviendo en ella cualquier sustancia que aumente la cantidad de iones libres.
8. SOLIDIFICACIÓN EL AGUA.- Cuando el agua se solidifica aumenta de volumen debido a que la asociación lineal de moléculas del agua en estado líquido gracias a los enlaces por puente de hidrógeno, se modifica dando lugar otro tipo de asociación que deja muchos espacios libres entre sus moléculas; de allí su mayor volumen. Esta forma de comportamiento determina que la densidad del agua sólida sea menor que la del agua líquida (aproximadamente 0,9g/cc), por esta razón el hielo flota.
9. ESTABILIDAD QUÍMICA DEL AGUA.- El agua es un compuesto que en estado líquido es muy estable debido a la gran estabilidad de los enlaces hidrógeno oxígeno. No se descompone fácilmente por acción del aumento de temperatura: a los 2 500°C solo se descompone el 2% de sus moléculas.

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA.- Entre ellas tenemos:

1. Reacciona con algunos óxidos ácidos formando oxácidos.
2. Reacciona con alguno óxidos básicos formando hidróxidos.
3. Reacciona con ciertos metales (metales alcalinos) formando hidróxidos y liberando hidrógeno.
4. El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua).
5. Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.
6. El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos. En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico (CuSO4.5H2O), que cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.
   

CONSTRUYENDO MEMORIA DE LARGO PLAZO (44)

1. Consultando libros en biblioteca o internet, desarrolla en tu carpeta de trabajo los siguientes temas:
   * Clases de agua: Aguas duras, agua pesada, agua destilada.
   * Agua potable.- Características, potabilización del agua: etapas.
2. ¿Por qué el agua es un compuesto molecular?
3. ¿Por qué las moléculas de agua son polares?
4. ¿A qué se deben las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua?
5. ¿Por qué el agua se encuentra en estado líquido?
6. Si las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua sólo se debieran a sus masas ¿su punto de ebullición sería mayor o menor que 100ºC? ¿Por qué?
7. Sugiera el significado de las siguientes expresiones referidas a las propiedades del agua.
   D = 1g/cc; C.e.= 1cal/goC ; Grado de ionización = 10-7 mol/l
8. ¿Cuál es la ventaja del elevado calor específico del agua?
9. ¿Cuál es la ventaja de la menor densidad del hielo que el agua líquida?
10. ¿Cuál es el beneficio que nos proporciona el hecho de que el agua al solidificarse aumenta de volumen?
11. Con una secuencia de gráficos describe como el agua disuelve a una sustancia polar.
12. ¿Por qué el agua pura es mal conductor de la corriente y el agua de caño buen conductor de electricidad?
13. Menciona 10 razones por las que el agua es importante.