✅ Propiedades Físico-Químicas del Agua | Polaridad | Disolvente | Cohesión | Adhesión | Tensión Superficial

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: El agua pura es incolora, insípida e inodora. Su importancia radica en el hecho de que casi todos los procesos químicos que ocurren en la naturaleza ocurren no solo en organismos vivos, sino también en laboratorios e industria, entre sustancias que se disuelven en agua.

Se establece un puente de hidrógeno entre las moléculas de agua debido a la formación de un dipolo electrostático, que se crea cuando un átomo de hidrógeno se coloca entre dos o más átomos electronegativos (en este caso, oxígeno).

 

¿Cuáles son las propiedades FISICO QUIMICAS del AGUA?

El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, y su enlace covalente con el hidrógeno atrae más electrones compartidos, haciéndolo cargar negativamente, mientras que los átomos de hidrógeno están cargados positivamente, estableciendo así un dipolo eléctrico. Los enlaces de hidrógeno son grandes enlaces de Van der Waals, aunque son aproximadamente 20 veces más débiles que los enlaces covalentes.

El enlace del puente de hidrógeno entre las moléculas de agua pura hace que el agua se expanda cuando se congela, es decir, la densidad disminuye cuando se congela. En estado sólido, las moléculas de agua están dispuestas en tetraedros. Cada tetraedro tiene un átomo de oxígeno en el centro. Dos átomos de hidrógeno de la misma molécula y otros dos átomos de hidrógeno de otras moléculas se puentean mediante la conexión electrostática de átomos de hidrógeno y oxígeno. La estructura cristalina resultante es muy abierta y no muy densa, y tiene una densidad menor que el estado líquido. A una temperatura de 4ºC, la densidad máxima del agua es de 1 g / cm³.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Disolvente

El agua a menudo se describe como un solvente universal porque disuelve muchos compuestos conocidos. Pero no lo es, aunque puede ser el más cercano, porque no puede disolver todos los compuestos, y si es imposible construir un recipiente para contenerlo.

El agua es un disolvente polar, por ejemplo, más que el etanol. Por lo tanto, disuelve bien los iones y las sustancias polares (como la sal de mesa (cloruro de sodio)), no disuelve significativamente las sustancias no polares (como la mayoría de las formas de azufre) y es compatible con solventes no polares (como Alcano) inmiscible. Esta propiedad es vital para la vida porque puede formar enlaces de hidrógeno con otras sustancias que pueden tener grupos polares o tener cargas iónicas, como alcoholes, azúcares con grupos R-OH, aminoácidos y proteínas con los siguientes grupos : Tienen + y-cargas, creando así una solución molecular. Las moléculas de agua también pueden disolver sales que se disocian para formar soluciones iónicas.

En las soluciones iónicas, los iones de sal son atraídos por el dipolo de agua, "atrapados" y cubiertos por moléculas de agua en forma de iones hidratados o solvatados.

Sin embargo, ciertas sustancias no se mezclan bien con el agua, incluido el aceite y otras sustancias hidrófobas. Las membranas celulares compuestas de lípidos y proteínas utilizan esta propiedad para controlar la interacción entre sus componentes químicos y componentes externos. La tensión superficial del agua promueve esto parcialmente.

La capacidad solvente es responsable de:

• Función metabólica.
• Sistema de transporte de material en seres vivos.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Polaridad

¿Porqué las moléculas del agua son muy dipolares? Las moléculas de agua son muy dipolares. Los núcleos de oxígeno son más electronegativos que los núcleos de hidrógeno (atraen más electrones), lo que le da a los dos enlaces una fuerte polaridad, con cargas negativas excesivas en el lado del oxígeno y cargas positivas en el lado positivo. hidrógeno. Estos dos enlaces no son opuestos, pero debido a la hibridación sp3 de los átomos de oxígeno para formar un ángulo de 104.45 °, entonces estos tres átomos juntos forman un triángulo, que está cargado negativamente en el vértice formado por oxígeno y, por el contrario, átomos de hidrógeno.

Este hecho tiene un significado importante, es decir, las moléculas de agua son fuertemente atraídas y se adhieren a las cargas opuestas. De hecho, el átomo de hidrógeno actúa como un puente entre su átomo de oxígeno covalentemente unido y el oxígeno de otra molécula. La estructura anterior se llama enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno.

El hecho de que las moléculas de agua se adhieran electrostáticamente a su vez cambia muchas propiedades importantes de lo que llamamos agua, como una gran viscosidad dinámica, punto de fusión y  punto de ebullición o calor de fusión y vaporización, similar a la vaporización de sustancias de mayor peso molecular.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Cohesión

¿Qué es la cohesión del agua? La cohesión es la característica de las moléculas de agua que se atraen, por lo que el cuerpo de agua se adherirá a sí mismo y formará gotitas.

Los puentes de hidrógeno unen estrechamente las moléculas de agua para formar una estructura compacta, convirtiéndola en un líquido casi incompresible. Estos puentes son fácilmente destruidos por otra molécula con un electrodo negativo o positivo (dependiendo de la molécula) o por calentamiento.

La cohesión mantiene el agua en estado líquido a temperaturas no extremas.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Adhesión

El agua tiene adhesión debido a su enorme potencial polar, es decir, el agua generalmente es atraída y permanece adherida a otras superficies. Esto se conoce comúnmente como "inmersión".

Esta fuerza también está relacionada con los enlaces de hidrógeno establecidos entre las moléculas de agua y otras moléculas polares, y junto con la fuerza cohesiva conduce al denominado fenómeno capilar.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Tensión Superficial

¿Qué es la tensión superficial del agua? Debido a su fuerza cohesiva, el agua tiene una gran atracción entre las moléculas en su superficie, lo que resulta en tensión superficial. La superficie del líquido se comporta como una película delgada que puede estirarse, al tiempo que proporciona cierta resistencia al intentar destruirlo. Este atributo hace que algunos objetos muy ligeros floten en el agua.

Es por eso que se ve muy afectado por los fenómenos capilares.

Las gotas de agua también son estables debido a su alta tensión superficial. Esto se puede ver al colocar una pequeña cantidad de agua en una superficie insoluble (como el vidrio), donde el agua se acumula en forma de gotas.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Acción Capilar

El agua tiene un fenómeno capilar, que es la propiedad del líquido que sube o baja en el capilar. Esto se debe a su adhesión y cohesión.

Cuando el capilar se inserta en el recipiente de agua, el capilar levantará el capilar como si se "pegara" a la pared hasta que alcance un nivel más alto que el recipiente, momento en el cual la presión ejercida por la columna de agua y la presión capilar están en equilibrio.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Calor Específico

Esta propiedad también está relacionada con los enlaces de hidrógeno generados entre las moléculas de agua. El agua puede absorber una gran cantidad de calor utilizado para romper los enlaces de hidrógeno, por lo que la temperatura aumenta muy lentamente. ¿Cuál es el calor específico del agua? El calor específico del agua se define como la energía requerida para elevar la temperatura en 1 grado Celsius a 1 gramo de agua en condiciones estándar. La energía es 1 cal /°C.g, que es igual a 4.1840 J / K.g.

Esta característica es muy importante para la biosfera, porque con ella, el agua puede reducir los cambios bruscos de temperatura y es un muy buen regulador de calor.

La capacidad calorífica del agua es mayor que la de otros líquidos.

Para evaporar el agua, se requiere mucha energía. El puente debe romperse primero, y luego las moléculas de agua deben recibir suficiente energía cinética para transferir de la fase líquida a la fase gaseosa. Para evaporar un gramo de agua a una temperatura de 20 ° C, se requieren 540 calorías.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Temperatura de Fusión y Evaporación

¿Cuál es el punto de ebullición del agua? Tiene un punto de ebullición de 100 ° C (373,15 K) a 1 atmósfera (la presión promedio al nivel del mar se considera el estándar para la presión atmosférica). El calor latente de evaporación del agua a 100 ° C es de 540 cal / g (o 2260 J / g).

¿Cuál es el punto de fusión del agua? El punto de fusión es 1 atm y el punto de fusión es 0 ° C (273,15 K). El calor latente de fusión del hielo a 0 ° C es de 80 cal / g (o 335 J / g). Está en un estado líquido sobreenfriado de -25 ° C.

La temperatura crítica del agua es de 374 ° C. No puede estar en estado líquido independientemente de la presión. La temperatura crítica es de 217.5 atmósferas.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Densidad

¿Cuál es la densidad del agua líquida? La densidad del agua líquida es muy estable y cambia poco con los cambios de temperatura y presión.

Bajo presión normal (1 atmósfera), la densidad mínima de agua líquida a 100 ° C es 0.958 kg / L. A medida que la temperatura disminuye, la densidad aumenta (por ejemplo, la densidad es de 0.965 kg / L a 90 ° C), y este aumento es constante hasta que la densidad alcanza 1 kg / L a 3.8 ° C. A esta temperatura (3.8 ° C), alcanza la densidad máxima (bajo la presión anterior). A partir de ese momento, cuando la temperatura baja, la densidad comienza a disminuir, aunque muy lentamente, hasta 0 ° C la densidad cae a 0.999 kg / L. Cuando ingresa al estado sólido (a 0 ° C), la densidad disminuirá repentinamente, de 0.9999 kg / L a 0.917 kg / L.

Propiedades Fisico Quimicas del Agua: Cristalización

La cristalización es un proceso en el que el agua cambia de líquido a sólido cuando la temperatura baja continuamente.

¿Cuáles son los Parámetros Físicos del agua?

Los parámetros físicos utilizados para definir la calidad del agua son:

- Sabor y olor del agua: el sabor y el olor del agua son juicios subjetivos del juicio sensorial, por lo que no hay instrumentos de observación, unidades de registro y medición. Tienen un claro interés en el agua potable humana.

- Color del agua: el color es la capacidad de absorber algo de radiación en el espectro visible. La medición del color generalmente se realiza en el laboratorio mediante la comparación con cualquier estándar basado en Cl2Co y Cl6PtK2 y se expresa como una relación de Pt-Co (unidades de Hazen) o Pt simple. , Filtrado y clorado.

- Turbidez del agua: debido a la suspensión, los coloides o las sustancias insolubles muy finas dificultan que el agua transmita la luz, lo que puede causar la deposición en las tuberías de agua. La medición se realiza en comparación con la turbidez causada por diversas sustancias. También se usa un medidor de turbidez, como Jackson, en el que la bujía se puede observar a través de una serie de agua probada, y la longitud de la bujía aumentará hasta que la llama desaparezca. A través de los procesos de coagulación, decantación y filtración pueden eliminar la turbidez.

Conductividad eléctrica y resistividad eléctrica del agua: la conductividad eléctrica es una medida de la conductividad eléctrica del agua. Indica el total de sustancias ionizables presentes en el agua. El agua pura tiene la menor contribución a la conductividad, y es casi completamente el resultado del movimiento de iones de las impurezas existentes. La resistividad es el recíproco de la resistencia.

¿Cuál es la Conductividad del agua?

El dispositivo utiliza un medidor de conductividad. El medidor de conductividad se compara con la solución CIK a una temperatura de 20ºC. La medición eléctrica es la resistencia de la corriente que pasa entre las dos superficies opuestas del prisma de ángulo recto. La medición de conductividad es una buena forma de control de calidad del agua, siempre que no sea una sustancia no ionizable.

Composición Química

Aniones en el agua:

- Ion de cloruro del agua: este ion generalmente forma una sal muy soluble, el contenido de iones de cloruro en agua dulce es de aproximadamente 10-250 ppm, y el contenido de iones de cloruro en el agua de mar es de aproximadamente 20,000 ppm. Cuando el contenido excede 300 ppm, el agua tiene un sabor salado. El cloruro de agua es muy corrosivo, ya que el ion es muy pequeño, puede penetrar en la capa protectora de la interfaz óxido-metal y reaccionar con el hierro estructural. Se elimina por intercambio iónico. Use nitrato de plata para determinar su presencia.

- Sulfatos del agua: apenas se forman sales muy solubles. El agua dulce contiene 2-150 ppm, el agua de mar es de aproximadamente 3000 ppm. En presencia de iones de calcio, formará escamas de sulfato de calcio. Se usó cloruro de bario para determinar la presencia del anión. Se elimina por intercambio iónico.

- Nitratos del agua: forma sales altamente solubles con una concentración de 10 ppm en agua dulce y 1 ppm en agua de mar, pero en agua contaminada con fertilizantes, su concentración aumentará considerablemente. Determinar su existencia por espectrofotometría. No tiene un impacto significativo en la industria, pero es perjudicial para el consumo humano. Se elimina por intercambio iónico.

- Fluoruros del agua: formación de sales con solubilidad limitada. Su concentración no supera 1 ppm.

- Silica del agua: la sílice SiO2 se disuelve en forma de ácido silícico H2SiO4 y coloide. El contenido de agua es de 1 a 100 ppm. La sílice forma depósitos en las palas de la turbina. Se puede eliminar parcialmente con una fuerte resina básica de intercambio iónico.

- Bicarbonato y carbonato del agua: existe una relación entre HCO3-; monóxido de carbono CO2 (g) y CO2 disuelto, y este equilibrio se ve afectado por el pH. En agua dulce, el ion bicarbonato es de 50 a 350 ppm. Si el valor del pH es menor a 8.3, casi no hay ion bicarbonato, y el ion bicarbonato en el agua de mar es de aproximadamente 100 ppm. Estos iones contribuyen a la alcalinidad del agua. El CO precipita en presencia de iones de calcio.

- Sulfuro y sulfuro de hidrógeno del agua: traen un olor muy desagradable al agua, que se puede detectar. En general, el contenido de estas aguas es muy inferior a 1 ppm y son altamente corrosivas. Eliminar el sulfuro de hidrógeno con un intercambiador de aniones fuerte.

Cationes en el agua:

- Sodio del agua: presente en sales altamente solubles. El contenido de agua dulce es entre 1-150ppm, el agua de mar es de aproximadamente 11000ppm. Es un indicador de corrosión y puede eliminarse mediante intercambio iónico.

- Potasio del agua: presente en sales altamente solubles. El contenido de agua dulce no excede de 10 ppm, el contenido de agua de mar no excede de 400 ppm. Se elimina por intercambio iónico.

- Calcio del agua: forma sales desde poco solubles hasta extremadamente insolubles. Se precipita fácilmente en forma de carbonato de calcio. Contribuye a la dureza del agua y a la formación de incrustaciones. El contenido de agua dulce es de 10-250 ppm o incluso 600 ppm, y el contenido de agua de mar es de 400 ppm. La eliminación se lleva a cabo mediante precipitación e intercambio iónico.

- Magnesio del agua: la solubilidad de la sal es mayor que la del calcio, pero la solubilidad de su hidróxido es menor. El agua dulce es entre 1-100 ppm, el agua de mar es de alrededor de 1300 ppm. Si el contenido es alto, le dará al agua un sabor amargo y propiedades laxantes. Contribuye a la dureza del agua y al pH alcalino; forma costras de hidróxido. Se puede precipitar en forma de hidróxido, pero se puede eliminar por intercambio iónico.

- Hierro del agua: Dependiendo del pH, puede aparecer en forma de hierro ferroso o iones de hierro, generalmente en forma de hierro ferroso entre 0 y 10 ppm en el agua subterránea. La presencia se determina por espectrofotometría. A través de la aireación del agua, los iones Fe + 2 entran en Fe + 3 y precipitan Fe (OH) 3. Este es un método para eliminar incrustaciones, ya que producirá incrustaciones o sedimentos, otro método es el intercambio catiónico.

- Manganeso del agua: su comportamiento es similar al del hierro, y también muestra Mn + 2 y Mn + 3, y Mn + 4 también forma MnO2 insoluble. El contenido de agua es inferior a 1 ppm. La forma más común es Mn + 2, que produce precipitación de MnO2 a través de la aireación oxidativa. Determinar su existencia por espectrofotometría.

- Gas disuelto en el agua: CO2: es un gas relativamente disuelto. El agua subterránea puede contener hasta 1500 ppm, el agua superficial puede contener hasta 1-30 ppm. El exceso de dióxido de carbono puede hacer que el agua sea corrosiva. Eliminado por desgasificación o descarburación.

- Oxígeno en el agua: causa corrosión del metal. Se puede eliminar por desgasificación o agente reductor.

- Amonio en el agua: Causa corrosión de aleaciones de zinc y cobre. Se elimina por desgasificación o intercambio catiónico.

¿Cuál es el Valor del pH del agua?

Por definición, el agua pura es débilmente ácida y el pH del agua destilada es de aproximadamente 5,8. La razón es que el agua destilada disuelve dióxido de carbono en el aire. Disuelve el dióxido de carbono hasta que alcanza un equilibrio dinámico con la atmósfera. Esto significa que la cantidad disuelta equilibra la cantidad disuelta en la solución. La cantidad total de agua depende de la concentración en la atmósfera. El dióxido de carbono disuelto reacciona con el agua para formar ácido carbónico.

Hasta hace poco, era posible producir agua destilada con un pH de aproximadamente 7, pero debido a la presencia de dióxido de carbono, alcanzará un pH ligeramente ácido en unas pocas horas.

Además, es importante mencionar que el pH del agua ultrapura es difícil de medir. El agua ultrapura no solo recolecta rápidamente contaminantes (como el dióxido de carbono (CO2)) y afecta su pH, sino que también tiene una baja conductividad, lo que puede afectar la precisión de los medidores de pH. Por ejemplo, incluso si el agua todavía es sustancialmente cero, la absorción de una pequeña cantidad de CO2 hará que el pH del agua ultrapura caiga a 4.5.

¿Cuál es la Dureza del agua?

En química, la dureza del agua se refiere a la concentración de una cierta cantidad de minerales (especialmente sales de magnesio y calcio) en el agua. Estas son las causas de la dureza del agua, que es proporcional a la concentración de la sal metálica.

En ciertos procesos, como el lavado doméstico e industrial, la dureza no es deseable porque se producen sales insolubles, lo que hace que se consuma más jabón. En calderas y sistemas de enfriamiento de agua, puede producirse incrustación en las tuberías y reducir la eficiencia de transferencia de calor. Por las razones anteriores, una gran cantidad de dureza no es deseable y debe eliminarse antes de que el agua se use adecuadamente en las industrias de bebidas, lavandería, acabado de metales, teñido y textiles.

¿Cuál es La dureza promedio de la mayoría del agua potable? La dureza promedio de la mayoría del agua potable es de 250 mg / l. Los niveles superiores a 500 mg / l no son deseables para uso doméstico.

La dureza generalmente se caracteriza por el contenido de calcio y magnesio y se expresa como carbonato de calcio equivalente.

Dureza Total (TH) del agua.

Mide el contenido total de iones calcio y magnesio

Dureza temporal del agua.

Mide la dureza asociada con los iones de bicarbonato y es la diferencia entre la dureza total y la dureza permanente.

La dureza temporal es producida por los carbonatos y puede eliminarse hirviendo agua o agregando CaOH (hidróxido de calcio).

El carbonato de calcio tiene una solubilidad más pobre en agua fría que en agua fría, por lo que la ebullición (ayuda a formar carbonatos) hará que el bicarbonato de calcio precipite de la solución, reduciendo la dureza del agua.

Cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, los carbonatos precipitarán, por lo que la dureza temporal disminuye; si el ácido carbónico aumenta, la solubilidad de la fuente de carbonato (como la piedra caliza) aumentará, aumentando así la dureza temporal. Todos estos están relacionados con el pH de equilibrio de la calcita y la alcalinidad del carbonato.

Dureza permanente del agua.

Esta dureza no puede eliminarse hirviendo agua, generalmente debido a la presencia de sulfatos y / o cloruros de calcio y magnesio en el agua, que son más solubles a medida que aumenta la temperatura. Se puede eliminar utilizando el método SODA (carbonato de sodio). También se llama "dureza sin carbonato".

¿Cuáles son las Medidas o grados de la dureza del agua?

 

En la mayoría de los países, el país se expresa en términos de tiempo hidrológico o CaCO3 ppm. La unidad internacional es miliequivalentes, lo que equivale a medio gramo de sal de calcio o magnesio.

¿Cómo es la Interpretación de la dureza del agua?

La Interpretación de la dureza del agua la tenemos en el siguiente cuadro:

• Agua suave
• Agua poco dura
• Agua dura
• Agua muy dura