Fisicoquímica del agua

La mayoría de las reacciones químicas que pasan en la naturaleza se dan en forma líquida. Estas reacciones son disoluciones homogéneas:

Soluto + disolvente = disolución

Desde la antigua Grecia, el agua era un elemento vital, tanto así que Tales de Mileto creía que el agua era la sustancia de donde surgió el universo y proponía que todo había nacido de ella y a ella debía volver, luego Empédocles propuso que hacia parte de los cuatro elementos esenciales junto con el aire, el fuego y tierra y que estos elementos unidos a dos fuerzas motrices, amor y lucha, dan origen a todo lo existente.

El disolvente universal es el agua. El agua es una molécula compuesta por oxigeno y dos átomos de hidrogeno, que se unen a través de enlaces covalentes que los separan ángulos de 104.5º. El oxigeno es un átomo por excelencia electronegativo, tiene 6 electrones en su última capa de valencia, lo que permite atraer fácilmente mas electrones para completar la ley del octeto. Aparte del enlace covalente existe una fuerza intermolecular que le asigna al agua la mayoría de sus cualidades: los puentes de hidrogeno. Los puentes de hidrogeno son las atracciones entre un átomo altamente electronegativo (O, N, S) y un hidrogeno unido a otro átomo electronegativo.  

Lavoisier fue el primero en demostrar que el agua era un elemento que se forma a partir de dos gases: hidrógeno y oxígeno.

El agua en el planeta se encuentra en tres fases: líquida, sólida y gaseosa.

Propiedades físicas del agua en estado líquido

La estructura del agua, su geometría y el tipo de enlace entre sus moléculas son claves para comprender sus propiedades

1. Calor latente de vaporización: A nivel del mar, la temperatura de ebullición del agua es de 100 ºC y la de fusión es de 0ºC. El calor latente de vaporización es la cantidad de calor que se debe suministrar para que un mol de agua líquida se convierta en vapor de agua. El calor latente de vaporización del agua es mucho mayor que el de otras sustancias de peso molecular similar y esto es porque hay que romper tres puentes de hidrogeno para pasar de estado liquido a gaseoso.

2. Comportamiento inusual del agua: Cuando el agua cambia de estado líquido al sólido se comporta en forma inusual: en vez de contraerse o reducir su volumen, como el resto de los líquidos, se expande, es decir, las moléculas de agua se organizan en el espacio, conformando una estructura molecular abierta. Esto determina que el hielo sea menos denso que el agua líquida, y por lo tanto flote en el agua.

3. Tensión superficial: las fuerzas de cohesión que se establecen entre las moléculas superficiales son diferentes a las del interior. Mientras las moléculas bajo la superficie líquidas experimentan fuerzas de atracción con otras moléculas vecinas en todas las direcciones, las que se encuentran en la superficie están ligadas sólo por otras moléculas superficiales y por aquellas ubicadas inmediatamente debajo. Esto crea una mayor tensión sobre la superficie del líquido, llamada tensión superficial. Con la sola excepción del mercurio, el agua tiene la tensión superficial más elevada de todos los líquidos comunes.

4. El agua como solvente: El agua es el mejor disolvente que la mayoría de los líquidos corrientes. Las sales y otros compuestos iónicos se disuelven en agua con facilidad, pero son insolubles en otros en otros solventes, como la acetona. En la naturaleza es de considerable importancia que el agua sea un buen disolvente, ya que muchas reacciones transcurren en medio acuoso.

Fuentes y evaluación de su utilidad