Naturaleza y propiedades del agua. El agua es una sustancia compuesta, porque es integrada por la unin de tomos de distintos elementos qumicos simples: son dos tomos de oxgeno unidos a un tomo de hidrgeno, con una molcula en la forma O-H-O; que se escribe HO. A la temperatura y presin normales, tanto el oxgeno como el hidrgeno tienen forma de gases; pero al unirse formando el agua adquieren forma de un lquido que, en estado de pureza, es absolutamente trasparente a la luz y sin ningn sabor, olor ni color; siendo ligeramente azul en grandes masas como en los ocanos. El hidrgeno - cuyo nombre significa generador de agua es un elemento que tiene una gran atraccin para combinarse con el oxgeno en forma total; por eso se dice que est totalmente oxidado, lo cual le da al agua una de sus propiedades ms caractersticas, que es la de apagar el fuego cuando moja un material que est ardiendo. Otra propiedad fundamental que tiene el agua, es que, al estar en estado lquido, entre sus molculas pueden dispersarse otras sustancias, que quedan mezcladas sin perder su propia composicin. A este fenmeno se le denomina dilucin, por lo cual se dice que el agua es un gran solvente debido a que puede disolver una gran cantidad de sustancias, incluyendo el aire y otros gases, as como sustancias que normalmente son slidas, como la sal o el azcar. Tambin puede absorber calor, ya sea de los rayos solares o de otros orgenes, y desprenderse facilmente de l en contacto con otras sustancias ms fras, lo cual es otra propiedad de enorme importancia. De todas las sustancias, es probablemente la que ms facilmente se presenta en los tres estados que puede tener la materia: lquido, slido y gaseoso. Si bien en condiciones normales el agua es lquida y as aparece principalmente en la naturaleza, el agua puede evaporarse al estado gaseoso - lo que se llama vapor de agua - a temperaturas relativamente no muy altas, aunque para entrar en evaporacin violenta, que se llama ebullicin, debe alcanzar a una temperatura de 100 grados centigrados. En cambio, pasa al estado slido cuando su temperatura baja de los cero grados, formando el hielo; aunque puede mantenerse igualmente en estado lquido a temperaturas bastante inferiores, hasta 25 grados bajo cero, en cuya situacin se congela al ser agitada. El pasaje del agua del estado luido al gaseoso, se llama evaporacin; y el retorno del estado gaseoso al estado lquido, se llama condensacin. La circunstancia de que el agua hierva a 100 grados y se congele a 0 grados, no es casual. Simplemente, ocurre que se ha convenido en establecer la escala de medida decimal - grados centigrados - de la temperatura, fijando el cero en la temperatura de congelacin del agua, y los 100 grados en la temperatura en que el agua entra en ebullicin.

Otra propiedad muy importante del agua, es la que se llama la capilaridad. Esta propiedad consiste en cierta forma de atraccin que tienen las molculas de agua entre s; y que hace que mojen los pequeos espacios existentes en las sustancias slidas, o entre sustancias que se componen de pequeas partculas o que forman tubos muy finos. El fenmeno de la capilaridad - palabra que proviene de cabello - produce varios efectos sumamente importantes; como la posibilidad de que el agua se desplace hacia arriba o en forma horizontal a travs de pequeos conductos o espacios, y la de que pueda atravesar ciertos cuerpos aparentemente slidos, pasando por sus orificios invisibles llamados poros, como ocurre en ciertos tejidos de los seres vivos, llamados membranas. Otra caracterstica destacable del agua, es que cuando se congela aumenta de volumen y por lo tanto se hace ms liviana, lo que hace que el hielo flote en el agua, o en otros lquidos. Eso puede comprobarse si colocamos a congelar verticalmente una botella destapada y totalmente llena de agua, lo que producir que al congelarse por su boca asome un trozo de hielo.

Calculo de cuanto puede absorber el agua en cm^2

Sencillo1Caloria= 4,1858 Joules 1Caloria= energia necesaria para subir un grado el agua. Q=Energia necesaria. m=masa de agua c=calor especifico deltaT=diferencial de temperatura. (105 grados) Ecuacion: Q = mcT

c =4,1813 (capacidad especifica del agua para absorver calor) Entonces....Q = 1 * 105 * 4.1855 = 439,5 Calorias. 439.5* 4.1858= 1839 Joules.

Reacciones qumicas y Energa Calorfica1 calora = 4.184 joules = 4.184 J 1 Kilocalora = 1.000 caloras = 1 Kcal El calor de reaccin: es el cambio de energa que se presenta del rompimiento o formacin de enlaces qumicos. El calor de reaccin se expresa generalmente en trminos de caloras o kilocaloras (Kcal). Actualmente tambin se utiliza el joule (J) como medida de energa cuando se habla de cambios qumicos.

El calor de reaccin puede recibir diferentes nombres segn el tipo de cambio que se produce en la reaccin. Puede nombrarse entonces como: calor de formacin, calor de combustin, calor de neutralizacin, etc. Reacciones exotrmicas y reacciones endotrmicas: Durante las reacciones qumicas puede

producirse absorcin o liberacin de energa. Esto indica que tanto los reaccionantes como los productos contienen calor que es caracterstico de su masa. El contenido de calor es una medida de la energa que est acumulada por una sustancia durante su formacin.

Reacciones endotrmicas: son aquellas reacciones que absorben calor, lo que significa que la energa de las molculas de los productos (EP) es mayor que la energa de las molculas de los reaccionantes (ER). La reaccin para obtener N2O es un proceso endotrmico que requiere calor para unir al nitrgeno y el oxgeno, la cantidad de calor se representa en Kcal. 2N2(g) + O2(g)

+ 39 Kcal Reacciones exotrmicas: son aquellas reacciones donde se libera calor, esto significa que la energa de las molculas de los productos (EP) es menor que la energa de las molculas de los reaccionantes (ER). La combustin del metano es una reaccin de tipo exotrmico: CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) + 213 Kcal.

2N2O(g)

Energa calorfica y temperatura: Si una muestra de agua a una temperatura conocida (Temperatura inicial = Ti) se calienta durante un cierto tiempo, se observa un incremento de su temperatura. Al medir la nueva temperatura se obtiene la Temperatura final (Tf), la variacin de la temperatura en la muestra se calcula restando la Tf menos la Ti y el resultado se denomina T. La temperatura representa una medida de intensidad de calor, pero no es una medida de energa calorfica, pues la energa calorfica se expresa en caloras.

1 calora es la cantidad de calor que absorbe 1 g de agua para elevar su temperatura de 14,5C a 15,5 C . As, el Calor: es la transferencia de energa entre dos sistemas a diferentes temperaturas. Al igual que el agua cada sustancia tiene una capacidad determinada para absorber calor, es decir tiene una capacidad calorfica propia. Capacidad calorfica: es la cantidad de calor que se requiere para elevar a 1C la temperatura de 1 mol de sustancia. Cuando se compara la capacidad calorfica de una sustancia con la del agua, que tiene el valor de la unidad, se obtiene un valor denominado calor especfico. Calor especfico (Ce): es la cantidad de calor necesaria para aumentar en 1C la temperatura de 1 gr de sustancia. Calores especficos de algunas sustancias o elementos: Sustancia o elemento qumico Agua Alcohol etlico Aluminio Hierro Cobre Calcio Magnesio Calor especfico (cal/gC) 1,00 0,511 0,217 0,113 0,093 0,149 0,248

El calor ganado por un sistema se determina mediante la siguiente ecuacin: Q = sistema T = Diferencia de la temperatura final temperatura inicial M= Masa de la sustancia sobre la cual se produce el cambio de temperatura. Ce = Calor especfico de la sustancia.

Ejemplo 1: Calcule la cantidad de calor absorbida por 200 g de agua cuando son calentados desde 20 C hasta 80 C .

Si queremos llevar el valor obtenido a Kcal, solo debe realizarse una simple regla de tres tomando en cuenta que: 1 Kcal es igual a 1.000 cal.: Si se desea expresar la cantidad de calor en Joules, es necesario recordar que 1 calora es igual a 4,184 j/cal, por lo cual basta con multiplicar la calidad de caloras por este nmero: Ejemplo 2: El uso de las ecuaciones ya estudiadas tambin permite investigar la temperatura final de una mezcla de la misma sustancia a diferentes temperaturas, as: Se mezclan 50 g de agua a 90 C con 150 g de agua a 30 C . Calcular la temperatura final de la mezcla: La cantidad de calor cedida por el agua caliente es igual a la masa de agua por la diferencia de temperatura: Y la cantidad de calor ganada por el agua fra tambin ser igual a la masa de agua por la diferencia de temperatura: Esto permite unir ambas ecuaciones y obtener una sla ecuacin con una incgnita: Despejando: Ejemplo 3: El uso de las ecuaciones permite tambin determinar cuanta energa es liberada durante el enfriamiento de una sustancia, pero en este caso se aplicar un nuevo trmino, la capacidad calorfica molar. Capacidad calorfica molar: se define como la capacidad calorfica por mol (cal/mol). Cunta energa se libera cuando se enfran 50 g de plomo desde 150 C hasta 50 C , si su capacidad calrica molar promedio en este intervalo de temperatura es de 6,42 cal/mol C. Transformacin de los la masa de la sustancia de gramos a moles: Mol de plomo = gramos de plomo / masa atmica del plomo. El signo negativo indica que se desprende calor, la temperatura final es menor que la temperatura inicial.

Entalpa: es el contenido calrico de una sustancia y se representa con la letra H. La variacin de entalpa en un sistema qumico , H, es igual a la entalpa de los productos resultantes, H2 , menos la entalpa de los productos reaccionantes, H1 . H = H2 H1

Cuando el benceno reacciona con el oxgeno se desprenden 780 Kcal por cada mol de benceno consumido:

Esta ecuacin termodinmica difiere de las ecuaciones ordinarias ya que en ella se indica el estado fsico de cada sustancia: liq = lquido, g = gaseoso. Se seala la variacin de entalpa en el proceso y la ecuacin se iguala tomando 1 mol de una sustancia como patrn. En este caso para la combustin de 1 mol de benceno se han utilizado, exactamente, 7 y moles de oxgeno. El H de la reaccin es de -780 kcal. Esto indica que la energa de 3 moles de agua y seis de dixido de carbono es 780 kcal menor que la contenida en un mol de benceno y siete y medio de oxgeno. Es por ello que el signo de la variacin de la entalpa es negativo. Un H negativo indica que hay desprendimiento de calor, es decir se trata de una reaccin exotrmica. La ecuacin para la descomposicin del xido de nquel: Esta ecuacin muestra que se absorben 57 Kcal, es decir, que la energa de un mol de nquel y de mol de oxgeno es 57 kcal mayor que la de un mol de xido de nquel. Un H positivo indica que hay absorcin de energa, es decir se trata de una reaccin endotrmica. Diagramas de Entalpa: estos diagramas permiten observar grficamente los niveles de energa de los productos reaccionantes y de los productos.

En una reaccin endotrmica, el nivel energtico de los reaccionantes es inferior que el de los productos formados en la reaccin. El sistema gana energa.

En una reaccin exotrmica, el nivel energtico de los productos es superior al de los reaccionantes. El sistema pierde energa.

Ley de la actividad de los calores de reaccin: Las ecuaciones termodinmicas poseen dos propiedades muy importantes: 1.- Pueden invertirse, lo que har que H cambie de signo. Ejemplo: 2.- Pueden sumarse y restarse como ecuaciones algebraicas. Esta es una generalizacin de la aplicacin de la ley de Hess. Por ejemplo, la adicin de dos ecuaciones termodinmicas: nmero:

Esta ecuacin permite predecir que el calor de hidrogenacin del eteno (C2H4 (g)) para producir etano (C2H6 (g)) es: