El agua Molécula del agua Propiedades Enlaces Ciclo del agua INSTITUTO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGIA U. N. A. M. Agosto 2012.

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1 El agua Molécula del agua Propiedades Enlaces Ciclo del agua INSTITUTO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGIA U. N. A. M. Agosto 2012

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3 Enlaces

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8 Estructura del hielo (Gray, 1973). Modelo del hielo asume que la estructura del agua líquida es similar a la estructura del hielo sólido…

9 Estructura del agua: los modelos proponen explicar las propiedades únicas del agua. Se dividen en 2 categorías: las uniformistas y las de modelos de mezclas o mixtos. Modelo uniformista o promedio asume que no hay un dominio único de estructuras en el agua.

10 Modelos mixtos: Estos modelos han recibido una mayor atención en los últimos años. Se puede dividir en las siguientes categorías: 1.Modelos que rompen con la estructura del hielo; las unidades tipo-hielo en equilibrio con monómeros 2.Modelos de clusters o agregados; los clusters se enlazan por medio de puentes de hidrógeno y se hallan en equilibrio con monómeros 3.Modelo de clatratos; son estructuras tipo “jaula” en equilibrio con monómeros 4.Modelos de estructura significante o de los polímeros de Eucken; especies que no necesariamente involucran a un monómero En todos los casos se incluyen al menos 2 diferentes especies de agua Monómero se refiere a una molécula simple del agua que no esta interaccionando con otras moléculas

11 Modelo de clatratos, postulado originalmente por L. Pauling; sugiere que la estructura del agua esta en equilibrio entre monómeros dentro de “jaulas” de hidratos… los sitios discretos del interior de los clatratos pueden servir como hospederos para las moléculas individuales del agua.

12 Modelo de clusters de Frank-Wen del agua líquida (Nemethy y Scheraga, 1962) Modelo de clusters, asume que la forma estructurada del agua es un grupo de clusters de agua enlazadas por puentes de hidrógeno en equilibrio con monómeros…

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15 El incremento en el punto de ebullición como resultado de la presencia de un soluto provoca la elevación del punto de ebullición El punto de ebullición se refiere a la T en la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión atmosférica u otra externa Definiciones: Calor de fusión (S-L o L-S), calor de evaporación (L-V o V-L), calor de sublimación (S-G) Capacidad calorífica, es la cantidad de calor (calorías o joules) necesarios para elevar la T de un sólido o líquido en 1 K. Calor de solución, de hidratación, ionización, formación

16 Propiedades anómalas del agua: -Elevada capacidad calorífica (previene rangos extremos de temperatura, la transferencia de calor por el movimiento del agua es enorme) -Altos calores de fusión y de evaporación (efecto termostático de la fusión y congelación del agua, importante en la transferencia de calor del agua a la atmósfera) -Tiene su máxima densidad arriba del punto de fusión, la densidad del hielo es menor que la del agua líquida

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18 -La alta capacidad calorífica previene rangos extremos de T; la transferencia de calor por el movimiento de agua es elevada; mantiene uniforme las T del cuerpo -La tensión superficial alta.-es importante en la fisiología de la célula; controla la conducta superficial y formación de gotas -La alta constante dieléctrica es importante en la ionización de las sales y vuelvan electrólitos (clave el disolución) -La poca disociación del agua en H+ y OH- es muy importante para numerosos procesos biológicos y geológicos -La elevada transparencia por medio de la cual el agua absorbe energía radiante en el IR y UV y poco en el visible es importante para muchos procesos biológicos y físicos -La alta conducción calorífica del agua es importante en escalas pequeñas como en las células vivas -Su alta viscosidad es importante en la conducta física del agua (oleaje, corrientes, etc.) y movimiento de la célula -Su densidad como sólido es menor que como líquido en el punto de congelación, es clave para muchos procesos geoquímicos, atmosféricos y biológicos ¿Para qué sirven dichas propiedades?

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20 Un excelente solvente para sales y moléculas polares

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22 Algunos datos relevantes sobre la tierra y el agua Agua en la biosfera: 0.6 X 10 15 kg Descarga total de ríos: 32 X 10 15 kg/año Precipitación = evaporación: 450 X 10 15 kg/año (Stumm y Morgan 1996) 100% 70.6% 29.4% ???? % %