AGUA

El agua es una abundante sustancia de la Tierra. Existe en varias formas y lugares: principalmente en los océanos y las capas polares de nuestro planeta, pero también en las nubes, lluvia, ríos y banquisas. En el planeta, el agua se mueve constantemente en su ciclo constituido por la evaporación, precipitación y escorrentía

Propiedades del AguaDe muchas maneras, el agua es un líquido milagroso. Es esencial para todos los organismos vivos (de este planeta, por lo menos) y es llamado, comunmente como el solvente universal porque muchas substancias se disuelven en el. Estas propiedades únicas del agua resultan de la manera en que moléculas individuales de H2O interactúan entre ellas.

Cargas Eléctricas en H2O

En otra lección discutimos los dipolos que se forman a través de la molécula de agua como resultado de un covalente polar que se une entre el hidrógeno y el oxígeno. Ya que los electrones que se enlazan son compartidos desigualmente por los átomos de hidrógeno y de oxígeno , una carga parcial negativa (ð-) se forma en la parte del oxígeno de la molécula de agua, y una carga parcial positiva (ð+) se forma en la parte del hidrógeno. Puesto que los átomos de hidrógeno y oxígeno en la molécula contienen cargas opuestas (aunque parciales), moléculas de agua vecinas son atraídas entre ellas como pequeños imanes. La atracción electrostática entre el hidrógeno ð+ y el oxígeno ð- en las moléculas adyacentes es llamada enlace

de hidrógeno.

Enlace de Hidrógeno entre Moléculas de Agua

El enlace de hidrógeno hace que las moléculas de agua se mantengan unidas. Mientras que los enlaces de hidrógeno son relativamente débiles comparados a otro tipos de enlaces, son lo suficientemente fuertes como para darle al agua muchas propiedades únicas. Por ejemplo, el enlace de hidrógeno hundió el Titanic, y el enlacede hidrógeno le permite al lagarto Basilisk caminar sobre el agua (como resultado, el Basilisk ha ganado el apodo del lagarto 'Jesús').¿Cómo hace esto el enlace de hidrógeno? Bueno, empecemos con el Titanic. El Titanic se hundio porque golpeó un iceberg - un pedazo de hielo que flota en la superficie del océano. La razón por la que el hielo flota es por el enlace de hidrógeno. En la forma líquid del agua, el enlace de hidrógeno empuja las moléculas de agua a unirse. Como resultado, el agua líquida tiene una estructura relativamente compacta y densa. La animación siguiente ilustra esta idea.

Agua Líquida y el Enlace de HidrógenoA medida que el agua se congela, las moléculas se congelan en su lugar y se empiezan a acomodar en una estructura rígida en forma de rejilla, tal como se muestra en la siguiente animación.

Hielo y Enlace de HidrógenoLa estructura que se forma en hielo sólido de cristal tiene realmente grandes huecos. Por consiguiente, en un volumen dado de hielo, hay menos moléculas de agua que en el mismo volumen de agua líquida. En otras palabras, el hielo es menos denso que el agua líquida y flotará en la superficie del líquido. Ponga juntos un largo pedazo de hielo y un barco, y empezará a ver los problemas que surgen.La Tensión de Superficie: Tal como hemos visto, las moléculas de agua vecinas se atraen unas a otras. Las moléculas en la superficie del agua líquida tienen menos vecinas y, como resultado, su atracción hacia las moléculas de agua que están cerca se ve aumentada. Este aumento de atracción se llama tensión de superificie y hace que la superficie del líquido sea más difícil de atravesar que al interior.

Cuando se coloca cuidadosamente un objeto pequeño que normalmente se hundiría en el agua, éste puede permanecer suspendido en la superficie debido a la tensión de la superficie. El lagarto Basilisk hace uso de la alta tensión de la superficie del agua para alcanzar la increíble hazaña de caminar en la superficie del agua. Basilisk no puede realmente caminar, corre sobre el agua, moviendo sus patas antes que atraviesen la superficie. Observemos:El Lagarto 'Jesus' (473k película)

El Agua como SolventeLa carga parcial que se desarrolla a través de la molécula de agua la convierte en un excelente solvente. El agua disuelve muchas substancias al rodear partículas cargadas 'empujadas' hacia la solución. Por ejemplo, la sal común de mesa, el cloruro de sodio, es una substancia iónica que contiene iones alternos de sodio y cloro.

El Cloruro de Sodio contiene Na+ y Cl- iones

Cuando se añande sal de mesa al agua, las cargas parciales en la molécula de agua se sienten atraídas al Na+ y a los iones Cl-. Las moléculas de agua se encaminan hacia la estructura de cristal y entre los iones individuales, rodeándolos y disolviendo lentamente la sal. Las moléculas de agua van en realidad a alinearse de manera diferente dependiendo en los iones que están siendo empujados en la solución. La parte negativa de oxígeno de las moléculas de agua rodearan los iones de sodio positivos; las partes de hidrógeno positivas rodearán los iones de cloro negativos.

Sal de mesa disolviéndose en Agua

De una manera similar, cualquier substancia que contiene una carga eléctrica neta, incluyendo los compuestos iónicos y la molécula covalente polar(esas que tienen un dípolo), pueden disolverse en el agua. Esta idea también explica el por qué algunas substancias no se disuelven en el agua. El aceite, por ejemplo, es una molécula no-polar. Ya que no hay una carga eléctrica neta a través del aceite, éste no atrae las moléculas de agua y si se disuelve en el agua.

EL CICLO DEL AGUAEl agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido y gas (vapor de agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia. La circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua. Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de años, la Tierra ya tenía en su interior vapor de agua. En un principio, era una enorme bola en constante fusión con cientos de volcanes activos en su superficie. El magma, cargado de gases con vapor de agua, emergió a la superficie gracias a las constantes erupciones. Luego la Tierra se enfrió, el vapor de agua se condensó y cayó nuevamente al suelo en forma de lluvia.

El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia.Una parte del agua que llega a la tierra será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea. Este proceso es la percolación. Más tarde o más temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.Al evaporarse, el agua deja atrás todos los elementos que la contaminan o la hacen no apta para beber (sales minerales, químicos, desechos). Por eso el ciclo del agua nos entrega un elemento puro. Pero hay otro proceso que también purifica el agua, y es parte del ciclo: la transpiración de las plantas. Las raíces de las plantas absorben el agua, la cual se desplaza hacia arriba a través de los tallos o troncos, movilizando consigo a los elementos que necesita la planta para nutrirse. Al llegar a las hojas y flores, se evapora hacia el aire en forma de vapor de agua. Este fenómeno es la transpiración.