Composición y propiedades del agua
Valentina llena un vaso en el grifo de su casa en Maracaibo y piensa: «esto es agua pura». ¿Lo es? Para responder necesitas saber de qué está hecha el agua y qué propiedades la distinguen de otras sustancias. Al final de la página vuelves a esta pregunta.
¿De qué está hecha el agua?
Si pudieras ampliar una gota de agua millones de veces, verías partículas muy pequeñas llamadas moléculas. Todas son iguales: cada molécula de agua tiene 2 átomos de hidrógeno (H) unidos a 1 átomo de oxígeno (O).
Se escribe con una fórmula química: $H_2O$. El subíndice 2 indica que hay dos átomos de hidrógeno; el oxígeno no lleva número porque hay uno solo.
El hidrógeno y el oxígeno, por separado, son gases. Al unirse forman un líquido con propiedades muy diferentes. Por eso el agua no es un elemento: se puede descomponer en los elementos que la forman.
Escribe la fórmula química del agua e indica qué elementos la forman y cuántos átomos de cada uno hay en una molécula.
Escribe la fórmula química del agua e indica qué elementos la forman y cuántos átomos de cada uno hay en una molécula.
Clasifica cada afirmación como verdadera o falsa: (a) el agua es una sustancia compuesta; (b) el agua es un elemento químico; (c) el agua pura hierve a $100\,°C$ al…
Clasifica cada afirmación como verdadera o falsa: (a) el agua es una sustancia compuesta; (b) el agua es un elemento químico; (c) el agua pura hierve a $100\,°C$ al nivel del mar. Escribe el resultado de cada una.
Propiedades del agua pura
Las propiedades que no dependen de la cantidad de agua, y que sirven para identificarla, son propiedades características.
| Propiedad | Agua pura |
|---|---|
| Color | Incolora (sin color) |
| Olor | Inodora (sin olor) |
| Sabor | Insípida (sin sabor) |
| Estado a temperatura ambiente | Líquido |
| Punto de fusión | $0\,°C$ |
| Punto de ebullición (a nivel del mar) | $100\,°C$ |
| Densidad (a $4\,°C$) | $1\,\text{g/mL}$ |
Observa que el agua es líquida entre $0\,°C$ y $100\,°C$. Por debajo de $0\,°C$ es hielo; por encima de $100\,°C$ es vapor.
Menciona tres propiedades del agua pura a temperatura ambiente relacionadas con su aspecto y sus sentidos (por ejemplo, color, olor y sabor) y describe cómo es cada una.
Menciona tres propiedades del agua pura a temperatura ambiente relacionadas con su aspecto y sus sentidos (por ejemplo, color, olor y sabor) y describe cómo es cada una.
Agua pura y agua potable
El agua pura contiene solo moléculas de $H_2O$. El agua potable es la que se puede beber sin riesgo para la salud: es transparente, sin mal olor y tratada para eliminar microbios. Pero no es pura: lleva disueltas pequeñas cantidades de sales y minerales, como sales de calcio, sodio o magnesio, y a veces cloro agregado para desinfectar.
| Agua pura | Agua potable | |
|---|---|---|
| Composición | Solo $H_2O$ | $H_2O$ + sales, minerales y cloro en poca cantidad |
| ¿Se puede beber? | Sí, pero casi no existe fuera del laboratorio | Sí, está tratada |
| Tipo de materia | Sustancia pura (compuesto) | Mezcla homogénea |
Vuelve al principio: el agua del grifo de Valentina puede ser potable, pero no es agua pura, porque tiene sustancias disueltas.
Valentina dice que el agua del grifo de su casa es «agua pura». Explica la diferencia entre agua pura y agua potable, y menciona dos sustancias que el agua potable puede…
Valentina dice que el agua del grifo de su casa es «agua pura». Explica la diferencia entre agua pura y agua potable, y menciona dos sustancias que el agua potable puede contener disueltas.
El agua como disolvente
Santiago echa una cucharada de sal en un vaso con agua y revuelve. La sal desaparece de la vista, pero el agua sabe salada: la sal sigue ahí, repartida en partículas diminutas entre las moléculas de agua.
El agua disuelve muchas sustancias: sal, azúcar, jugos, gases como el oxígeno. Por eso se le llama disolvente universal. (Es una forma de decir: no disuelve todo, pero disuelve más sustancias que cualquier otro líquido.) De esto depende la vida: la sangre, la savia de las plantas y los jugos digestivos son agua con sustancias disueltas.
La mezcla de sal y agua tiene el mismo aspecto en todas sus partes: es una mezcla homogénea (también llamada solución). La sal es el soluto y el agua el disolvente.
Santiago agregó una cucharada de sal a un vaso con agua y revolvió hasta que no se veía la sal. Explica por qué el agua se considera un «disolvente universal» y…
Santiago agregó una cucharada de sal a un vaso con agua y revolvió hasta que no se veía la sal. Explica por qué el agua se considera un «disolvente universal» y clasifica la mezcla obtenida como homogénea o heterogénea, justificando tu respuesta.
Agua y aceite: lo que no se mezcla
Si mezclas agua y aceite de cocina, el aceite forma una capa arriba y el agua queda abajo: es una mezcla heterogénea. El aceite flota porque es menos denso que el agua.
| Agua | Aceite de cocina | |
|---|---|---|
| Estado a temperatura ambiente | Líquido | Líquido |
| ¿Disuelve sustancias? | Muchas (sal, azúcar…) | Disuelve otras (grasas), no la sal |
| Al mezclarlos | No se mezclan: forman dos capas | |
| Densidad | $1\,\text{g/mL}$ | Menor ($\approx 0{,}9\,\text{g/mL}$) |
Por eso una mancha de aceite en una franela no se va con agua sola: el agua no puede disolver el aceite y resbala sobre él. Para quitarla se usa jabón o detergente, que tiene partículas que se unen por un lado al aceite y por el otro al agua; así el aceite se separa en gotitas pequeñas y el agua se las lleva.
Compara el agua con el aceite de cocina en cuanto a su capacidad de disolver sustancias, su estado a temperatura ambiente y su comportamiento al mezclarlos. Con base en…
Compara el agua con el aceite de cocina en cuanto a su capacidad de disolver sustancias, su estado a temperatura ambiente y su comportamiento al mezclarlos. Con base en esa comparación, explica por qué es difícil quitar con agua sola una mancha de aceite en una franela y qué sustancia se usa para lograrlo.
Dos rarezas del agua
El hielo ocupa más espacio
Casi todas las sustancias se contraen al enfriarse. El agua también, hasta unos $4\,°C$; pero al congelarse se expande: el mismo agua ocupa más volumen como hielo (alrededor de un 9 % más). Como la masa no cambia y el volumen aumenta, el hielo es menos denso que el agua líquida.
Dos consecuencias:
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Una botella llena y cerrada que se mete al congelador se deforma o hasta se rompe: el hielo no cabe y empuja las paredes. Esto le pasó a la botella de Daniela.
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El hielo flota. Por eso los cubos de hielo flotan en el vaso de refresco, y en lugares fríos los lagos se congelan por arriba y el agua de abajo sigue líquida, donde viven los peces.
Tarda en calentarse y en enfriarse
Una jarra de agua al sol tarda mucho más en calentarse que una lámina metálica de la misma masa. El agua necesita absorber mucha energía para subir su temperatura; se dice que tiene un calor específico alto. Y cuando se enfría, también libera esa energía lentamente.
Esto es útil porque:
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El cuerpo humano es en su mayor parte agua, así que su temperatura cambia poco aunque cambie la del ambiente.
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Los lugares cercanos a grandes masas de agua, como las orillas del lago de Maracaibo o la costa del Caribe, tienen temperaturas más estables: el agua se calienta despacio de día y se enfría despacio de noche, y suaviza el clima.
Daniela coloca en un congelador una botella de plástico completamente llena de agua y bien cerrada. Al día siguiente la botella está deformada. Relaciona lo ocurrido con…
Daniela coloca en un congelador una botella de plástico completamente llena de agua y bien cerrada. Al día siguiente la botella está deformada. Relaciona lo ocurrido con la propiedad del agua que cambia al solidificarse y explica por qué el hielo flota en un vaso de refresco.
En un día caluroso en Maracaibo, Sebastián observa que una jarra de agua tarda mucho más en calentarse al sol que una lámina metálica de la misma masa. Argumenta qué…
En un día caluroso en Maracaibo, Sebastián observa que una jarra de agua tarda mucho más en calentarse al sol que una lámina metálica de la misma masa. Argumenta qué propiedad del agua explica esta diferencia y analiza por qué esa propiedad es útil para los seres vivos y para el clima de zonas cercanas a grandes masas de agua, como el lago de Maracaibo.
Resumen
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El agua es una sustancia compuesta: cada molécula tiene 2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno ($H_2O$).
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El agua pura es incolora, inodora e insípida; se funde a $0\,°C$ y hierve a $100\,°C$ al nivel del mar.
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El agua potable es apta para beber pero no es pura: lleva sales y minerales disueltos.
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El agua es el disolvente universal: disuelve muchas sustancias (sal, azúcar) y forma mezclas homogéneas; no disuelve el aceite.
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Al congelarse se expande: el hielo es menos denso y flota.
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Tiene calor específico alto: tarda en calentarse y enfriarse, lo que protege a los seres vivos y suaviza el clima cerca de grandes masas de agua.