E S T R U C T U R D A E L A G U A.

Presentación del tema: "E S T R U C T U R D A E L A G U A."— Transcripción de la presentación:

1 E S T R U C T U R D A E L A G U A

2 El agua ¿molécula simple?
Excepcionales propiedades químico-físicas Historia Agua Aire Tierra Fuego Aristóteles Hasta el siglo XVIII se consideró como una sustancia simple -En 1781 Joseph Priestley la sintetizó a partir de hidrógeno - Lavoisier y Cavendish demostraron que estaba formada por hidrógeno y oxígeno - En 1805 Gay Lussac y Alexandi-von Humboldoldt que el cociente de volúmenes hidrógeno/oxígeno era 2

3 Disoluciones de electrolitos
- Partículas libres cargadas Theodor Grottus y el fenómeno de la conductividad Faraday – fenómenos que ocurren en la superficie de los electrolitos Johan W. Hittor y F. Kohlrousch disolución frente a electrolito Clausius existencia del ion

4 Arrhenius Teoría de disociación
electrolítica Relación entre conductividad y concentración de electrolito “Ciertas sustancias llamadas electrolitos son capaces de desdoblarse en partículas cargadas opuestamente cuando se disuelven en disolventes apropiados (agua)” Moléculas activas – Moléculas inactivas  1 electrolito fuerte  0 electrolito débil = 0 no electrolito n  = n + m Moléculas activas Moléculas inactivas

5 ¿Qué fuerza es la que hace generar esta
disociación? ∆Hf (NaCl) = Kj/mol Aspectos a tener en cuenta Interacción ion-disolvente Interacción ion-ion Conceptos Electrolítos ionófobos Electrolitos ionógenos Electrolitos fuertes Electrolitos débiles

6 Modelo de Born Esfera rígida Independiente de los demás Ion Caracterizado por su radio Con una sola capa Continuo, no estructurado disolvente Caracterizado por la cte. dieléctrica Interacciones ion-disolvente sólo electrostáticas Resultados erróneos

7 Inconvenientes del modelo de Born
Modelo ion-dipolo Inconvenientes del modelo de Born Disolvente continuo no estructurado caracterizado sólo por la cte. dieléctrica Sólidos Líquidos - gases Total ordenación total desorden Sólido deformable (forma del recipiente) Pérdida de fuerzas de largo alcance Fragmentos aislados de ordenación Liquido

8 Composición atómica H2O - Mezcla de isótopos 1H 2H 3H 16O 17O 18O

9 Razón mínima isotópica
2H/1H = 1 : 3H/1H = 1 : 1018 17O/18O/16O = 1: 5 : 2500 1H216O / 1H218O /1H217O /1H2H16O / / /

10 Pesos moleculares Agua normal 18,0154 1H2O Agua deuterada 20,0276 2H2O Agua tritada 3H2O

11 La molécula del agua Orbitales atómicos. - Orbitales s. - Orbitales p.

12 Energía de los orbitales atómicos

13 Hibridación de orbitales s-p
Hibridación sp3: s + px + py + pz = 4 O.A. sp3 Hibridación sp2: s + px + py = 3 O.A. sp3

14 Teoría de orbitales moleculares
2 pares no enlazantes 2 pares enlazantes

15 Teoría de Repulsión de Pares Electrónicos del Nivel de Valencia
Ángulo de 104.5º Tetraedro regular 109.5º

16 Polaridad de la molécula de agua
-Disposición espacial tetraédrica - H átomo más pequeño O átomo también pequeño con alta electronegatividad

17 El enlace de hidrógeno Alta concentración de carga negativa en el átomo de O Alta concentración de carga positiva en los átomos de H - Atracciones electrostáticas

18 Energía de enlace del puente de hidrógeno 4,5 Kcal/mol Energía de enlace H-O 110 Kcal/mol Asociación física Enlace de hidrógeno Enlace químico Enlace covalente

19 Sólido Líquido Volumen sólido < volumen líquido Sin embargo La distancia media interatómica o intermolecular apenas varía En la estructura del sólido existen huecos El hielo flota en el agua fría

20 T densidad g/cm3 Hielo Agua líquida ¿ Por qué ?

21 El hielo

22 - Adquiere la forma del recipiente
Agua líquida Estructura de un líquido Sólido (total ordenación) Gas (total desorden) - Adquiere la forma del recipiente - Más denso que su vapor - Expansión cuando se calienta DRX

23 Agua líquida Cada molécula unida a 3.6 moléculas vecinas 0,29 nm a 15ºC - Distancia O-O 0.305 nm a 83ºC Cuando el hielo se funde se rompen 10 % de los puentes de hidrógeno - Ordenación cuasi cristalina

24 de los puentes de hidrógeno?
¿Aún permanece el 90 % de los puentes de hidrógeno? Fluctuaciones en el tiempo “Para el caso del agua se han observado mediante rayos X y difracción de neutrones, regularidades que confirman la existencia de estructuras que poseen un tiempo de vida del orden de seg, mientras el período de vibración molecular es del orden de 10-13 seg. Podemos entonces hablar de estructura del agua y considerarla como un líquido estructurado o asociado” (J. R. Griera, 1976). Cuasi cristalinidad

25 Dos teorías Mezclas de especies discretas (H2O)n (n= 1-20)

26

27 - Modelo continuo

28 ¿Qué sucede cuando un ion penetra en
el seno del agua? Interacción ion-moléculas de agua - Distorsión de la ordenación del agua

29 Primera capa de hidratación
Acompaña al ion en su desplazamiento Segunda capa de hidratación Tercera capa de hidratación Correlación entre los resultados teóricos y experimentales

30 Efecto salino Presencia de un electrolito y un no electrolito
a) Iones con preferencia por el agua Disminución de la solubilidad (efecto salado) b) Iones con preferencia al no electrolito Aumento de la solubilidad (efecto salino)

31 e1· e2 F = · r2 = constante dieléctrica define la polaridad  80 agua metanol 33 acetona 21.4 2.3 benceno

32 Hidruros próximos al oxígeno
Compuesto E. de enlace (kj/mol) H2O H2S H2Se H2Te Compuesto Angulo de enlace H2O º H2S º H2Se º H2Te º

33 Compuesto Puntos de fusión
H2O H2S H2Se H2Te Compuesto Puntos de ebullición H2O H2S H2Se H2Te