estados de la materia y transformaciones de fase

8/18/2019 Estados de La Materia y Transformaciones de Fase

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stad

os de la Materia y Transformaciones de Fase

La partícula fundamental de la materia es la molécula; es decir, que lasmoléculas son las unidades más pequeñas que poseen las propiedades de una

clase de materia. Por esta razón, el movimiento molecular y las fuerzasintermoleculares determinan muchas de las propiedades cualitativas de la

materia, incluyendo su estado sólido, líquido, !aseoso o plasmático.

Los sólidos poseen tanto forma como volumen definidos, razón por la cual

son rí!idos y no pueden fluir. "sto se de#e a que las moléculas de un sólido seencuentran en orden y equili#rio, y su $nico movimiento es vi#ratorio u

oscilatorio en una posición fi%a. La mayor parte de los sólidos tienen unaestructura cristalina, como el diamante y el cloruro de sodio &la sal'.

Los líquidos, tam#ién denominados fluidos, tienen un volumen determinado

pero su forma no es definida. (ado que las moléculas de un líquido tienenli#ertad de movimiento, los líquidos toman la forma de los recipientes que los

contienen. (ependiendo de la atracción que tienen las moléculas de loslíquidos entre sí y dependiendo de la temperatura a la cual se encuentran, hay

líquidos que tienen menor fluidez que otros. "sta propiedad se denominaviscosidad. )sualmente, entre menor la atracción intermolecular y mayor la

temperatura de un líquido, menor su viscosidad y mayor su fluidez. Líquidos


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como la miel y la !licerina tienen viscosidad alta, mientras que la !asolina y el

alcohol, tienen menor viscosidad.

Los !ases no poseen forma ni volumen determinados. (e#ido que los

espacios entre moléculas son muy !randes y la atracción entre moléculas se vereducida, los !ases tienen la ha#ilidad de e*pandirse y ocupar tanto la formacomo el volumen de sus contenedores. Los !ases tienden a e*pandirse

conforme la temperatura aumenta, pues las moléculas se mueven con mayorrapidez. +i la temperatura disminuye, disminuyendo así el movimiento de las

moléculas de un !as, estos se contraen y pueden incluso hacerse líquidos amuy #a%as temperaturas.

"l plasma es un estado altamente ener!ético, en el cual los átomos de loscuales están compuestas las moléculas, pierden sus electrones. "l estado

plasmático e*iste en el sol y en los #om#illos de luz fluorescente.

Transformaciones de Fase o Cambios de estado

uando la temperatura de una sustancia aumenta o disminuye, la ener!ía queesta sustancia posee se ve alterada. - su vez, los cam#ios de ener!ía resultanen alteraciones en el movimiento de las moléculas de las sustancias, dando

como resultado cam#ios en las fases o estados de la materia. "stastransformaciones o cam#ios son fenómenos de naturaleza física, pues las

sustancias contin$an siendo las mismas químicamente. Las transformacionesque sufre la materia son las si!uientes

Condensación: ocurre cuando hay un cam#io de fase !aseosa a líquida. Pore%emplo, el cam#io del vapor a a!ua.

Ebullición o Evaporación: es el paso de líquido a !as. "sto es lo opuesto de

la condensación. Por e%emplo, cuando hervimos a!ua y esta se convierte envapor.


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Fusión: ocurre cuando un sólido se transforma en líquido. Por e%emplo, esta

transformación se da cuando un hielo se derrite para formar a!ua.

Solidificación: es el paso de líquido a sólido. "sto es lo opuesto de la

fusión. )n e%emplo de este cam#io de fase es la formación de hielo a partir dea!ua.

Sublimación: ocurre cuando un sólido cam#ia directamente a !as, sin pasar

por la fase líquida. "sta transformación se da, por e%emplo, en las #olitas denaftalina.

POR QUÉ EL AGUA GANAVOLUMEN AL CONGELARSE YOTROS LÍQUIDOS PIERDEN?Porque a diferencia de otros líquidos su estructtura molecular al ordenarse (sólido)ocupa más.

Quo - 22/06/201

!"P #!" !#$%&!'#

•

•

•

http://www.quo.es/naturaleza/por-que-el-agua-gana-volumen-al-congelarse-y-otros-liquidos-pierdenhttp://www.quo.es/content/tipafriend/7579http://www.quo.es/content/tipafriend/7579http://www.quo.es/naturaleza/por-que-el-agua-gana-volumen-al-congelarse-y-otros-liquidos-pierden


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Es algo que también le pasa al ácido acético, al galio, al antimonio y otros.

$ P$*$ !%$#$+'#...

• $, '' *$ ,' &!*'• P# Q $, '' +, '##' P!$+ "'%+• '' P'#' *+•

34" 3%+$!# ''• %!$5,' P'#' 5$%$# ''

Al enfriar, la agitación molecular (es decir, el calor) disminuye, y la estructura

del material se ordena más; luego ocupa menos.

Pero a eces, la estructura más ordenada es tal que el espacio entre las

moléculas es mayor. Eso le pasa al agua, que en su estado sólido (el !ielo) forma

una red !e"agonal con bastante espacio entre las moléculas.

Por cierto, que a diferentes presiones, la cristali#ación del agua es diferente$ se

conocen %& tipos de !ielos de agua.

Densidad y agua'a densidad es un concepto bastante conocido y adquirido por la gente, decimos

que algo es más denso que otra cosa cuando en un mismo olumen (o capacidad)

e"iste mayor masa. 'a densidad esta relacionada entonces con la masa y el olumende los cuerpos. Analticamente$

*+ -

http://www.quo.es/naturaleza/ha-nacido-un-oceano/el-agua-de-la-vidahttp://www.quo.es/ser-humano/por-que-el-agua-solo-arruga-pies-y-manoshttp://www.quo.es/ser-humano/agua-para-todoshttp://www.quo.es/tecnologia/como-conseguir-aguahttp://www.quo.es/naturaleza/niebla-para-obtener-aguahttp://www.quo.es/ciencia/noticias/la_matrona_de_la_vidahttp://www.quo.es/ciencia/noticias/la_matrona_de_la_vidahttp://www.quo.es/ciencia/noticias/la_matrona_de_la_vidahttp://www.quo.es/multimedia/videos/gambas_en_la_antartidahttp://www.quo.es/naturaleza/ha-nacido-un-oceano/el-agua-de-la-vidahttp://www.quo.es/ser-humano/por-que-el-agua-solo-arruga-pies-y-manoshttp://www.quo.es/ser-humano/agua-para-todoshttp://www.quo.es/tecnologia/como-conseguir-aguahttp://www.quo.es/naturaleza/niebla-para-obtener-aguahttp://www.quo.es/ciencia/noticias/la_matrona_de_la_vidahttp://www.quo.es/multimedia/videos/gambas_en_la_antartida


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odos los elementos en la naturale#a tienen una densidad distinta, y ésta esconstante en condiciones normales, es decir a una presión atmosférica ideal de %

atm y a una temperatura de /& 01. En otras condiciones la densidad de los cuerpos

ara, por e2emplo, al aumentarle la temperatura a un cuerpo, su densidad

disminuye, y si le aumentamos su presión, la densidad aumenta. En los lquidos

esta ariación casi no se nota, y menos a3n en los sólidos. En los gases, en cambio,la densidad depende en demasa de su presión y temperatura.

Esta ariación de densidad se !ace más notoria a3n, en los cambios de fase, es

decir, cuando un elemento pasa del estado sólido al lquido o del lquido al gaseoso.

En el estado sólido un elemento es muc!o más denso que cuando está en estadolquido, y muc!o más a3n que cuando está en estado gaseoso.

Estas leyes fsicas se cumplen para la gran mayora de los elementos, a e"cepción de

/, y uno de éstos es el más conocido por todos$ el agua.

Este ital elemento se presenta en la naturale#a en tres estados, gaseoso (apor),

lquido (agua) y sólido (!ielo). 1omo en la mayora de los elementos, en su estado

gaseoso, presenta una densidad muy peque4a, a medida que disminuye sutemperatura y se condensa (cambia de gaseoso a lquido), aumenta su densidad, si

seguimos ba2ando su temperatura, seguimos aumentando su densidad !asta

alcan#ar su densidad má"ima que se produce a los 5 01 (a3n en estado lquido).

Aqu iene lo curioso, si seguimos ba2ando la temperatura (menos de 5 01), la cura

de densidad s temperatura sufre un punto de infle"ión, es decir, por alguna

e"tra4a ra#ón, el agua se comporta de manera distinta al resto de los elementos,

ba2o esta temperatura, 666la densidad empie#a a ba2ar777 y una e# que se congela elagua, su densidad es a3n menor, es por esto, por e2emplo que el !ielo flota en un aso de agua, el lector se !abrá dado cuenta que cuando congela agua, éste aumenta

su olumen, ya que al mantener la masa y disminuir su densidad, el olumen debe

aumentar; este fenómeno 89 ocurre en el resto de los elementos.

Es difcil e"plicar porqué ocurre esto en el agua, lo que si podemos !acer es dar

algunas ra#ones de porqué esto E:E ocurrir.

i nos trasladamos al ártico, nos encontramos con un continente que se encuentrasobre el !ielo, las temperaturas caen ampliamente ba2o los , la erdad es

que el agua es imposible que se manifieste a temperaturas ba2o & 01, porque si no

sera !ielo, y entonces =Por qué no se congela toda el agua> El agua para congelarse,

necesita disminuir su densidad, y para aquello debe aumentar su olumen y para

aumentar el olumen, no debe estar sometida a grandes presiones que impidan que

aumente el olumen. El agua empie#a a congelarse de arriba !acia aba2o, ya que esarriba donde tiene menor presión, al congelarse aumenta su olumen, lo que !ace

que se genere un aumento de la presión !acia aba2o, y esta presión es tal que impide

que el agua de más aba2o se congele y por ende se mantenga a la temperatura donde

su densidad es mayor, 666es decir a 5 01777.


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i el agua se comportara como la mayora de los elementos no e"istira ida en elártico ya que el agua se congelara totalmente, lo que impedira ida en el mar,

tampoco sobre la superficie !abra ida porque los osos polares no tendran de

donde sacar agua ni alimento. =erá esto producto de la casualidad>

Por qué el agua al pasar de líquido a sólido aumenta

su volumen?

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4 respuestas

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Respuestas

Calificación

Mejor respuesta: Es una propiedad única del agua, en el resto de los líquidos es alrevez. Se

ha estudiado y la teoría más cercana a la realidad es que el agua aumenta su volumen en el

estado sólido debido a su arreglo molecular de tipo cristalino, es decir, sus moléculas se

acomodan de cierta manera (como un cristal) que le dan una estructura de mayor tamaño queen el líquido. Los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas tienen mucho que

ver con esto.

proteosg · hace 8 años

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•

BUENO,

El agua tiene un comportamiento diferente a la mayoría de líquidos: Cuando pasa a estado

https://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=W2HRZIISUYVNZ6YD5RBM4OCH3A&t=ghttps://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=W2HRZIISUYVNZ6YD5RBM4OCH3A&t=g


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sólido aumenta de volumen. Esto es así porque la densidad del hielo es menor que la del agua.

Como consecuencia de este fenómeno, el hielo flota en el agua. Si se llena completamente de

agua un recipiente y se lo cierra herméticamente para luego congelarlo, al solidificarse el agua

generará una enorme presión que si no es soportada por el recipiente, este se deformaría o

estallaría. Cuando el agua líquida baja su temperatura y llega a 0°C, su densidad es de 0,9999

Kg/litro (permaneciendo en estado líquido). Si se retira del líquido un poco más de calor, pasa

al estado sólido y sufre una intempestiva disminución de densidad (y un consiguiente aumento

de volumen), pasando a tener una densidad de 0,917 Kg/litro (a la misma temperatura, vale

decir 0 °C) Una consecuencia de todo ello es que el agua se congela de arriba hacia abajo. En

lugares donde la temperatura es menor de 0 °C el agua del mar y de los lagos se enfría.

Cuando empieza a congelarse, el agua en lugar de precipitarse al fondo queda en la superficie

y flota. Todo esto permite que el agua y los seres vivos del fondo queden resguardados de las

temperaturas exteriores muy bajas.

Saludos...

Ars · hace 8 años

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•

No no, el agua aumenta su volumen por debajo de los 4ºC y no hay un por qué, ella es así

nomas.En algunos textos dice que el hielo es menos denso por las burbujas de aire atrapadas

Nachito · hace 8 años

ropósitos generales

Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y

aprendizaje.

https://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=5OQMYA6HSJOQ7RYIFDSZ6DFT24&t=ghttps://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=SQJHDXJJBMPALVQLJBVTAKDEOE&t=ghttps://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=5OQMYA6HSJOQ7RYIFDSZ6DFT24&t=ghttps://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=SQJHDXJJBMPALVQLJBVTAKDEOE&t=g


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Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre

pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el

rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes

soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica yla interpretación.

Introducción a las actividades

Cambios de estado de la materia

uando una sustancia absorbe cierta cantidad de calor, la velocidad de sus mol!culas

aumenta y su temperatura se eleva. "ependiendo del calor específico de la sustancia, la

elevación de la temperatura es directamente proporcional a la cantidad de calor

suministrado e inversamente proporcional a la masa de la sustancia. #i las mol!culas de la

sustancia se mueven o vibran lo suficiente, se produce un cambio de estado.

ambio de estado sólido a líquido$ la fusión

%a fusión es el proceso mediante el cual un sólido pasa a fase líquida, es decir, se funde. En

este caso, la temperatura permanece constante durante todo el tiempo en que el sólido se

transforma en líquido. Esto ocurre porque en la fase sólida las mol!culas se mantienen

unidas formando una estructura cristalina rí&ida, de tal manera que la sustancia tiene una

forma y volumen definidos. ' medida que se suministra calor, las ener&ías de las partículas

del sólido aumentan &radualmente y su temperatura se eleva. 'l cabo de cierto tiempo, la

ener&ía cin!tica se vuelve tan &rande que al&unas de las partículas rebasan las fuerzaselásticas que las mantenían en sus posiciones fijas. %a mayor separación entre ellas les da

la libertad de movimiento que se asocia con la fase líquida. En este punto, la ener&ía

absorbida por la sustancia se usa para separar más las mol!culas que en la fase sólida, por

lo que la temperatura no aumenta durante el cambio de estado.

El cambio de estado de sólido a líquido se llama fusión y la temperatura a la cual se

produce se llamapunto de fusión.

El calor latente de fusión (%f )de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario

para que la sustancia cambie de la fase sólida a la líquida, a su temperatura de fusión.

%f * +m +* m %f (-&)

Objetivo de las actividades

+ue los alumnos comprendan el comportamiento de las sustancias al entre&arles ener&ía

suficiente /asta producir en ellas cambios de estado.

Actividad 1

'l aplicar presión, se pueden aplastar los cristales de la estructura del /ielo. 0ormalmente,

el /ielo se funde a 1 2 pero, al aplicar una presión, el punto de fusión se reduce. %os


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cristales se aplastan /asta alcanzar el estado líquido. uando se retira la presión, el a&ua

vuelve a con&elarse. ' este fenómeno de lo llama recongelación.

3. 4ealicen el si&uiente e5perimento$

oloquen en el con&elador un recipiente de tamaño adecuado con a&ua. 6na vez

que el a&ua est! con&elada, apoyen el pedazo de /ielo sobre dos bancos o sillas de

madera dejando un espacio entre ellas.

7omen un pedazo de alambre de cobre como el que se puede encontrar en los

cables de electricidad. uel&uen dos cuerpos pesados de sus e5tremos (de unos 8

o 9 & cada uno) para que aumenten la presión que el del&ado /ilo de metal

realiza al colocarlo sobre el /ielo.

:bserven qu! sucede con el alambre y el pedazo de /ielo. 7omen foto&rafías con la

cámara de sus equipos portátiles. "eberán presentarlas lue&o.

a) ;usquen más ejemplos como el anterior en los que se pueda observar este

comportamiento del a&ua.

b) Elaboren un informe detallado del e5perimento incluyendo las imá&enes obtenidas.

6tilicen el pro&rama cal& . &rado?

= el calor específico del a&ua es de 3 cal& . &rado?

= el calor latente de fusión del /ielo es de @1 cal&?


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= el calor latente de evaporación del a&ua es de >91 cal&?

se puede realizar un dia&rama de la temperatura de la sustancia en función del calor que se

le entre&a.

3. Ampriman o copien en sus equipos portátiles las si&uientes oraciones ycompl!tenlas.

Bientras se produce el cambio de estado, la temperatura del medio se mantiene

CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC y coe5isten CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC.

uando toda la masa de la sustancia cambió de estado, reci!n en ese momento

CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC. %a ener&ía t!rmica utilizada /asta este

momento fue para CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC.

"urante el proceso de fusión del a&ua, la temperatura permanecerá

CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC y por cada &ramo de /ielo absorberá CCCCCCCCCCCCCCCde ener&ía t!rmica para la formación de 3 & de a&ua.

"urante el proceso de vaporización del a&ua, la temperatura permanecerá

CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC y por cada &ramo de a&ua líquida absorberá CCCCCCCCCC

de ener&ía t!rmica para la formación de 3 &ramo de vapor de a&ua a 311 2.

El calor específico del a&ua es i&ual a CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC.

Actividad 3

uando se e5trae calor de un &as, su temperatura cae /asta que alcanza la temperatura a

la cual /irvió. #i se si&ue e5trayendo calor, el vapor retorna a la fase líquida. Este proceso

se llamacondensación. 'l condensarse, un vapor libera una cantidad de calor equivalente

al calor requerido para evaporarlo. Es importante notar que el calor de condensación es

equivalente al calor de vaporización y lo único que cambia es la dirección del calor

transferido.

Técnica de destilación


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3. En &rupos investi&uen cómo funciona un destilador y qu! propiedades de los

cambios de estado se aplican en estos dispositivos.

a) ;usquen ejemplos de estas t!cnicas aplicados en la industria.

b) Elaboraren un informe con un procesador de te5tos de sus equipos portátiles.

Actividad 4

En condiciones apropiadas de temperatura y presión, es posible que una sustancia cambie

directamente de la fase sólida a &aseosa sin pasar por la fase líquida? este cambio de

estado se llamasublimación. %a cantidad de calor absorbido por unidad de masa al

cambiar de sólido a vapor se llamacalor de sublimación.

Sublimación de algunas sustancias

3. Anvesti&uen cómo son las presiones de vapor de las sustancias que pueden sublimar.

D. E5pliquen por qu! cuando se e5pone /ielo seco a temperatura ambiente, sublima.

8. ;usquen ejemplos de sustancias que subliman y sus aplicaciones industriales.

9. 'rmen &rupos de cuatro alumnos y, con la información /allada, realicen una

presentación con el pro&rama Ampress de sus equipos portátiles para e5poner al resto

de sus compañeros.

El agua es una de las sustancias más peculiares conocidas. Es una molcula

pe!ue"a # sencilla$ pero tras su aparente simplicidad presenta una complejidad

sorprendente !ue la %ace especialmente &til para la vida.


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'as molculas de agua están (uertemente unidas entre s). *n aspecto

paradójico es !ue el agua es un l)!uido$ aun!ue sus molculas se encuentren

en promedio (uertemente unidas. Este (enómeno se debe al carácter transitorio

de los puentes de %idrógeno$ !ue al (ormarse # romperse continuamente

permiten la movilidad de las molculas de agua. *na molcula de agua puede

unirse a un má+imo de otras 4 molculas por puentes de %idrógeno$ actuando

en dos de ellos como donadora # en otros dos como aceptora,

Modelo del hielo cúbico

-e pueden ver mu# bien los 4 puentes de %idrógeno !ue (orma la molcula deagua central.

Esta (orma de %ielo aparece a temperaturas in(eriores a /0C. 'os cristales de %ielo !ue se encuentra

%abitualmente tienen simetr)a %e+agonal$ aun!ue tambin %a# 4 puentes de %idrógeno por molcula deagua.

En el %ielo estos puentes de %idrógeno son más o menos estables$ mientras

!ue en el agua l)!uida tienen un carácter transitorio$ estimándose !ue tiene una

vida media del orden de picosegundos. En resumen$ podemos considerar el

agua l)!uida como una red in(inita de puentes de %idrógeno en continua

creación # ruptura. or otra parte$ e+isten evidencias de !ue las molculas de

agua se asocian (ormando agrupaciones clusters de molculas de vidarelativamente larga$ en el !ue las molculas mantienen una red de puentes de

%idrógeno bastante estable en su conjunto.

http://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/hidrogeno/hidrogeno1.htmhttp://www.lsbu.ac.uk/water/index.htmlhttp://www.lsbu.ac.uk/water/index.htmlhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/agua/agua.htm#notaalpie1http://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/hidrogeno/hidrogeno1.htmhttp://www.lsbu.ac.uk/water/index.htmlhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/agua/agua.htm#notaalpie1


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Agua en estado l)!uido

5-imulación6

'a estructura aparece como mu# desordenada$ aun!uepueden apreciarse grupos # cadenas de molculas deagua unidas por puentes de %idrógeno

-e estimaba !ue$ en promedio una molcula de agua está unida por 3$7

puentes de %idrógeno. -in embargo$ estudios recientes parecen apuntar a !ue

el n&mero medio de puentes de %idrógeno es algo menor8 un 90: de las

molculas estar)an unidas por sólo dos puentes de %idrógeno (uertes$ mientras

!ue el 20: restante estar)an unidas %asta por 4 puentes de %idrógeno (uertes

en disposición tetradrica. ;a# !ue %acer notar !ue el aumento de la densidad

del %ielo al (undirse se debe a !ue los enlaces de %idrógeno tienden a separarligeramente a las molculas de agua respecto a su distancia de ?@mol8 además$ %a# !ue

tener en cuenta las interacciones de ?@mol adicionales. or consiguiente esnecesario suministrar muc%a energ)a para %acer !ue las molculas de agua se

http://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/enlaces.htm#Las%20figurashttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/radio_de_van_der_waals.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/radio_de_van_der_waals.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/dipolares/resumen.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/enlaces.htm#Las%20figurashttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/radio_de_van_der_waals.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/radio_de_van_der_waals.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/dipolares/resumen.htm


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separen. or esto el agua presenta las temperaturas de (usión # de ebullición$

as) como el calor espec)(ico$ más elevado de todas las molculas similares.

ropiedades ácidobase

El agua puede disociarse con una probabilidad mu# pe!ue"a. Además$ los

iones recin (ormados al disociarse el agua tienden a atraerse # recombinarse

rápidamente. or consiguiente su concentración en el agua pura es mu# baja$1+10 B 5compárese con la concentración de agua sin disociar$ de 77$7 B6

;a# !ue tener en cuenta !ue no se encuentran iones ; desnudos$ es decir$

protones$ a pesar de !ue se emplee esa nomenclatura %abitualmente. 'o !ue

%a# son iones %idronio;3O$ !ue a su veD se encuentran %idratados.

Igualmente sucede con los aniones ;O$ !ue se encuentran (uertemente

asociados a molculas de agua.

El ión hidronio, H3O+

'a carga positiva se encuentradistribuida por el conjunto del ión8 lostres %idrógenos son indistinguibles.


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Curiosidad.

Cuántos iones ;3O %a# en una bacteria es(rica de 2 Fm de

diámetro$ suponiendo !ue su interior está a p; $0G. araconocer la respuesta$ pulse a!u).

Hransporte de protones a travs del agua.

'a e+istencia de resonancia en el enlace de %idrógeno %ace !ue la movilidad

del ión ;3O en el agua sea muc%o ma#or !ue la de cual!uier otro ión$ dado

!ue se puede trans(erir la carga a gran distancia # rápidamente$ en veD de

moverse el ión como tal,

La semana pasada os dejé sin el tema

primaveral que os prometimos traer cada

miércoles desde el principio de la estación, sin

embargo ya falta poco para que empiece el

verano y quiero compartir con vosotros dos

artículos que pueden ir muy bien en cualquiera

de las dos estaciones más calurosas.

Hoy veremos mediante un experimento que

después reali!aréis en casa con los ni"os# como

el agua se expande cuándo se congela.

$esulta que todos los líquidos cambian de

densidad con la temperatura% se vuelven menosdensos a más temperatura, pero el agua es muy

peculiar porque aumenta el volumen al

congelarse y disminuye la densidad#, así pues

ocurre lo contrario que con el resto de

líquidos. El agua ocupa más lugar al

congelarse, porque sus moléculas se unen

formando una estructura diferente en forma de

http://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/respuesta.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/respuesta.htm


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&exágonos#. ' si para los ni"os es interesante

observar los tres estados en los que puede

presentarse, también lo es comprobar quepueden medir su volumen de una forma sencilla.

(sí pues, )cómo lo&aremos*

• Materiales necesarios% agua, un poco de

colorante alimentario o jarabe dulce

concentrado, una ca"ita de sorber, un

rotulador permanente negro o a!ul, una bola

de plastilina y un plato.

• Empecemos nuestro experimento

'a veréis como es muy sencillo% en primer lugar

me!claremos el agua con medio vaso &ay

su+ciente# con el colorante a continuación

debemos sorber con la ca"ita un poco de la

me!cla sin tragar, aunque tampoco pasaría

nada si ingieren un poquito sin querer#. -uando

separemos la ca"ita del vaso debemos taparcon un dedo el extremo inferior e

inmediatamente sellarlo con un poco de

plastilina.

(&ora formaremos una bola del tama"o de una

nue! con el resto de plastilina y la colocaremos

sobre el plato, para incrustar la parte de la


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ca"ita que no &emos tapado allí normalmente

no se derrama el agua porque se cierra por los

dos extremos#. or /ltimo tenemos que marcaren la cañita el nivel del agua con el

rotulador e introducirlo todo en el congelador.

-uando vayamos a ver nuestro experimento,

comprobaremos como el volumen del agua

tintada a&ora solida# &a aumentado, y lo

sabremos porque supera la marca que &emos

pintado.

¿Os atrevéis? seguro que ahora tenéis más tiempo

libre (con la jornada continua de los niños en junio), y

además apetecen este tipo de pruebas con agua,

¿verdad?

' la próxima semana +nali!aremos con la serieque empe!amos &ablándoos de laplani+cación y

equipamiento para las excursiones por la

monta"a con ni"os, y lo &aremos con unos

divertidos puntos de lectura que podéis &acer

en casa.

-eguramente todos %emos visto !ue al llenar un molde con agua # al meterloen el congelador$ el %ielo resultante ocupa más espacio !ue el !ue ocupaba el

agua l)!uida. ¿Por qué ocurre esto?

Antes de responder a esta pregunta$ es mejor dejar claro por !u los sólidosson sólidos # los l)!uidos son l)!uidos.

Entre las moléculas de una sustancia sólida hay una atracción que lasmantiene irmemente unidas en una !osición i"a. Es di()cil separarlas #$ por

tanto$ la sustancia es sólida.

-in embargo$ las molculas de los sólidos contienen energ)a de movimiento #vibran alrededor de esas posiciones (ijas. Cuanto más se sube la temperatura$se va ganando cada veD más energ)a # vibrando con ma#or violencia. Al llegar

a cierto punto de temperatura 5punto de (usión6 ad!uieren tanta energ)a !ue laatracción de las demás molculas no basta para retenerlas. e este modo$ se

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rom!en las li#aduras y em!ie$an a mo%erse !or su cuenta, resbalando ydesli$&ndose sobre sus com!a'eras. El sólido se ha con%ertido de esta

orma en un l(quido.

'a ma#or)a de los sólidos son cristalinos. Esto !uiere decir !ue las moléculas

no sólo !ermanecen i"as en su sitio, sino que est&n ordenadas enormaciones es!ec(icas$ como si (ueran una escultura.

En un sólido cristalino las molculas suelen ordenarse de (orma com!acta$ esdecir$ las molculas se api"an unas contra otras$ con mu# poco espacio entreellas. ero al (undirse la sustancia # convertirse en l)!uido$ las molculas$ al

desliDarse unas sobre otras$ se empujan # desplaDan. or tanto$ lasmoléculas se se!aran entre ellas.

ic%o de una (orma más clara, los sólidos se e)!anden al undirse y losl(quidos se contraen al con#elarse. ero... no se supone !ue el agua

aumenta de tama"o al congelarseG lo !ue %emos dic%o en este art)culo estodo una contradicciónG esto no concuerda verdadG

Hran!uilos$ todo tiene su e+plicación$ #a !ue un aspecto mu# importante eneste proceso es cómo estén situadas las moléculas en la orma sólida. En

el %ielo$ las molculas de agua están colocadas en una (ormación !uedeja muchos huecos entre ellas 5para verlo de una (orma sencilla$ mirad laimagen !ue %a# bajo estas l)neas$ en la !ue las molculas se dejan muc%o

espacio entre ellas$ algo (undamental para e+plicar este (enómeno6 .

Al aumentar la temperatura$ las molculas de agua !uedan sueltas # empieDana moverse cada una por su lado$ lo cual las separar)a$ si no (uese por!ue deesta manera muchas de ellas !asan a rellenar esos huecos que e)ist(an

en el hielo. J al rellenarlos$ el agua l)!uida ocupa menos espacio !ue el %ielosólido.

*l undirse cent(metro cúbico de hielo sólo se orman ,- cent(metroscúbicos de a#ua. Ksa es la e+plicación$ #a !ue las molculas del agua en

estado l)!uido rellenan los %uecos del %ielo.

Como dato curioso$ para e+perimentar en casa, Hodos sabis !ue el %ielo esmenos denso !ue el agua 5por eso (lota6$ pero para ser más concretos$

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podemos decir !ue un cent)metro c&bico de %ielo se %unde en el agua %asta!ue !uedan 0$L cent)metros c&bicos por debajo de la super(icie. El %ielo es

sostenido entonces por el empuje del agua$ !uedando entonces 0$1cent)metros c&bicos por encima de la super(icie. Mesumiendo de (orma

clara$ si metemos un cubito de hielo en un %aso de a#ua, siem!re se %an

a sumer#ir en el a#ua -/ del hielo y se %a a quedar en la su!ericie/.

Mealmente no se mueve ()sicamente el ión %idronio como tal 5abajo6$ sino !ue los%idrogeniones saltan rápidamente entre las molculas de agua unidas porpuentes de %idrógeno 5arriba6.

Este (enómeno plantea un problema interesante para las prote)nas

transportadoras de agua en las membranas o acuaporinas, deben permitir el

paso de molculas de agua -IN !ue pasen simultáneamente %idrogeniones$ #a!ue en este caso se disipar)a el potencial de membrana. 'o

consiguen separando # obligando a girar a las molculas de agua$ (ormado un

puente de %idrógeno espec)(ico$ con lo !ue rompen la red de puentes de

%idrógeno !ue las unen # !ue permite el paso rápido de los

%idrogeniones. Además$ un resto cargado positivamente en el canal act&a

como barrera para el movimiento de cationes.

-cuaporina de cristalino #ovino. -rchivo /012.pd#. 3#serve que la cadena de moléculasde a!ua &o*í!enos en azul' que atraviesan el interior polar de la proteína se encuentra

físicamente interrumpida en el centro del canal &flecha ro%a'


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'os puentes de %)drógeno en el %ielo no son completamente estables$ aun!ue su vida media

es superior !ue en el agua l)!uida.

El a#ua es una sustancia especial$ #a !ue la ma#or)a de las sustancias reducensu %olumen al con#elarse. -in embargo$ el a#ua loaumenta$ es decir$ se e+pandecuando se convierte en %ielo. Cuando el %olumen aumenta 5en el caso del a#ua6$ ladensidad disminu#e # el sólido (lota en el l)!uido.

estados de la materia y transformaciones de fase

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