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EL  AGUA:  TAN  PRESENTE  Y   NO  NOS  DAMOS  CUENTA   TEMA  2  BLOQUE  VI    

 

S.E.P.  Alhaurín  de  la  Torre      

 

 


Fuente:agrega.juntadeandalucia.es  

Tan presente y no nos damos cuenta… Imagen: dreamstime

¿Sabes que el agua es el compuesto más abundante en nuestro planeta? gracias a ella tiene color azul. También sabes que es imprescindible para la vida, que sin ella no podemos vivir, por muchos motivos que luego verás, no se conoce ninguna forma de vida que tenga lugar en su ausencia completa, forma parte de todos los seres vivos. Prácticamente está presente en casi todo lo que nos rodea , desde alimentos sólidos (carnes, verduras, frutas, pescados, huevos...), bebidas (leche, zumos, bebidas alcohólicas y no alcohólicas), medicinas, combustibles, productos de limpieza, desinfectantes, abonos, pesticidas, materiales de construcción (mezclas, hormigones...).

1.Casi siempre agua... con otra cosa pero agua. En el tema anterior viste que la disolución es una mezcla homogénea de varios componentes: soluto y disolvente, soluto es el que se encuentra en menor cantidad mientras que el disolvente es el que está en mayor cantidad y determina el estado de la disolución (sólido, líquido y gaseoso). Repasa la diferencia entre soluto y disolvente en la siguiente animación: Componentes de una disolución

 

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El agua es el disolvente universal, es decir disuelve a casi todas las sustancias. ¿Quieres ver como lo hace? si pinchas en la molécula de agua lo verás claro, aunque también lo puedes ver con este otro ejemplo Esto permite, por ejemplo, que los vegetales puedan incorporar minerales disueltos en el agua y a los animales les facilita la circulación por la sangre de desechos y nutrientes.

¿Sabías que son muy distintas cuando se disuelven? Imagen: NCSSM

No todas las sustancias se comportan de la misma manera en el agua, por ejemplo la sal y el azúcar, cuando las disolvemos en agua, aparentemente son iguales, podríamos confundirlas, sino fuera por su sabor distinto, sin embargo, son moléculas distintas, que en el agua de comportan de distinta forma, si lo quieres ver, pincha en las siguientes animaciones: • sal en agua • azúcar en agua Has visto que la sal en agua conduce la electricidad, por eso se dice que es un electrolito, porque en disolución se separa la molécula en sus iones (átomos con carga recuerdas), mientras que el azúcar no es un electrolito, no se separan sus átomos en agua (no se forman iones) por lo que no conducen la electricidad.

 

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Imagen: dreamstime

• ¿Qué ocurre si te pasas con el azúcar en el café? ¿A que no sabe bien? • En el cuerpo humano, por ejemplo, la sangre siempre debe tener unos determinados niveles de azúcar (glucosa), y prácticamente de todos los componentes (colesterol, potasio, hierro...) • Las bebidas también han de tener una proporción adecuada de sus componentes para conservar el mismo sabor. Cuando preparamos una disolución, nos interesa conocer en qué proporción se encuentran el soluto y el disolvente. A esa proporción los científicos la conocen como concentración de la disolución. La concentración de una disolución indica la cantidad de soluto que hay en una cantidad determinada de la disolución. La concentración de una sustancia la podemos expresar de muchas formas, vamos a ver algunas de ellas: El porcentaje en masa nos indica los gramos de soluto que hay en 100 g de disolución. ¡¡No olvides que los gramos de disolución son los gramos del soluto más los del disolvente!!

Imagen: MEC-ITE

Ejemplo Se ha preparado una disolución añadiendo 10 g de azúcar y 5 g de sal a 100 g de agua. Calcula: • El porcentaje en masa de azúcar.  

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• El porcentaje en masa de sal.

El porcentaje en volumen nos indica el volumen de soluto que hay en 100 unidades de volumen de disolución. ¡¡No olvides que el volumen de disolución es la suma del volumen del soluto más el volumen del disolvente!!

Imagen: Chemistryland.com

Ejemplo Se ha preparado una disolución añadiendo 10 ml de alcohol a 100 ml de agua. Calcula el porcentaje en volumen de alcohol.

¿Sabes la cantidad de alcohol que tomamos cuando bebemos…? Bebida

Porcentaje volumen 3,5-5 4 10-15 12

de

alcohol

en

Cerveza Sidra Vino Cava Vino 15-22 dulce Vermut 16-24 Pacharán 28 Whisky 35-40 Anís 40 Ron, 40 Vodka Absenta 60-80 ¿Qué tiene más alcohol, 3 tercios de cerveza o un whisky (100 ml)?  

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• Un litro de cerveza (3 tercios) como tiene entre 3,5 y 5 ml por cada 100 ml, un litro tendrá entre 35 y 50 ml de alcohol. • 100 ml de whisky tiene 35 y 40 ml de alcohol. Pues para que veas, es más o menos lo mismo. Si tenemos una disolución de una sustancia en agua, podemos añadir soluto y remover hasta que se disuelva. Pero llega un momento en que no se puede disolver más y cualquier cantidad adicional de soluto se queda depositada en el fondo del recipiente. A la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en un cantidad de disolvente determinada se le llama solubilidad y se expresa en g de soluto/ L de disolvente. Cuando una disolución no admite más soluto se dice que está saturada, sino está saturada pero le falta poco para estarlo se dice que está concentrada y si le falta mucho se dice que está diluida, como verás en la siguiente animación, en la que diluimos una disolución al añadir más disolvente.

Imagen: flickr.com / Takashy

Para saber más… Si quieres un buen vaso de cola-cao sin grumos, deberás calentar la leche ¿sabes por qué? Pues porque al aumentar la temperatura la mayoría de las sustancias se disuelven mejor. En el siguiente enlace podrás ver otros casos curiosos relacionados con la solubilidad: Algo más de solubilidad También podrás comprobar en un test animado que esto es cierto, que la velocidad de disolución aumenta con la temperatura. Velocidad de disolución  

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2.- ¡¡Magia!! Unos desaparecen y otros aparecen... Imagen: dreamstime

Cuando mezclamos sustancias no siempre ocurre lo mismo, unas veces las sustancias siguen estando ahí aunque mezcladas, pero otras veces... ¡desaparecen! No tienes que ir muy lejos para ver estas transformaciones, en la cocina de tu casa puedes observar muchas de ellas bien físicas o bien químicas. Cuando añades azúcar a la leche, estás preparando una disolución; el resultado es que la leche está más dulce, pero sigue siendo leche y el azúcar sigue siendo azúcar; la naturaleza de las sustancias no ha cambiado. Se trata de un PROCESO FÍSICO o UNA TRANSFORMACIÓN FÍSICA. Cuando prendes fuego al gas en el quemador de la cocina, éste, al arder, desaparece (al final la botella de butano se gasta) y se generan unas sustancias nuevas, dióxido de carbono y agua (aunque tú no las veas porque son gases incoloros) se dice, entonces, que ha tenido lugar un PROCESO QUÍMICO o TRANSFORMACIÓN QUÍMICA a la que se le suele llamar REACCIÓN QUÍMICA. El horneado de un bizcocho o la corrosión de los metales son el resultado de reacciones químicas. Ejemplos como estos se suceden a nuestro alrededor diariamente. Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, desaparecen y aparecen otras sustancias con propiedades diferentes que se denominan productos.

 

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Aquí pasa algo raro… Algo debe de estar ocurriendo, al mezclar estas dos sustancias, de buenas a primera el color ha cambiado, ¡Uf! ¡qué olor más desagradable!!, madre mía cuidado que quema, pero ¿y eso? ¿son burbujas? Creo que al mezclarlas ha ocurrido algo ¿Será una reacción química? Aunque hay muchas reacciones diferentes todas tienen algunas cosas en común: • Normalmente los productos suelen presentar un aspecto diferente del que tenían los reactivos. • Algunas reacciones desprenden energía, las llamamos exotérmicas, otras en cambio necesitan energía para que se realicen, a las que llamamos endotérmicas. Ejemplos: Al acercar una cerilla a la cocina de butano para calentar la comida, aparte de gastarse el gas, se forman gases (agua y dióxido de carbono) y por supuesto energía, por lo que esta reacción es exotérmica: Butano + oxígeno → dióxido de carbono + agua + calor (energía) Otro ejemplo exotérmico se produce cuando nuestro organismo realiza la combustión de los alimentos ingeridos, gracias a esa energía que se genera podemos vivir. • Las reacciones endotérmicas, sobre todo las del amoníaco impulsaron una próspera industria de generación de hielo a principios del siglo XIX.  

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Un ejemplo de reacción endotérmica es la producción del ozono (O3). Esta reacción ocurre en las capas altas de la atmósfera, donde las radiaciones ultravioleta suministran la energía suficiente para romper la molécula de O2 en 2 átomos libres de oxígeno que se unirán a otra molécula de oxígeno y se formará una de ozono. También ocurre cerca de descargas eléctricas (cuando se producen tormentas eléctricas). Molécula de oxígeno (O2) + energía del sol → Átomos de oxígeno libres (O) Molécula de oxígeno (O2) + Átomos de oxígeno libres (O) → Ozono (O3) • Pero la característica más importante de todas es que la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos, esto se conoce como "La ley de conservación de la masa de Lavoisier"

Imagen: CNICE

¿Como tiene lugar una reacción química? Se separan los átomos de los reactivos y se combinan de otra forma dando lugar a los productos.

 

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Si quieres ver en una animación la formación de agua, pincha aquí. También puedes ver otras reacciones en estos enlaces • •

Formación de óxido nítrico Formación de clorhídrico

Ley de Lavoisier

3.-¡Interviene en casi todo! A qué sabes a qué nos referimos ¿verdad? pues claro, al agua

Imagen: sxc.hu

El agua es el elemento y principio de las cosas. Tales de Mileto

3.1.- ¡En casi todos los procesos químicos de la naturaleza! El agua es el más importante de todos los compuestos y uno de los principales constituyentes del mundo en que vivimos y de la materia viva. Sabías que es la tercera molécula más abundante del universo, tras la molécula de hidrógeno (H2) y la de monóxido de carbono (CO), y la sustancia más común en la superficie terrestre, donde es prácticamente el único compuesto inorgánico líquido que existe de forma natural. Casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua.

Vamos a ver algunos de esos procesos  

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La reacción más importante en la que interviene el agua en la naturaleza es la fotosíntesis. Fíjate bien, porque este proceso químico es el verdadero motor de la vida: El cloroplasto que es el orgánulo donde está la clorofila ¿te acuerdas? utiliza la energía del sol. Y simplemente con agua (H2O), anhídrido carbónico (CO2) y sales minerales, las plantas crean todos los nutrientes que utilizaremos todos los animales (hidratos de carbono, lípidos y proteínas) y oxígeno (O2). Imagen: MEC-ITE

CO2 + H2O + Sales minerales → (luz y clorofila) → Glucosa, almidón, proteínas, lípidos + O2 • Por ejemplo la formación de la lluvia ácida No todas las reacciones en las que interviene el agua son "tan buenas" por ejemplo interviene en la formación de la lluvia ácida, si pinchas sobre ella, lo verás en una animación.

Orígenes de la lluvia ácida. Imagen: wikimedia commons

 

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Efectos de la lluvia ácida. Imagen: wikimedia commons

Imagen:

Otra reacción es la propia descomposición del agua: Electrolisis Es la descomposición del agua (H2O) en gas de hidrógeno y de oxígeno debido al paso de corriente eléctrica a través de esta. ¿Cómo se hace? Se conectan dos electrodos a una pila y se introducen en el agua tal y como ves en la imagen. Aparecerán burbujas en los dos electrodos, las que salen al electrodo conectado con el polo positivo de la pila son de oxigeno y las que se producen en el otro son de hidrógeno. ¿En cuál crees que salen más burbujas? Si pinchas sobre la imagen lo verás muy claro. MEC-ITE

 

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¿Y esto de la electrolisis para que sirve?

Una innovadora empresa japonesa, acaba de presentar un prototipo de coche capaz de moverse usando como combustible agua. El funcionamiento del vehículo es sencillo: separa el hidrógeno del oxígeno del agua por medio de la electrólisis. El verdadero combustible es el hidrógeno. En el siguiente vídeo podrás verlo funcionar. • Una reacción muy utilizada es el apagado de la cal viva con agua La cal, es óxido de calcio, CaO. Con el agua produce una reacción exotérmica muy intensa que tiene muchas aplicaciones, utilizándose en siderurgia, industria química, hormigones, morteros, estabilización de suelos, asfaltos, y en el tratamiento de aguas, gases, fangos, agricultura, fertilizantes, desinfectante, en la industria del papel y alimentaria. Y por supuesto cal para encalar.

Imagen: flickr.com / Funky Chickens

• Otra reacción de apagado con agua es la del carburo de calcio El carburo de calcio es una sustancia sólida de color grisáceo que reacciona exotérmicamente con el agua para dar cal apagada (hidróxido de calcio) y acetileno. Se usa mucho en para soldar a

 

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altas temperaturas, solo hay que ir añadiendo agua muy lentamente y se va produciendo el gas acetileno que en presencia de oxígeno arde a altas temperaturas. El carburo de calcio, fue muy utilizado en la antigüedad en las llamadas lámparas de carburo o de acetileno que se usaban para iluminar en las casas y hoy en día se siguen utilizando para iluminar el interior e grutas y cuevas. La lámpara se llenaba de agua, después se introducía el carburo de calcio que generaba acetileno al reaccionar con el agua, después se encendía y el acetileno (H2C2) prendía, generando luz.

3.2.- ... Y por eso sin ella no podemos vivir. Sabías que… El hombre puede resistir relativamente bien sin comer durante 40 días utilizando las reservas de grasa acumuladas. Algunos casos de ayuno alcanzan los 4 meses, en regímenes en los que sólo se ingiere agua. Pero sin beber líquidos o agua en 2 ó 3 días podríamos morir y en el mejor de los casos aguantaríamos 5 ó 6 días si no hace mucho calor. El Agua es el componente principal de los seres vivos. • El cuerpo humano tiene un 75% de agua al nacer y cerca del 60% en la edad adulta. • Aproximadamente el 60% de este agua se encuentra en el interior de las células (agua intracelular). El resto (agua extracelular) es la que circula en la sangre y baña los tejidos. • Por eso necesitamos unos 3 litros de agua al día como mínimo, de los que la mitad aproximadamente los obtenemos de los alimentos y la otra mitad debemos conseguirlos bebiendo. Por supuesto, en determinadas situaciones o etapas de la vida estas necesidades pueden aumentar considerablemente.

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¿Por qué soy tan importante?

Pues vamos a verlo más detenidamente • Es el medio donde ocurren las reacciones metabólicas, porque las moléculas que necesitamos para obtener la energía de los nutrientes y fabricar nuestras propias moléculas necesitan estar en agua para ser activas (son las enzimas) • El agua como principal componente de la sangre y la linfa es el medio por el que transporta el oxígeno y los nutrientes a nuestros tejidos. • También es la encargada de retirar de nuestro cuerpo los residuos y productos de deshecho del metabolismo celular. • Por ultimo, gracias a la elevada capacidad de evaporación del agua, podemos regular nuestra temperatura, sudando o perdiéndola por las mucosas, cuando la temperatura exterior es muy elevada. Se necesita como reactivo en algunas reacciones metabólicas y se obtiene como producto en otras. Es decir, no solo actúa como medio en el que se realizan las reacciones, sino que es necesaria para que muchas de ellas tengan lugar.

 

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Tema 2 bloque VI