Biologia. Propiedades Físicas del Agua

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INFORME DE LABORATORIO

Propiedades Físicas del Agua.

Asignatura: BIO-002

Nombre de Autores:

Aguilar Salazar, Francesca

Cossio Sanchez, Magaly

García Challapa, Daniela

Ormeño Inostroza, Andrea

Hispa , Catalina

Nombre de Docente del práctico:

Paulina Plaza

Fecha de realización: 14 de Septiembre de 2018

Introducción.

Nombre común que se aplica al  estado  líquido del compuesto de hidrógeno y oxígeno H2O. Los antiguos filósofos consideraban el agua como un elemento básico que representaba a todas las sustancias líquidas. Los científicos no descartaron esta idea hasta la última mitad del siglo XVIII. En 1781 el químico británico Henry Cavendish sintetizó agua detonando una mezcla de hidrógeno y aire. Sin embargo, los resultados de este experimento no fueron interpretados claramente hasta dos años más tarde, cuando el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto de oxígeno e hidrógeno. En un documento científico presentado en 1804, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista alemán Alexander von Humboldt demostraron conjuntamente que el agua consistía en dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno, tal como se expresa en la fórmula actual H2O.El agua se presenta en tres estados: solido, liquido o gaseosa.

El agua químicamente pura es un líquido inodoro e insípido; incoloro y transparente en capas de poco espesor, toma color azul cuando se mira a través de espesores de seis y ocho metros, porque absorbe las radiaciones rojas. Sus constantes físicas sirvieron para marcar los puntos de referencia de la escala termométrica Centígrada. A la presión atmosférica de 760 milímetros el agua hierve a temperatura de 100°C y el punto de ebullición se eleva a 374°, que es la temperatura critica a que corresponde la presión de 217,5 atmósferas; en todo caso el calor de vaporización del agua asciende a 539 calorías/gramo a 100°.

Mientras que el hielo funde en cuanto se calienta por encima de su punto de fusión, el agua líquida se mantiene sin solidificarse algunos grados por debajo de la temperatura de cristalización (agua su enfriada) y puede conservarse liquida a –20° en tubos capilares o en condiciones extraordinarias de reposo. La solidificación del agua va acompañada de desprendimiento de 79,4 calorías por cada gramo de agua que se solidifica. Cristaliza en el sistema hexagonal y adopta formas diferentes, según las condiciones de cristalización.

A consecuencia de su elevado calor especifico y de la gran cantidad de calor que pone en juego cuando cambia su estado, el agua obra de excelente regulador de temperatura en la superficie de la Tierra y más en las regiones marinas. El agua se comporta anormalmente; su presión de vapor crece con rapidez a medida que la temperatura se eleva y su volumen ofrece la particularidad de ser mínimo a la de 4°. A dicha temperatura la densidad del agua es máxima, y se ha tomado por unidad. A partir de 4° no sólo se dilata cuando la temperatura se eleva; sino también cuando se enfría hasta 0°: a esta temperatura su densidad es 0,99980 y al congelarse desciende bruscamente hacia 0,9168, que es la densidad del hielo a 0°, lo que significa que en la cristalización su volumen aumenta en un 9 por 100.

Las propiedades físicas del agua se atribuyen principalmente a los enlaces por puente de hidrógeno, los cuales se presentan en mayor número en el agua sólida, en la red cristalina cada átomo de la molécula de agua está rodeado tetraédricamente por cuatro átomos de hidrógeno de otras tantas moléculas de agua y así sucesivamente es como se conforma su estructura. Cuando el agua sólida (hielo) se funde la estructura tetraédrica se destruye y la densidad del agua líquida es mayor que la del agua sólida debido a que sus moléculas quedan más cerca entre sí, pero sigue habiendo enlaces por puente de hidrógeno entre las moléculas del agua líquida. Cuando se calienta agua sólida, que se encuentra por debajo de la temperatura de fusión, a medida que se incrementa la temperatura por encima de la temperatura de fusión se debilita el enlace por puente de hidrógeno y la densidad aumenta más hasta llegar a un valor máximo a la temperatura de 3.98ºC y una presión de una atmósfera. A temperaturas mayores de 3.98º C la densidad del agua líquida disminuye con el aumento de la temperatura de la misma manera que ocurre con los otros líquidos.

           En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. La tensión superficial junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad.

           La capilaridad es un proceso de los fluidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido o fuerza intermolecular del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

         Objetivos Generales.

• Estudiar las propiedades físicas del agua.

Objetivos Específicos.

• Comprender  la fuerza de tensión que ejerce  un líquido (H2O) refiriéndola a la unidad de longitud sobre la que actúa esta fuerza.
• Obtener y comprender a través de la actividad resultados de capilaridad, fuerza de adhesión y fuerza de cohesión.
• Estudiar las variaciones de la tensión superficial y ver sus aplicaciones generales en la naturaleza
• Formular conclusiones en base a la experiencia realizada.

Procedimiento Experimental – Materiales y métodos.

• Tensión superficial (Fuerza de cohesión).

Actividad n°1:

En un vaso precipitado se agregó 200mL de agua corriente, con dos bolas de plasticina se confeccionaron una esfera y un barquito, primero depositó la esfera hecha de plasticina y luego se depositó lentamente el barquito de plasticina.

Actividad n°2: 

Se agregó 200mL de agua corriente en un vaso precipitado, lentamente y con mucha precaución encima del agua se coloco un trozo de papel

• Capilaridad (Fuerza de cohesión + fuerza de adhesión.

Actividad n°3:Para finalizar a cada tubo se le añadió  gotas de Glugol.

Actividad n°4:

Resultados.

Actividad 1:

Actividad 2:

Actividad 3:

Actividad 4:

Discusión de resultados.

Actividad  n°3:

La capilaridad es una propiedad de los fluidos que depende de su tensión superficial, la cual, a su vez, depende de la cohesión del fluido, y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.

La masa líquida es directamente proporcional al cuadrado del diámetro del tubo, por lo que un tubo angosto succionará el líquido en una longitud mayor que un tubo ancho. Así, un tubo de vidrio de 0,1 mm de diámetro levantará una columna de agua de 30 cm. Cuanto más pequeño es el diámetro del tubo capilar mayor será la presión capilar y la altura alcanzada.

En los líquidos que mojan, la resultante de las fuerzas que actúan sobre las moléculas próximas a la pared, está dirigida hacia el interior de la pared por lo que la forma de la superficie del líquido es cóncava. (Menisco cóncavo).

El etanol (alcohol etílico) tiene una tensión superficial con el aire unas tres veces menor que el agua. Esto significa que una aguja como en la actividad anterior muy probablemente se hundiría en el alcohol. La esfericidad de las gotas de alcohol está mucho menos asegurada que la de las de agua. Además, como vimos en el experimento el alcohol “moja” más que el agua –que ya moja bastante–. En general, hacer que algo penetre a través de la superficie del alcohol, dado que sus moléculas no tienen tanta cohesión entre ellas como las del agua, es bastante más fácil.

Conclusión.

El agua, sustancia vital sin la cual los seres vivos no podrían vivir solo es utilizable un 1% aproximadamente, a pesar de que las 3/4 partes del planeta están cubiertas de agua. Debido a sus características estructurales muy singulares por la formación de enlaces por puentes de hidrógeno que se establecen entre sus moléculas.

Estas actividades nos ayudaron a entender los conceptos de tensión superficial y capilaridad. Generalmente se nos presentan ciertas dificultades cuando estudiamos la teoría de éstos conceptos, pero al hacer los experimentos, es posible observar cómo funciona la física en nuestra vida cotidiana. Se puede decir: La tensión superficial es una propiedad particular de cada líquido ya que cada uno tiene sus propias fuerzas intermoleculares específicas. Como la formación de una superficie requiere energía, los líquidos minimizan su área expuesta respecto al entorno que les rodea. De ahí que las superficies de los lagos, el mar, etc. en calma sean planas y los líquidos al caer tiendan a formar volúmenes esféricos (gotas). O en el caso de nuestra actividad el peso de la aguja queda compensado por la resistencia de la superficie del agua a ser deformada.

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