Resumen

Conocer las características físicas del agua, nos permite identificar sus reacciones ante la presencia de agentes externos y las condiciones moleculares que permiten que estos se lleven acabo.

Este trabajo explica esa característica muy particular del agua llamada “Tensión Superficial del Agua”, en la que las moléculas superficiales realizan una fuerza interna para que no sólo los agentes externos no puedan entrar, sino también que el mismo líquido contenido no pueda salir hasta romperla.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Conoceremos la reacción molecular del agua ante la presencia de sustancias liquidas y sólidas.

Antecedentes

¿Qué es el Agua?

El Agua es una sustancia líquida formada por la combinación de dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno (H20), que constituye el componente más abundante en la superficie terrestre.

Hasta el siglo XVIII se creyó que el agua era un elemento, fue entonces que el químico ingles Cavendish sintetizó agua a partir de una combustión de aire e hidrógeno. Sin embargo los resultados de este experimento no fueron interpretados hasta años más tarde, cuando Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto formado por oxígeno y por hidrógeno, siendo su formula H2O.

ESTADO NATURAL

El agua es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gas.

PROPIEDADES DEL AGUA

1. FÍSICAS

El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC; el agua tiene un alto índice específico de calor. Esto significa que el agua puede absorber mucho calor antes de empezar a calentarse. Es por esta razón que el agua es muy valiosa como enfriador para las industrias y para el carburador de su automóvil. El alto índice específico de calor del agua también ayuda a regular el rango de cambio de la temperatura del aire, y ésta es la razón por la cual la temperatura cambia gradualmente (no repentinamente) durante las estaciones del año, especialmente cerca de los océanos., cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4ºC,que es de 1g/cc.

Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal/g, respectivamente) son también excepcionalmente elevados.

2. QUÍMICAS

El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.

No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como catalizador en muchas reacciones químicas.

Características de la molécula de agua:

La molécula de agua libre y aislada, formada por un átomo de Oxigeno unido a otros dos átomos de Hidrogeno es triangular. El ángulo de los dos enlaces (H-O-H) es de 104,5º y la distancia de enlace O-H es de 0,96 A. Puede considerarse que el enlace en la molécula es covalente, con una cierta participación del enlace iónico debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman.

La atracción entre las moléculas de agua tiene la fuerza suficiente para producir un agrupamiento de moléculas. La fuerza de atracción entre el hidrógeno de una molécula con el oxígeno de otra es de tal magnitud que se puede incluir en los denominados enlaces de PUENTE DE HIDRÓGENO. Estos enlaces son los que dan lugar al aumento de volumen del agua sólida y a las estructuras hexagonales.

Tensión Superficial del Agua

“La tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área”.​ Esta definición implica que el líquido presenta una resistencia al aumentar su superficie, lo que de efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris), poder desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión

superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido. Fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial.

La tensión superficial del agua se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y gas.

Objetivo

Conocer la reacción del agua ante la presencia de sustancias líquidas o sólidas.

Justificación

Me interesó el tema ya que he visto como hay insectos que pueden caminar o mantenerse sobre la superficie del agua sin hundirse en ella.

Hipótesis

Si conocemos como reacciona el agua ante la presencia de sustancias diversas, entonces sabremos cuales son las circunstancias bajo las cuales sucede dicha reacción.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

• Agua
• Gotero
• Colorante vegetal o Anilina
• Moneda grande, para poder visualizar de mejor manera la Tensión Molecular del Agua.
• Recipiente de Plástico o Vidrio

Procedimiento:

1.Colocar la moneda en una superficie plana o en un soporte que nos vermita tener una visualización directa de ésta.

2.Combinar el Agua con el Colorante (o Anilina), dentro de un recipiente.

3.Situar la moneda en una superficie plana.

4.Utilizando el gotero, verter en la moneda gotas de agua hasta alcanzar el punto máximo de resistencia de las moléculas superficiales del Agua.

Galería Método

Resultados

1.La razón por la cuál el jabón rompe la Tensión Superficial al hacer contacto con el agua se debe a que las moléculas de jabón y detergente tienen dos extremos que actúan como un puente entre las moleculas de agua y las de grasa.

2.Los dos extremos en las moléculas de detergente son capaces de romper la tensión superficial del agua. El extremode la molécula de detergente que se une a la grasa intenta evitar estar alrededor de las moleculas de agua. Esto es conocido como hidrofobia o temor al agua. Al intentar alejarse de las moléculas de agua, los extremos hidrofóbicos de las moléculas de detergente empujan haciia arriba, donde está la superficie. Esto debilita los enlaces de hidrógeno que mantienen las moléculas de agua juntas en la superficie.El resultado es un quiebre en la tensión superficial del agua.

3.La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, la tensión superficicial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

• La Tension Superficial, es una característica general de los líquidos, puede ser el agua, aceite o incluso leche.
• Se pudo comprobar que existe la Tensión Superficial del Agua, y que esta se produce debido a la tensión que ponen las moléculas internas de ls líquidos para impedir que factores externos se introduzcan en su centro.
• La tensión superficial también es responsible de la formación de las gotas de lluvia, de las burbujas de jabón o de la elevación de líquidos por un capilar.

Bibliografía

• geniolandia.com
• sc.ehu.es
• cienciatoday.com
• nuevamujer.com
• fsz.ifas.ufl.edu
• dereflexion.wordpress.com

Summary

Research Question

Problem approach

We will know the molecular reaction of the water to the presence of external substances whether they are liquid and solid

Background

Objective

We will know what reaccion before the  presence  from organisms external in its

Justification

Hypothesis

If  we know how to react the water to the presence of many substance , then we will know what are the circumstances by the reaction.

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography