PPTCES030CB33-A15V1
Clase
El agua y sus propiedades
Resumen de la clase anterior
Reactivo limitante
Reactivo que se consume primero en
una reacción
Rendimiento de una
reacción
Teórico
Real
Cantidad de
producto
obtenido, si
reacciona todo
el reactivo
limitante
Cantidad de
producto
obtenido
realmente en
una reacción
Aprendizajes esperados
•
Analizar las propiedades del agua en relación con su estructura
molecular.
•
Interpretar los cambios ocurridos en la reacción de descomposición
de agua.
Pregunta oficial PSU
Con relación al agua, se puede afirmar que
I) el agua aumenta su volumen al congelarse.
II) el hielo tiene menor densidad que el agua.
III) entre 0 oC y 4 oC, el agua presenta una anomalía en su dilatación.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
I, II y III.
Fuente: DEMRE – U. DE CHILE, Proceso de admisión 2009.
1. Propiedades del agua
2. Electrólisis y fotólisis del agua
3.
Reacción de formación del agua
1. Propiedades del agua
1.1 Estructura molecular
Las propiedades del agua se deben principalmente a que la molécula es un
dipolo eléctrico y a la formación de puentes de hidrógeno.
Molécula
polar
Por las diferencias de electronegatividad
entre el O y el H se forma un fuerte
momento dipolar eléctrico.
Un momento dipolar eléctrico es la existencia
de cargas eléctricas más o menos estables al
interior de la molécula de agua por la
distribución asimétrica de los electrones.
1. Propiedades del agua
1.1 Estructura molecular
Puentes de hidrógeno
Tipo especial de interacción
dipolo-dipolo, entre un elemento
muy electronegativo (O, N o F),
que forma parte de una molécula,
y el hidrógeno que forma parte de
otra molécula.
Son atracciones entre
moléculas de agua, en
virtud de los momentos
dipolares presentes en
cada una de ellas.
Ejercitación
Ejercicio 17
“guía del alumno”
Con relación a la molécula del agua, es correcto afirmar que
A) está constituida por un átomo de hidrógeno y dos átomos de oxígeno.
B) sus átomos se unen a través de un enlace covalente coordinado.
C) presenta una geometría de tipo angular.
D) sus átomos constituyentes presentan un ángulo de enlace de 120°.
E) presenta un carácter apolar.
C
Comprensión
1. Propiedades del agua
1.2 Propiedades fisicoquímicas
Alto calor
especifico
Alta tensión
superficial
Se debe transferir una gran cantidad de calor para
romper muchos puentes de hidrógeno, observándose
un ligero aumento de la temperatura.
Medida de la fuerza elástica que
existe en la superficie de un líquido.
Pregunta HPC
Ejercicio 3
“guía del alumno”
Un grupo de alumnos realizó el siguiente experimento.
B
Comprensión
Llenaron un recipiente con agua y colocaron un clip encima de un trocito de papel,
depositándolo suavemente en la superficie del agua que estaba en el recipiente (paso 1).
Los estudiantes observaron que el papel se hundía parcialmente y el clip quedaba flotando
(paso 2).
Luego, llenaron un gotario con un poco de jabón líquido y agregaron cuidadosamente gotas
de jabón en el recipiente (paso 3), observando que el clip comenzó a hundirse (paso 4).
En relación a este experimento se puede afirmar que el clip se hunde porque el (las)
A) jabón hace que aumente la tensión superficial del agua.
B) jabón hace que disminuya la tensión superficial del agua.
C) clip, luego de un tiempo, se hunde por efecto de la gravedad.
D) papel hace que aumente la tensión superficial del agua.
E) moléculas de jabón forman puentes de hidrógeno con las moléculas de agua.
1. Propiedades del agua
1.2 Propiedades fisicoquímicas
Capilaridad
Tendencia del agua a ascender por un tubo estrecho en contra
de la fuerza de gravedad. Es resultado de dos tipos de fuerzas.
Elevada fuerza de adhesión.
Corresponde a la
fuerza o
atracción
intermolecular
entre moléculas
distintas.
Elevada fuerza de cohesión.
Corresponde a la
fuerza o
atracción
intermolecular
entre moléculas
semejantes.
Ejercitación
Ejercicio 8
“guía del alumno”
El esquema representa las fuerzas presentes entre las partículas de agua y una
determinada superficie.
Al respecto, las fuerzas X e Y se denominan, respectivamente, fuerzas de
A) cohesión y adhesión.
B) adhesión y cohesión.
C) adhesión y tensión.
D) tensión y cohesión.
E) atracción y repulsión.
B
Comprensión
1. Propiedades del agua
1.2 Propiedades fisicoquímicas
Viscosidad
Medida de la resistencia de los líquidos a fluir.
Líquidos con fuerzas intermoleculares fuertes son más
viscosos que los que tienen fuerzas intermoleculares débiles.
Interacciones
débiles:
menos viscoso.
Interacciones
fuertes: más
viscoso.
1. Propiedades del agua
1.2 Propiedades fisicoquímicas
Densidad
Su forma sólida es
menos densa que
su forma líquida.
Esto se debe a la
formación de los
enlaces de
hidrógeno formando
una red
tridimensional.
Agua en estado sólido
Entre 0 y 4 °C el agua se
vuelve progresivamente más
densa, sin embargo, sobre
los 4 °C predomina la
expansión térmica y la
densidad
del
agua
disminuye con el aumento
de la temperatura.
Agua en estado líquido
Ejercitación
Ejercicio 20
“guía del alumno”
El siguiente gráfico muestra la variación de la densidad del agua en función de la
temperatura.
¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s)?
I) Por sobre los 4 °C, la densidad del agua disminuye con el aumento de la
temperatura.
II) La densidad del agua a 0 °C es la misma que a 8 °C.
III) El agua sólida presenta una densidad de 0,9997 g/mL.
D
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo I y II
E) Solo II y III
ASE
1. Propiedades del agua
1.2 Propiedades fisicoquímicas
Poder disolvente
El agua es capaz de disolver una cantidad muy grande de
compuestos iónicos y polares.
1. Propiedades del agua
1.2 Propiedades fisicoquímicas
Sustancia insípida (sin sabor), incolora e
inodora.
Bloquea ligeramente la radiación UV.
H2O
En estado puro presenta una baja
conductividad eléctrica.
Puede descomponerse en partículas de
hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis.
Ejercitación
Ejercicio 21
“guía del alumno”
¿Cuál de las siguientes alternativas NO corresponde a una propiedad del agua?
A) Cuando el agua cambia de estado sólido a líquido, las moléculas de agua se
organizan en el espacio, ocupando mayor volumen.
B) Posee un punto de ebullición igual a 100 °C a nivel del mar.
C) La masa de un litro de agua es casi 1 kg a de 4 °C de temperatura.
D) Es capaz de disolver una gran variedad de sustancias, tanto inorgánicas
(sales, ácidos, etc.) como orgánicas (azúcares, alcoholes).
E) La molécula del agua es un dipolo, donde el oxígeno tiene una densidad de
carga negativa y el hidrógeno una densidad de carga positiva.
A
Comprensión
1. Propiedades del agua
1.3 Diagrama de fases. Punto triple
El
diagrama
de
fases
presentado se divide en tres
regiones
y
cada
una
representa una fase pura. La
línea que separa dos regiones
indica las condiciones en las
que estas dos fases pueden
estar en equilibrio. El punto en
el que se unen las tres curvas
se denomina punto triple, y
corresponde
a
la
única
condición en la que las tres
fases
pueden
estar
en
equilibrio recíproco. Para el
agua este punto está a 0,01 °C
y 0,006 atm.
Si la presión aumenta por arriba de 1 atm,
aumentará el punto de ebullición y
disminuirá el punto de fusión.
Ejercitación
Ejercicio 6
“guía del alumno”
A continuación se presenta un diagrama general de fases del agua.
Al respecto, es correcto afirmar que las fases 1, 2 y 3 corresponden a
C
ASE
2. Electrólisis y fotólisis del agua
2.1 Electrólisis
Es un proceso a través del cual un compuesto se separa en sus
elementos constituyentes, aplicando una corriente eléctrica.
Esta reacción se realiza en una celda
electrolítica y ambos gases pueden
ser recogidos con tubos de ensayo
que se colocan invertidos sobre los
electrodos.
La celda está formada por la pila, los electrodos y los tubos de ensayo.
2. Electrólisis y fotólisis del agua
2.1 Electrólisis
La siguiente ecuación balanceada describe el proceso
de electrólisis del agua:
2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)
La ecuación se verifica en el hecho
experimental de que el volumen de
hidrógeno recogido es el doble del
volumen de oxígeno.
2. Electrólisis y fotólisis del agua
2.2 Fotólisis
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas verdes producen
glucosa a partir de dióxido de carbono y agua. Es la conversión de materia
inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz.
6C O 2 + 6H 2 O  C 6 H 12 O 6 + 6O 2
El oxígeno liberado proviene del agua y
no del dióxido de carbono y las
moléculas de agua “se rompen” por
acción de la luz, donde hv representa la
energía de un fotón. Este proceso se
denomina fotólisis.
Ejercitación
Ejercicio 15
“guía del alumno”
La siguiente figura muestra el procedimiento de la electrólisis del agua.
C
ASE
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es INCORRECTA con respecto a este
proceso?
A) Requiere de energía externa para que ocurra.
B) Alrededor del polo negativo se produce hidrógeno.
C) Se desprende el mismo volumen de H2 que de O2.
D) Alrededor del polo positivo se produce oxígeno.
E) Se realiza en una cuba, la cual contiene el electrólito disuelto o fundido y dos
electrodos.
3. Reacción de formación del agua
La formación del agua requiere de la participación de hidrógeno (H2) y
oxígeno (O2), que existen en la naturaleza en estado gaseoso (g), a presión y
temperatura ambiente. El proceso ocurre con liberación de energía, por lo que
se define como un proceso exotérmico. La representación de este proceso
se realiza mediante la siguiente ecuación química:
2H 2 (g) + O 2 (g)  2H 2 O (l)
Dos mol de
hidrógeno
gaseoso
Reaccionan
con
Un mol de
oxígeno
gaseoso
Producen
Dos mol de
agua líquida
Pregunta oficial PSU
Con relación al agua, se puede afirmar que
I) el agua aumenta su volumen al congelarse.
II) el hielo tiene menor densidad que el agua.
III) entre 0 oC y 4 oC, el agua presenta una anomalía en su dilatación.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
I, II y III.
E
Comprensión
Fuente: DEMRE – U. DE CHILE, Proceso de admisión 2009.
Tabla de corrección
Nº
Clave
Unidad temática
Habilidad
1
A
Disoluciones químicas
Comprensión
2
E
Disoluciones químicas
Comprensión
3
B
Disoluciones químicas
Comprensión
4
B
Disoluciones químicas
Comprensión
5
A
Disoluciones químicas
Comprensión
6
C
Disoluciones químicas
ASE
7
D
Disoluciones químicas
Reconocimiento
8
B
Disoluciones químicas
Comprensión
9
D
Disoluciones químicas
Aplicación
10
E
Disoluciones químicas
Reconocimiento
11
D
Disoluciones químicas
Reconocimiento
12
D
Disoluciones químicas
Comprensión
Tabla de corrección
Nº
Clave
Unidad temática
Habilidad
13
C
Disoluciones químicas
Reconocimiento
14
B
Disoluciones químicas
Reconocimiento
15
C
Disoluciones químicas
ASE
16
B
Disoluciones químicas
Aplicación
17
C
Disoluciones químicas
Comprensión
18
E
Disoluciones químicas
Comprensión
19
C
Disoluciones químicas
Comprensión
20
D
Disoluciones químicas
ASE
21
A
Disoluciones químicas
Comprensión
22
E
Disoluciones químicas
Comprensión
23
E
Disoluciones químicas
ASE
24
E
Disoluciones químicas
Comprensión
25
E
Disoluciones químicas
Comprensión
Síntesis de la clase
Fuerzas
intermoleculares
Dipolaridad
Estructura
molecular
Propiedades
Fotosíntesis
Agua
Diagrama de fases
Reacción de
formación y
descomposición
Punto triple
Prepara tu próxima clase
En la próxima sesión, estudiaremos
Disoluciones I: mezclas, disoluciones
y unidades porcentuales de
concentración
Equipo Editorial
Área Ciencias: Química
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