ISFD N° 99 Alejandro Korn. Integración Areal I. Prof. Lic. Liliana Haydée Perini EL AGUA "El agua ha adormecido en plata vieja el polvo del camino." Federico García Lorca. (Ritmo de Otoño) 1920. El agua es un componente de nuestra naturaleza que ha estado presente en la Tierra desde hace más de 3.000 millones de años, ocupando tres cuartas partes de la superficie del planeta. Su naturaleza se compone de tres átomos, dos de oxígeno que unidos entre si forman una molécula de agua, H 2 O, la unidad mínima en que ésta se puede encontrar. La forma en que estas moléculas se unen entre sí determinará la forma en que encontramos el agua en nuestro entorno; como líquidos, en lluvias, ríos, océanos, etc., como sólidos en témpanos y nieves o como gas en las nubes. Gran parte del agua de nuestro planeta, alrededor del 98%, corresponde a agua salada que se encuentra en mares y océanos, el agua dulce que poseemos en un 69% corresponde a agua atrapada en glaciares y nieves eternas, un 30% está constituido por aguas subterráneas y una cantidad no superior al 0,7% se encuentra en forma de ríos y lagos. Hace fines del siglo XVII, el agua era considerada un elemento, es decir, una sustancia formada por una sola clase de átomos. Sin embargo, en 1781, el químico inglés Henry Cavendish demostró que el agua se formaba durante la combustión del gas hidrógeno. Cavendish afirmaba: si el hidrógeno arde es porque reacciona con el oxígeno del aire formando el agua. Ahora bien, como las propiedades del agua son distintas a las de los gases hidrógeno y oxígeno (ambos elementos), el agua no es una mezcla: es un compuesto (sustancias formadas por distintas clases de átomos). En la actualidad, a través de un proceso llamado hidrólisis es posible demostrar que los elementos constitutivos de agua son el H y O. El procedimiento consiste en descomponer el agua, aplicando corriente eléctrica para obtener hidrógeno y oxígeno gaseoso. 1
El agua ha adormecido en plata vieja el polvo del caminoFederico Garciacutea Lorca(Ritmo de Otontildeo) 1920
El agua es un componente de nuestra naturaleza que ha estado presente en la Tierra desde hace maacutes de 3000 millones de antildeos ocupando tres cuartas partes de la superficie del planeta Su naturaleza se compone de tres aacutetomos dos de oxiacutegeno que unidos entre si forman una moleacutecula de agua H2O la unidad miacutenima en que eacutesta se puede encontrar La forma en que estas moleacuteculas se unen entre siacute determinaraacute la forma en que encontramos el agua en nuestro entorno como liacutequidos en lluvias riacuteos oceacuteanos etc como soacutelidos en teacutempanos y nieves o como gas en las nubes
Gran parte del agua de nuestro planeta alrededor del 98 corresponde a agua salada que se encuentra en mares y oceacuteanos el agua dulce que poseemos en un 69 corresponde a agua atrapada en glaciares y nieves eternas un 30 estaacute constituido por aguas subterraacuteneas y una cantidad no superior al 07 se encuentra en forma de riacuteos y lagos
Hace fines del siglo XVII el agua era considerada un elemento es decir una sustancia formada por una sola clase de aacutetomos Sin embargo en 1781 el quiacutemico ingleacutes Henry Cavendish demostroacute que el agua se formaba durante la combustioacuten del gas hidroacutegeno Cavendish afirmaba si el hidroacutegeno arde es porque reacciona con el oxiacutegeno del aire formando el agua Ahora bien como las propiedades del agua son distintas a las de los gases hidroacutegeno y oxiacutegeno (ambos elementos) el agua no es una mezcla es un compuesto (sustancias formadas por distintas clases de aacutetomos) En la actualidad a traveacutes de un proceso llamado hidroacutelisis es posible demostrar que los elementos constitutivos de agua son el H y O El procedimiento consiste en descomponer el agua aplicando corriente eleacutectrica para obtener hidroacutegeno y oxiacutegeno gaseoso
Las propiedades fiacutesico-quiacutemicas del agua dependen en gran medida de su estructura molecular La moleacutecula estaacute formada por dos aacutetomos de hidroacutegeno y uno de oxiacutegeno dispuestos en un aacutengulo de 105 grados El aacutengulo no variacutea aunque el agua se encuentre en forma de hielo como agua liacutequida o vapor
Si comparamos los aacutetomos de H y O veremos que este uacuteltimo es un aacutetomo de mayor tamantildeo y por lo mismo tiene maacutes electrones o densidad electroacutenica que el aacutetomo de hidroacutegeno Esta caracteriacutestica determina que la moleacutecula de agua sea polar es decir sobre el aacutetomo de oxiacutegeno hay una densidad electroacutenica mayor que genera una carga parcial negativa Dicho de otro modo En el enlace quiacutemico que se forma entre el O y H participan los electrones del nivel maacutes externo de sus aacutetomos los cuales
son atraiacutedos fuertemente hacia el oxiacutegeno debido a su mayor electronegatividad (tendencia de un aacutetomo para atraer electrones) lo que implica una polarizacioacuten del enlace es decir el oxiacutegeno adquiere carga parcial negativa y el hidroacutegeno carga parcial positiva Estos enlaces polarizados y la naturaleza angular de la estructura de la moleacutecula de agua dan lugar a un tipo de moleacutecula polar Esto significa que la moleacutecula de agua tiene carga positiva hacia el extremo donde se encuentran los aacutetomos de hidroacutegeno y carga negativa hacia el extremo contrario donde se ubica el aacutetomo de oxiacutegenoDel mismo modo que existen las uniones interatoacutemicas hay otras las uniones intermoleculares que permiten mantener unidas las moleacuteculas de un compuesto Dadas las caracteriacutesticas de polaridad de la moleacutecula de agua la unioacuten se establece por medio de una fuerza de atraccioacuten intermolecular llamada enlace por puente de hidroacutegeno
Dicho de otro modo el extremo positivo de una moleacutecula de agua resulta fuertemente atraiacutedo por el extremo negativo de otra moleacutecula de agua cercana de forma que con las moleacuteculas del entorno proacuteximo se forman redes de moleacuteculas unidas entre siacute a traveacutes de un tipo de enlace especial llamado enlace por puente de hidroacutegeno
Dado que las cargas distintas se atraen el extremo de oxiacutegeno con carga parcial negativa de una moleacutecula se atrae con los extremos de hidroacutegeno que tienen carga parcial positiva de otras moleacuteculas De esta forma las moleacuteculas de agua se mantienen unidas mediante un enlace electrostaacutetico deacutebil conocido como puente de hidroacutegeno A diferencia de otras sustancias que tienen una estructura molecular semejante la unioacuten de las moleacuteculas por puentes de hidroacutegeno favorece que el agua sea principalmente liacutequida y no gaseosa en las condiciones de temperatura y presioacuten atmosfeacuterica que existen en la TierraCada moleacutecula de agua puede formar puentes de hidroacutegeno junto con otras cuatro que esteacuten a su alrededor Pero debido a que en el estado liacutequido las moleacuteculas de agua estaacuten en movimiento continuo los puentes de hidroacutegeno se rompen y se forman de nuevo faacutecilmente quedando moleacuteculas libres que ocupan los espacios entre moleacuteculas unidas Estas interacciones entre las moleacuteculas de agua y la formacioacuten y rompimiento de los puentes de hidroacutegeno favorecen los cambios de estado fiacutesico (soacutelido liacutequido y gas)
Estados fiacutesicosEn la Tierra existen las condiciones necesarias de temperatura y presioacuten para que el agua se encuentre en el ambiente en sus tres diferentes fases o estados fiacutesicos soacutelido liacutequido y gaseoso La mayor parte del agua se encuentra en estado liacutequido y para cambiar su estado fiacutesico requiere de una temperatura menor a los 0 degC o mayor de 100 degC que son los puntos de congelacioacuten y ebullicioacuten respectivamente a una temperatura ambiente cercana a los 25 degC y a una atmoacutesfera (1Atm) de presioacuten es decir a nivel del marEl hielo es agua en estado soacutelido y se forma cuando la temperatura desciende a 0 degC o menos asiacute se forman el granizo la escarcha los glaciares la nieve la superficie congeladade lagos y lagunas durante el inviernoDurante el proceso de congelacioacuten de los 4 degC a los 0 degC disminuye la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas de agua y al tener restringido su movimiento se unen por puentes de hidroacutegeno a otras cuatro formando estructuras tetraeacutedricas que a su vez conforman una red de anillos hexagonales Esta estructura que adquieren las moleacuteculas del agua soacutelida determina la formacioacuten de espacios llenos de aire que favorecen la expansioacuten del hielo y por lo tanto la disminucioacuten de su densidad Por tal motivo el hielo flota en el agua liacutequidaLas diferencias entre la densidad del hielo y el agua liacutequida permiten que los seres vivos acuaacuteticos sobrevivan en lugares donde la temperatura disminuye hasta el punto de congelacioacuten del agua Cuando se congela el agua en mares riacuteos y lagos se forma una capa
de hielo que flota y actuacutea como aislante y evita el congelamiento de las partes profundas Si el hielo se hundiera los cuerpos de agua se congelariacutean por completo permaneciendo asiacute todo el tiempoPor otra parte en lugares donde las temperaturas son extremas el agua que se acumula en las hendiduras de las rocas ejerce una gran presioacuten al congelarse y expanderse por lo que las rocas se rompen De esta forma los cambios de estado del agua favorecen tanto la erosioacuten como la formacioacuten de suelo nuevoCuando aumenta la temperatura y el hielo se derrite los puentes de hidroacutegeno comienzan a romperse y las moleacuteculas de agua que van quedando libres se acercan cada vez maacutes entre siacute ocurriendo de esta manera la fusioacuten Durante este proceso la temperatura se mantiene en 0 degC hasta que todo el hielo se funde La energiacutea proporcionada por el calor interviene en el rompimiento de la mayor parte de los puentes de hidroacutegeno que manteniacutean la estructura del hielo y entonces el agua pasa a su estado liacutequido
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
Recordemos algunas definicionesSistema homogeacuteneo sistema a lo largo del cual cada propiedad macroscoacutepica intensiva es constanteFase Porcioacuten homogeacutenea de un sistemaSistema heterogeacuteneo Sistema formado por dos o maacutes fases
CICLO DEL AGUA EN LA NATURALEZA
Tres cuartas partes de la superficie de la Tierra estaacuten cubiertas por las aguas de los oceacuteanos lagos riacuteos arroyos y manantiales Al perforar el subsuelo por lo general se puede encontrar agua Eacutesta se halla a profundidades diversas (agua subterraacutenea o mantos freaacuteticos) El proceso conocido como ciclo del agua es aquel por el cual el agua de los oceacuteanos se evapora y precipita en la tierra donde se distribuye en riacuteos y lagos principalmente asegurando la recarga de mantos freaacuteticos Esta agua es la que utilizan plantas animales y el hombreSe produce vapor de agua por evaporacioacuten en la superficie terrestre y en las masas de agua y por transpiracioacuten de los seres vivos Este vapor circula por la atmoacutesfera y precipita en forma de lluvia o nieve Al llegar a la superficie terrestre el agua sigue dos trayectorias En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia asiacute como por la porosidad permeabilidad grosor y humedad previa del suelo una parte del agua se vierte directamente en los riachuelos y arroyos de donde pasa a los oceacuteanos y a las masas de agua continentales el resto se infiltra en el sueloUna parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo y puede evaporarse directamente o penetrar en las raiacuteces de las plantas para ser transpirada por las hojas La porcioacuten de agua que supera las fuerzas de cohesioacuten y adhesioacuten del suelo se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturacioacuten para formar un depoacutesito de agua subterraacutenea cuya superficie se conoce como nivel freaacutetico
En condiciones normales el nivel freaacutetico crece de forma intermitente seguacuten se va rellenando o recargando y luego declina como consecuencia del drenaje continuo en desaguumles naturales como son los manantiales
iquestPor queacute los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo
El hecho de que el hielo sea menos denso que el agua tiene un significado ecoloacutegico profundo Consideacuterese por ejemplo los cambios de temperatura en el agua de un lago en un clima friacuteo A medida que la temperatura del agua cerca de la superficie disminuye aumenta su densidad Asiacute el agua maacutes friacutea se sumerge hacia el fondo mientras que el agua caliente que es menos densa sube hacia la parte superior Este movimiento normal de convexioacuten continuacutea hasta que la temperatura global del agua llega a 4degC Debajo de esta temperatura la densidad del agua empieza a disminuir la temperatura de tal forma ya no se asienta Con un enfriamiento mayor el agua comienza a congelarse en la superficie La capa de hielo formada no se sumerge porque es menos densa que el liacutequido maacutes auacuten actuacutea como un aislante teacutermico para el agua que queda debajo Si el hielo fuera maacutes pesado se iriacutea al fondo del lago cada vez que el agua se congelara en la superficie La mayoriacutea de los organismos vivos que existen en el cuerpo del agua no sobreviviraacuten Afortunadamente esto no ocurre y es esta propiedad excepcional del agua la que hace posible la pesca en los lagos helados
Densidad del agua vs temperatura El hielo flota sobre el agua y actuacutea a modo de aislante
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida (entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm CRealicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Viscosidad resistencia que presenta un liacutequido a fluir
La viscosidad de la mayoriacutea de los liacutequidos disminuye al aumentar la T
Viscosidad relativamente baja fluye con facilidad
Adhesioacuten y cohesioacuten
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moleacuteculas similares entre siacute tal como los puentes de hidroacutegeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas
El agua colocada en un capilar se adhiere a este debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son maacutes grandes que las fuerzas cohesivas entre las moleacuteculas de agua
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
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EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
Si comparamos los aacutetomos de H y O veremos que este uacuteltimo es un aacutetomo de mayor tamantildeo y por lo mismo tiene maacutes electrones o densidad electroacutenica que el aacutetomo de hidroacutegeno Esta caracteriacutestica determina que la moleacutecula de agua sea polar es decir sobre el aacutetomo de oxiacutegeno hay una densidad electroacutenica mayor que genera una carga parcial negativa Dicho de otro modo En el enlace quiacutemico que se forma entre el O y H participan los electrones del nivel maacutes externo de sus aacutetomos los cuales
son atraiacutedos fuertemente hacia el oxiacutegeno debido a su mayor electronegatividad (tendencia de un aacutetomo para atraer electrones) lo que implica una polarizacioacuten del enlace es decir el oxiacutegeno adquiere carga parcial negativa y el hidroacutegeno carga parcial positiva Estos enlaces polarizados y la naturaleza angular de la estructura de la moleacutecula de agua dan lugar a un tipo de moleacutecula polar Esto significa que la moleacutecula de agua tiene carga positiva hacia el extremo donde se encuentran los aacutetomos de hidroacutegeno y carga negativa hacia el extremo contrario donde se ubica el aacutetomo de oxiacutegenoDel mismo modo que existen las uniones interatoacutemicas hay otras las uniones intermoleculares que permiten mantener unidas las moleacuteculas de un compuesto Dadas las caracteriacutesticas de polaridad de la moleacutecula de agua la unioacuten se establece por medio de una fuerza de atraccioacuten intermolecular llamada enlace por puente de hidroacutegeno
Dicho de otro modo el extremo positivo de una moleacutecula de agua resulta fuertemente atraiacutedo por el extremo negativo de otra moleacutecula de agua cercana de forma que con las moleacuteculas del entorno proacuteximo se forman redes de moleacuteculas unidas entre siacute a traveacutes de un tipo de enlace especial llamado enlace por puente de hidroacutegeno
Dado que las cargas distintas se atraen el extremo de oxiacutegeno con carga parcial negativa de una moleacutecula se atrae con los extremos de hidroacutegeno que tienen carga parcial positiva de otras moleacuteculas De esta forma las moleacuteculas de agua se mantienen unidas mediante un enlace electrostaacutetico deacutebil conocido como puente de hidroacutegeno A diferencia de otras sustancias que tienen una estructura molecular semejante la unioacuten de las moleacuteculas por puentes de hidroacutegeno favorece que el agua sea principalmente liacutequida y no gaseosa en las condiciones de temperatura y presioacuten atmosfeacuterica que existen en la TierraCada moleacutecula de agua puede formar puentes de hidroacutegeno junto con otras cuatro que esteacuten a su alrededor Pero debido a que en el estado liacutequido las moleacuteculas de agua estaacuten en movimiento continuo los puentes de hidroacutegeno se rompen y se forman de nuevo faacutecilmente quedando moleacuteculas libres que ocupan los espacios entre moleacuteculas unidas Estas interacciones entre las moleacuteculas de agua y la formacioacuten y rompimiento de los puentes de hidroacutegeno favorecen los cambios de estado fiacutesico (soacutelido liacutequido y gas)
Estados fiacutesicosEn la Tierra existen las condiciones necesarias de temperatura y presioacuten para que el agua se encuentre en el ambiente en sus tres diferentes fases o estados fiacutesicos soacutelido liacutequido y gaseoso La mayor parte del agua se encuentra en estado liacutequido y para cambiar su estado fiacutesico requiere de una temperatura menor a los 0 degC o mayor de 100 degC que son los puntos de congelacioacuten y ebullicioacuten respectivamente a una temperatura ambiente cercana a los 25 degC y a una atmoacutesfera (1Atm) de presioacuten es decir a nivel del marEl hielo es agua en estado soacutelido y se forma cuando la temperatura desciende a 0 degC o menos asiacute se forman el granizo la escarcha los glaciares la nieve la superficie congeladade lagos y lagunas durante el inviernoDurante el proceso de congelacioacuten de los 4 degC a los 0 degC disminuye la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas de agua y al tener restringido su movimiento se unen por puentes de hidroacutegeno a otras cuatro formando estructuras tetraeacutedricas que a su vez conforman una red de anillos hexagonales Esta estructura que adquieren las moleacuteculas del agua soacutelida determina la formacioacuten de espacios llenos de aire que favorecen la expansioacuten del hielo y por lo tanto la disminucioacuten de su densidad Por tal motivo el hielo flota en el agua liacutequidaLas diferencias entre la densidad del hielo y el agua liacutequida permiten que los seres vivos acuaacuteticos sobrevivan en lugares donde la temperatura disminuye hasta el punto de congelacioacuten del agua Cuando se congela el agua en mares riacuteos y lagos se forma una capa
de hielo que flota y actuacutea como aislante y evita el congelamiento de las partes profundas Si el hielo se hundiera los cuerpos de agua se congelariacutean por completo permaneciendo asiacute todo el tiempoPor otra parte en lugares donde las temperaturas son extremas el agua que se acumula en las hendiduras de las rocas ejerce una gran presioacuten al congelarse y expanderse por lo que las rocas se rompen De esta forma los cambios de estado del agua favorecen tanto la erosioacuten como la formacioacuten de suelo nuevoCuando aumenta la temperatura y el hielo se derrite los puentes de hidroacutegeno comienzan a romperse y las moleacuteculas de agua que van quedando libres se acercan cada vez maacutes entre siacute ocurriendo de esta manera la fusioacuten Durante este proceso la temperatura se mantiene en 0 degC hasta que todo el hielo se funde La energiacutea proporcionada por el calor interviene en el rompimiento de la mayor parte de los puentes de hidroacutegeno que manteniacutean la estructura del hielo y entonces el agua pasa a su estado liacutequido
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
Recordemos algunas definicionesSistema homogeacuteneo sistema a lo largo del cual cada propiedad macroscoacutepica intensiva es constanteFase Porcioacuten homogeacutenea de un sistemaSistema heterogeacuteneo Sistema formado por dos o maacutes fases
CICLO DEL AGUA EN LA NATURALEZA
Tres cuartas partes de la superficie de la Tierra estaacuten cubiertas por las aguas de los oceacuteanos lagos riacuteos arroyos y manantiales Al perforar el subsuelo por lo general se puede encontrar agua Eacutesta se halla a profundidades diversas (agua subterraacutenea o mantos freaacuteticos) El proceso conocido como ciclo del agua es aquel por el cual el agua de los oceacuteanos se evapora y precipita en la tierra donde se distribuye en riacuteos y lagos principalmente asegurando la recarga de mantos freaacuteticos Esta agua es la que utilizan plantas animales y el hombreSe produce vapor de agua por evaporacioacuten en la superficie terrestre y en las masas de agua y por transpiracioacuten de los seres vivos Este vapor circula por la atmoacutesfera y precipita en forma de lluvia o nieve Al llegar a la superficie terrestre el agua sigue dos trayectorias En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia asiacute como por la porosidad permeabilidad grosor y humedad previa del suelo una parte del agua se vierte directamente en los riachuelos y arroyos de donde pasa a los oceacuteanos y a las masas de agua continentales el resto se infiltra en el sueloUna parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo y puede evaporarse directamente o penetrar en las raiacuteces de las plantas para ser transpirada por las hojas La porcioacuten de agua que supera las fuerzas de cohesioacuten y adhesioacuten del suelo se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturacioacuten para formar un depoacutesito de agua subterraacutenea cuya superficie se conoce como nivel freaacutetico
En condiciones normales el nivel freaacutetico crece de forma intermitente seguacuten se va rellenando o recargando y luego declina como consecuencia del drenaje continuo en desaguumles naturales como son los manantiales
iquestPor queacute los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo
El hecho de que el hielo sea menos denso que el agua tiene un significado ecoloacutegico profundo Consideacuterese por ejemplo los cambios de temperatura en el agua de un lago en un clima friacuteo A medida que la temperatura del agua cerca de la superficie disminuye aumenta su densidad Asiacute el agua maacutes friacutea se sumerge hacia el fondo mientras que el agua caliente que es menos densa sube hacia la parte superior Este movimiento normal de convexioacuten continuacutea hasta que la temperatura global del agua llega a 4degC Debajo de esta temperatura la densidad del agua empieza a disminuir la temperatura de tal forma ya no se asienta Con un enfriamiento mayor el agua comienza a congelarse en la superficie La capa de hielo formada no se sumerge porque es menos densa que el liacutequido maacutes auacuten actuacutea como un aislante teacutermico para el agua que queda debajo Si el hielo fuera maacutes pesado se iriacutea al fondo del lago cada vez que el agua se congelara en la superficie La mayoriacutea de los organismos vivos que existen en el cuerpo del agua no sobreviviraacuten Afortunadamente esto no ocurre y es esta propiedad excepcional del agua la que hace posible la pesca en los lagos helados
Densidad del agua vs temperatura El hielo flota sobre el agua y actuacutea a modo de aislante
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida (entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm CRealicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Viscosidad resistencia que presenta un liacutequido a fluir
La viscosidad de la mayoriacutea de los liacutequidos disminuye al aumentar la T
Viscosidad relativamente baja fluye con facilidad
Adhesioacuten y cohesioacuten
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moleacuteculas similares entre siacute tal como los puentes de hidroacutegeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas
El agua colocada en un capilar se adhiere a este debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son maacutes grandes que las fuerzas cohesivas entre las moleacuteculas de agua
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
12
EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
Dado que las cargas distintas se atraen el extremo de oxiacutegeno con carga parcial negativa de una moleacutecula se atrae con los extremos de hidroacutegeno que tienen carga parcial positiva de otras moleacuteculas De esta forma las moleacuteculas de agua se mantienen unidas mediante un enlace electrostaacutetico deacutebil conocido como puente de hidroacutegeno A diferencia de otras sustancias que tienen una estructura molecular semejante la unioacuten de las moleacuteculas por puentes de hidroacutegeno favorece que el agua sea principalmente liacutequida y no gaseosa en las condiciones de temperatura y presioacuten atmosfeacuterica que existen en la TierraCada moleacutecula de agua puede formar puentes de hidroacutegeno junto con otras cuatro que esteacuten a su alrededor Pero debido a que en el estado liacutequido las moleacuteculas de agua estaacuten en movimiento continuo los puentes de hidroacutegeno se rompen y se forman de nuevo faacutecilmente quedando moleacuteculas libres que ocupan los espacios entre moleacuteculas unidas Estas interacciones entre las moleacuteculas de agua y la formacioacuten y rompimiento de los puentes de hidroacutegeno favorecen los cambios de estado fiacutesico (soacutelido liacutequido y gas)
Estados fiacutesicosEn la Tierra existen las condiciones necesarias de temperatura y presioacuten para que el agua se encuentre en el ambiente en sus tres diferentes fases o estados fiacutesicos soacutelido liacutequido y gaseoso La mayor parte del agua se encuentra en estado liacutequido y para cambiar su estado fiacutesico requiere de una temperatura menor a los 0 degC o mayor de 100 degC que son los puntos de congelacioacuten y ebullicioacuten respectivamente a una temperatura ambiente cercana a los 25 degC y a una atmoacutesfera (1Atm) de presioacuten es decir a nivel del marEl hielo es agua en estado soacutelido y se forma cuando la temperatura desciende a 0 degC o menos asiacute se forman el granizo la escarcha los glaciares la nieve la superficie congeladade lagos y lagunas durante el inviernoDurante el proceso de congelacioacuten de los 4 degC a los 0 degC disminuye la energiacutea cineacutetica de las moleacuteculas de agua y al tener restringido su movimiento se unen por puentes de hidroacutegeno a otras cuatro formando estructuras tetraeacutedricas que a su vez conforman una red de anillos hexagonales Esta estructura que adquieren las moleacuteculas del agua soacutelida determina la formacioacuten de espacios llenos de aire que favorecen la expansioacuten del hielo y por lo tanto la disminucioacuten de su densidad Por tal motivo el hielo flota en el agua liacutequidaLas diferencias entre la densidad del hielo y el agua liacutequida permiten que los seres vivos acuaacuteticos sobrevivan en lugares donde la temperatura disminuye hasta el punto de congelacioacuten del agua Cuando se congela el agua en mares riacuteos y lagos se forma una capa
de hielo que flota y actuacutea como aislante y evita el congelamiento de las partes profundas Si el hielo se hundiera los cuerpos de agua se congelariacutean por completo permaneciendo asiacute todo el tiempoPor otra parte en lugares donde las temperaturas son extremas el agua que se acumula en las hendiduras de las rocas ejerce una gran presioacuten al congelarse y expanderse por lo que las rocas se rompen De esta forma los cambios de estado del agua favorecen tanto la erosioacuten como la formacioacuten de suelo nuevoCuando aumenta la temperatura y el hielo se derrite los puentes de hidroacutegeno comienzan a romperse y las moleacuteculas de agua que van quedando libres se acercan cada vez maacutes entre siacute ocurriendo de esta manera la fusioacuten Durante este proceso la temperatura se mantiene en 0 degC hasta que todo el hielo se funde La energiacutea proporcionada por el calor interviene en el rompimiento de la mayor parte de los puentes de hidroacutegeno que manteniacutean la estructura del hielo y entonces el agua pasa a su estado liacutequido
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
Recordemos algunas definicionesSistema homogeacuteneo sistema a lo largo del cual cada propiedad macroscoacutepica intensiva es constanteFase Porcioacuten homogeacutenea de un sistemaSistema heterogeacuteneo Sistema formado por dos o maacutes fases
CICLO DEL AGUA EN LA NATURALEZA
Tres cuartas partes de la superficie de la Tierra estaacuten cubiertas por las aguas de los oceacuteanos lagos riacuteos arroyos y manantiales Al perforar el subsuelo por lo general se puede encontrar agua Eacutesta se halla a profundidades diversas (agua subterraacutenea o mantos freaacuteticos) El proceso conocido como ciclo del agua es aquel por el cual el agua de los oceacuteanos se evapora y precipita en la tierra donde se distribuye en riacuteos y lagos principalmente asegurando la recarga de mantos freaacuteticos Esta agua es la que utilizan plantas animales y el hombreSe produce vapor de agua por evaporacioacuten en la superficie terrestre y en las masas de agua y por transpiracioacuten de los seres vivos Este vapor circula por la atmoacutesfera y precipita en forma de lluvia o nieve Al llegar a la superficie terrestre el agua sigue dos trayectorias En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia asiacute como por la porosidad permeabilidad grosor y humedad previa del suelo una parte del agua se vierte directamente en los riachuelos y arroyos de donde pasa a los oceacuteanos y a las masas de agua continentales el resto se infiltra en el sueloUna parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo y puede evaporarse directamente o penetrar en las raiacuteces de las plantas para ser transpirada por las hojas La porcioacuten de agua que supera las fuerzas de cohesioacuten y adhesioacuten del suelo se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturacioacuten para formar un depoacutesito de agua subterraacutenea cuya superficie se conoce como nivel freaacutetico
En condiciones normales el nivel freaacutetico crece de forma intermitente seguacuten se va rellenando o recargando y luego declina como consecuencia del drenaje continuo en desaguumles naturales como son los manantiales
iquestPor queacute los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo
El hecho de que el hielo sea menos denso que el agua tiene un significado ecoloacutegico profundo Consideacuterese por ejemplo los cambios de temperatura en el agua de un lago en un clima friacuteo A medida que la temperatura del agua cerca de la superficie disminuye aumenta su densidad Asiacute el agua maacutes friacutea se sumerge hacia el fondo mientras que el agua caliente que es menos densa sube hacia la parte superior Este movimiento normal de convexioacuten continuacutea hasta que la temperatura global del agua llega a 4degC Debajo de esta temperatura la densidad del agua empieza a disminuir la temperatura de tal forma ya no se asienta Con un enfriamiento mayor el agua comienza a congelarse en la superficie La capa de hielo formada no se sumerge porque es menos densa que el liacutequido maacutes auacuten actuacutea como un aislante teacutermico para el agua que queda debajo Si el hielo fuera maacutes pesado se iriacutea al fondo del lago cada vez que el agua se congelara en la superficie La mayoriacutea de los organismos vivos que existen en el cuerpo del agua no sobreviviraacuten Afortunadamente esto no ocurre y es esta propiedad excepcional del agua la que hace posible la pesca en los lagos helados
Densidad del agua vs temperatura El hielo flota sobre el agua y actuacutea a modo de aislante
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida (entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm CRealicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Viscosidad resistencia que presenta un liacutequido a fluir
La viscosidad de la mayoriacutea de los liacutequidos disminuye al aumentar la T
Viscosidad relativamente baja fluye con facilidad
Adhesioacuten y cohesioacuten
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moleacuteculas similares entre siacute tal como los puentes de hidroacutegeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas
El agua colocada en un capilar se adhiere a este debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son maacutes grandes que las fuerzas cohesivas entre las moleacuteculas de agua
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
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EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
de hielo que flota y actuacutea como aislante y evita el congelamiento de las partes profundas Si el hielo se hundiera los cuerpos de agua se congelariacutean por completo permaneciendo asiacute todo el tiempoPor otra parte en lugares donde las temperaturas son extremas el agua que se acumula en las hendiduras de las rocas ejerce una gran presioacuten al congelarse y expanderse por lo que las rocas se rompen De esta forma los cambios de estado del agua favorecen tanto la erosioacuten como la formacioacuten de suelo nuevoCuando aumenta la temperatura y el hielo se derrite los puentes de hidroacutegeno comienzan a romperse y las moleacuteculas de agua que van quedando libres se acercan cada vez maacutes entre siacute ocurriendo de esta manera la fusioacuten Durante este proceso la temperatura se mantiene en 0 degC hasta que todo el hielo se funde La energiacutea proporcionada por el calor interviene en el rompimiento de la mayor parte de los puentes de hidroacutegeno que manteniacutean la estructura del hielo y entonces el agua pasa a su estado liacutequido
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
Recordemos algunas definicionesSistema homogeacuteneo sistema a lo largo del cual cada propiedad macroscoacutepica intensiva es constanteFase Porcioacuten homogeacutenea de un sistemaSistema heterogeacuteneo Sistema formado por dos o maacutes fases
CICLO DEL AGUA EN LA NATURALEZA
Tres cuartas partes de la superficie de la Tierra estaacuten cubiertas por las aguas de los oceacuteanos lagos riacuteos arroyos y manantiales Al perforar el subsuelo por lo general se puede encontrar agua Eacutesta se halla a profundidades diversas (agua subterraacutenea o mantos freaacuteticos) El proceso conocido como ciclo del agua es aquel por el cual el agua de los oceacuteanos se evapora y precipita en la tierra donde se distribuye en riacuteos y lagos principalmente asegurando la recarga de mantos freaacuteticos Esta agua es la que utilizan plantas animales y el hombreSe produce vapor de agua por evaporacioacuten en la superficie terrestre y en las masas de agua y por transpiracioacuten de los seres vivos Este vapor circula por la atmoacutesfera y precipita en forma de lluvia o nieve Al llegar a la superficie terrestre el agua sigue dos trayectorias En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia asiacute como por la porosidad permeabilidad grosor y humedad previa del suelo una parte del agua se vierte directamente en los riachuelos y arroyos de donde pasa a los oceacuteanos y a las masas de agua continentales el resto se infiltra en el sueloUna parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo y puede evaporarse directamente o penetrar en las raiacuteces de las plantas para ser transpirada por las hojas La porcioacuten de agua que supera las fuerzas de cohesioacuten y adhesioacuten del suelo se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturacioacuten para formar un depoacutesito de agua subterraacutenea cuya superficie se conoce como nivel freaacutetico
En condiciones normales el nivel freaacutetico crece de forma intermitente seguacuten se va rellenando o recargando y luego declina como consecuencia del drenaje continuo en desaguumles naturales como son los manantiales
iquestPor queacute los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo
El hecho de que el hielo sea menos denso que el agua tiene un significado ecoloacutegico profundo Consideacuterese por ejemplo los cambios de temperatura en el agua de un lago en un clima friacuteo A medida que la temperatura del agua cerca de la superficie disminuye aumenta su densidad Asiacute el agua maacutes friacutea se sumerge hacia el fondo mientras que el agua caliente que es menos densa sube hacia la parte superior Este movimiento normal de convexioacuten continuacutea hasta que la temperatura global del agua llega a 4degC Debajo de esta temperatura la densidad del agua empieza a disminuir la temperatura de tal forma ya no se asienta Con un enfriamiento mayor el agua comienza a congelarse en la superficie La capa de hielo formada no se sumerge porque es menos densa que el liacutequido maacutes auacuten actuacutea como un aislante teacutermico para el agua que queda debajo Si el hielo fuera maacutes pesado se iriacutea al fondo del lago cada vez que el agua se congelara en la superficie La mayoriacutea de los organismos vivos que existen en el cuerpo del agua no sobreviviraacuten Afortunadamente esto no ocurre y es esta propiedad excepcional del agua la que hace posible la pesca en los lagos helados
Densidad del agua vs temperatura El hielo flota sobre el agua y actuacutea a modo de aislante
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida (entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm CRealicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Viscosidad resistencia que presenta un liacutequido a fluir
La viscosidad de la mayoriacutea de los liacutequidos disminuye al aumentar la T
Viscosidad relativamente baja fluye con facilidad
Adhesioacuten y cohesioacuten
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moleacuteculas similares entre siacute tal como los puentes de hidroacutegeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas
El agua colocada en un capilar se adhiere a este debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son maacutes grandes que las fuerzas cohesivas entre las moleacuteculas de agua
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
12
EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
Recordemos algunas definicionesSistema homogeacuteneo sistema a lo largo del cual cada propiedad macroscoacutepica intensiva es constanteFase Porcioacuten homogeacutenea de un sistemaSistema heterogeacuteneo Sistema formado por dos o maacutes fases
CICLO DEL AGUA EN LA NATURALEZA
Tres cuartas partes de la superficie de la Tierra estaacuten cubiertas por las aguas de los oceacuteanos lagos riacuteos arroyos y manantiales Al perforar el subsuelo por lo general se puede encontrar agua Eacutesta se halla a profundidades diversas (agua subterraacutenea o mantos freaacuteticos) El proceso conocido como ciclo del agua es aquel por el cual el agua de los oceacuteanos se evapora y precipita en la tierra donde se distribuye en riacuteos y lagos principalmente asegurando la recarga de mantos freaacuteticos Esta agua es la que utilizan plantas animales y el hombreSe produce vapor de agua por evaporacioacuten en la superficie terrestre y en las masas de agua y por transpiracioacuten de los seres vivos Este vapor circula por la atmoacutesfera y precipita en forma de lluvia o nieve Al llegar a la superficie terrestre el agua sigue dos trayectorias En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia asiacute como por la porosidad permeabilidad grosor y humedad previa del suelo una parte del agua se vierte directamente en los riachuelos y arroyos de donde pasa a los oceacuteanos y a las masas de agua continentales el resto se infiltra en el sueloUna parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo y puede evaporarse directamente o penetrar en las raiacuteces de las plantas para ser transpirada por las hojas La porcioacuten de agua que supera las fuerzas de cohesioacuten y adhesioacuten del suelo se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturacioacuten para formar un depoacutesito de agua subterraacutenea cuya superficie se conoce como nivel freaacutetico
En condiciones normales el nivel freaacutetico crece de forma intermitente seguacuten se va rellenando o recargando y luego declina como consecuencia del drenaje continuo en desaguumles naturales como son los manantiales
iquestPor queacute los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo
El hecho de que el hielo sea menos denso que el agua tiene un significado ecoloacutegico profundo Consideacuterese por ejemplo los cambios de temperatura en el agua de un lago en un clima friacuteo A medida que la temperatura del agua cerca de la superficie disminuye aumenta su densidad Asiacute el agua maacutes friacutea se sumerge hacia el fondo mientras que el agua caliente que es menos densa sube hacia la parte superior Este movimiento normal de convexioacuten continuacutea hasta que la temperatura global del agua llega a 4degC Debajo de esta temperatura la densidad del agua empieza a disminuir la temperatura de tal forma ya no se asienta Con un enfriamiento mayor el agua comienza a congelarse en la superficie La capa de hielo formada no se sumerge porque es menos densa que el liacutequido maacutes auacuten actuacutea como un aislante teacutermico para el agua que queda debajo Si el hielo fuera maacutes pesado se iriacutea al fondo del lago cada vez que el agua se congelara en la superficie La mayoriacutea de los organismos vivos que existen en el cuerpo del agua no sobreviviraacuten Afortunadamente esto no ocurre y es esta propiedad excepcional del agua la que hace posible la pesca en los lagos helados
Densidad del agua vs temperatura El hielo flota sobre el agua y actuacutea a modo de aislante
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida (entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm CRealicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Viscosidad resistencia que presenta un liacutequido a fluir
La viscosidad de la mayoriacutea de los liacutequidos disminuye al aumentar la T
Viscosidad relativamente baja fluye con facilidad
Adhesioacuten y cohesioacuten
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moleacuteculas similares entre siacute tal como los puentes de hidroacutegeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas
El agua colocada en un capilar se adhiere a este debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son maacutes grandes que las fuerzas cohesivas entre las moleacuteculas de agua
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
12
EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
En condiciones normales el nivel freaacutetico crece de forma intermitente seguacuten se va rellenando o recargando y luego declina como consecuencia del drenaje continuo en desaguumles naturales como son los manantiales
iquestPor queacute los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo
El hecho de que el hielo sea menos denso que el agua tiene un significado ecoloacutegico profundo Consideacuterese por ejemplo los cambios de temperatura en el agua de un lago en un clima friacuteo A medida que la temperatura del agua cerca de la superficie disminuye aumenta su densidad Asiacute el agua maacutes friacutea se sumerge hacia el fondo mientras que el agua caliente que es menos densa sube hacia la parte superior Este movimiento normal de convexioacuten continuacutea hasta que la temperatura global del agua llega a 4degC Debajo de esta temperatura la densidad del agua empieza a disminuir la temperatura de tal forma ya no se asienta Con un enfriamiento mayor el agua comienza a congelarse en la superficie La capa de hielo formada no se sumerge porque es menos densa que el liacutequido maacutes auacuten actuacutea como un aislante teacutermico para el agua que queda debajo Si el hielo fuera maacutes pesado se iriacutea al fondo del lago cada vez que el agua se congelara en la superficie La mayoriacutea de los organismos vivos que existen en el cuerpo del agua no sobreviviraacuten Afortunadamente esto no ocurre y es esta propiedad excepcional del agua la que hace posible la pesca en los lagos helados
Densidad del agua vs temperatura El hielo flota sobre el agua y actuacutea a modo de aislante
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida (entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm CRealicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Viscosidad resistencia que presenta un liacutequido a fluir
La viscosidad de la mayoriacutea de los liacutequidos disminuye al aumentar la T
Viscosidad relativamente baja fluye con facilidad
Adhesioacuten y cohesioacuten
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moleacuteculas similares entre siacute tal como los puentes de hidroacutegeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas
El agua colocada en un capilar se adhiere a este debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son maacutes grandes que las fuerzas cohesivas entre las moleacuteculas de agua
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
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EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
Densidad del agua vs temperatura El hielo flota sobre el agua y actuacutea a modo de aislante
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida (entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm CRealicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Viscosidad resistencia que presenta un liacutequido a fluir
La viscosidad de la mayoriacutea de los liacutequidos disminuye al aumentar la T
Viscosidad relativamente baja fluye con facilidad
Adhesioacuten y cohesioacuten
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moleacuteculas similares entre siacute tal como los puentes de hidroacutegeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas
El agua colocada en un capilar se adhiere a este debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son maacutes grandes que las fuerzas cohesivas entre las moleacuteculas de agua
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
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EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
La viscosidad de la mayoriacutea de los liacutequidos disminuye al aumentar la T
Viscosidad relativamente baja fluye con facilidad
Adhesioacuten y cohesioacuten
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moleacuteculas similares entre siacute tal como los puentes de hidroacutegeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas
El agua colocada en un capilar se adhiere a este debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son maacutes grandes que las fuerzas cohesivas entre las moleacuteculas de agua
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
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EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
Cuando se coloca en agua un tubo de vidrio de diaacutemetro pequentildeo o capilar el agua se eleva dentro del tubo La capilaridad es el ascenso del liacutequido en tubos muy delgados Las fuerzas adhesivas entre el liacutequido y las paredes del tubo tienden a aumentar el aacuterea superficial del liacutequido La tensioacuten superficial del liacutequido tiende a reducir el aacuterea por consiguiente impulsa el ascenso del liacutequido
Actividad 2 Realiza un informe relacionando este fenoacutemeno con la nutricioacuten de los vegetales
Tensioacuten superficial
Energiacutea requerida para aumentar la superficie en una cantidad de aacuterea unitaria1048713 Las moleacuteculas de la superficie perciben una fuerza neta ldquohacia adentrordquo1048713 Incrementar la superficie aumenta la energiacutea del sistema1048713 La superficie trata de ser la menor posible para reducir la energiacutea total del sistema
AGUA Fuerzas de adhesioacuten gt Fuerzas de cohesioacuten
MERCURIO Fuerzas de adhesioacuten lt Fuerzas de cohesioacuten
Efecto de la tensioacuten superficial del agua en las gotas de lluvia sobre una hoja
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
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EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
Las fuerzas de atraccioacuten y de repulsioacuten intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullicioacuten de fusioacuten el calor de vaporizacioacuten y la tensioacuten superficial
Dentro de un liacutequido alrededor de una moleacutecula actuacutean atracciones simeacutetricas pero en la superficie una moleacutecula se encuentra soacutelo parcialmente rodeada por moleacuteculas y en consecuencia es atraiacuteda hacia adentro del liacutequido por las moleacuteculas que la rodean Esta fuerza de atraccioacuten tiende a arrastrar a las moleacuteculas de la superficie hacia el interior del liacutequido (tensioacuten superficial) Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa esta se curva formando esferas distorsionadas el liacutequido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana elaacutestica invisible
La tensioacuten superficial es responsable de la resistencia que un liacutequido presenta a la penetracioacuten de su superficie de la tendencia a la forma esfeacuterica de las gotas del ascenso de los liacutequidos en los tubos capilares y de la flotacioacuten de objetos u organismos en su superficie Es la causa que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser maacutes densos que ella de la formacioacuten de gotitas de agua sobre superficies enceradas o del menisco que se forma en los recipientes ciliacutendricos que tambieacuten son consecuencia de la polaridad de la moleacutecula
Termodinaacutemicamente la tensioacuten superficial es un fenoacutemeno de superficie y es la tendencia de un liacutequido a disminuir su superficie hasta que su energiacutea de superficie potencial es miacutenima condicioacuten necesaria para que el equilibrio sea estable Como la esfera presenta un aacuterea miacutenima para un volumen dado entonces por la accioacuten de la tensioacuten superficial la tendencia de una porcioacuten de un liacutequido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando un liacutequido estaacute en contacto con un recipiente
La tensioacuten superficial actuacutea como una fuerza que se opone al aumento de aacuterea del liacutequido se mide en dinas cm-1 o en ergios cm-2 Es la fuerza en dinas necesaria para romper una peliacutecula de 1 cm de longitud El agua a 20degC tiene una tensioacuten superficial de 728 dinas cm-1 comparado con 223 para etil alcohol y 465 para el mercurio La energiacutea superficial por
centiacutemetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( )
Los valores de la tensioacuten superficial demuestran que las moleacuteculas superficiales tienen una energiacutea aproximadamente 25 mayor que las que se encuentran en el interior del fluido Este exceso de energiacutea no se manifiesta en sistemas ordinarios debido a que el nuacutemero de moleacuteculas en la superficie es muy pequentildeo en comparacioacuten con el nuacutemero total del sistema
La tensioacuten superficial del agua es 72 dinas cm-1 a 25degC y disminuye notablemente con la temperatura como se ve en la graacutefica La tensioacuten superficial se origina en la naturaleza polar de la moleacutecula de agua
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
12
EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
Efectos de la tensioacuten superficialEn el primer caso aguja de acero flotando sobre el agua A la derecha zapatero utilizando sus largas patas para ayudar a distribuir uniformemente el peso de su pequentildeo cuerpo y aprovechando la tensioacuten superficial del agua
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
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EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
1- El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados Realicen una indagacioacuten bibliograacutefica que les permita caracterizar el estado soacutelido del agua tipo de cristal y tipos de hielos formas en que se presenta el estado soacutelido en la naturaleza
2- La figura que sigue representa una experiencia realizada por Faraday (1850) que consiste en suspender pesas en los extremos de un alambre fino de cobre dejarlo suspendido sobre una barra de hielo y observar coacutemo el alambre lo atraviesa sin quebrarlo
Indaguen acerca de la causa de este fenoacutemeno y una aplicacioacuten del mismo al patinaje sobre el hieloY si pueden repitan el experimento en su casa
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EL AGUA
Comportamiento del estado soacutelido en el agua (izquierda) y el benceno (derecha) en su fase liacutequida
ACTIVIDAD 1 El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase liacutequida
(entre 0ordmC y 100ordm C) proporciona variadas posibilidades de vida desde los organismos psicroacutefilos que pueden vivir a temperaturas proacuteximas a 0ordm C hasta los termoacutefilos que viven a 70-80ordm C
Realicen en forma grupal un informe acerca de estos tipos de organismos y que mecanismos metaboacutelicos explican estos comportamientos
