LOS LÍQUIDOS

LOS LÍQUIDOS

INTRODUCCIÓN:

Mediante esta consulta podremos aprender que un liquido está formado por moléculas que están en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas chocan miles de millones de veces en un lapso muy pequeño. Pero, las intensas fuerzas de atracción entre cada molécula, o enlaces de hidrógeno llamados dipolo-dipolo, eluden el movimiento libre, además de producir una cercanía menor que en la que existe en un gas entre sus moléculas. Además de esto, los líquidos presentan características que los colocan entre el estado gaseoso completamente caótico y desordenado, y por otra parte al estado sólido de un liquido (congelado) se le llama ordenado. Por lo tanto podemos mencionar los tres estados del agua (liquido universal), sólido, gaseoso y liquido.

OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL:

• Conocer la variedad de líquidos que hay con sus características.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Determinar la viscosidad de los líquidos 
• Determinar la evaporación de los líquidos 
• Determinar la ebullición de los líquidos
• Determinar la presión a vapor de los líquidos
• Determinar la tensión superficial de los líquidos

MARCO TEÓRICO

Un líquido es un estado clásico de la materia con un volumen definido pero sin una forma determinada. Está compuesto de pequeñas partículas de materia vibrantes, ya sean átomos o moléculas unidas por enlaces químicos.

Al igual que un gas, un líquido tiene la capacidad de fluir y tomar la forma de su recipiente. Algunos líquidos se resisten a ser comprimidos, mientras otros no. A diferencia de los gases, el líquido no se difunde para llenar el recipiente, sino que mantiene una densidad constante.

Siendo que la densidad de un líquido es similar al de la fase sólida del mismo elemento, y mucho mayor que su estado gaseoso; los sólidos y los líquidos son generalmente referidos con el término “materia condensada”. Mientras que la característica compartida de los gases y de los líquidos a fluir los convierte a ambos en “fluidos”.

EVAPORACIÓN:

La evaporación es el proceso por el cual las moléculas en estado líquido (por ejemplo, el agua) se hacen gaseosas espontáneamente (ej.: vapor de agua). Es lo opuesto a la condensación. Generalmente, la evaporación puede verse por la desaparición gradual del líquido cuando se expone a un volumen significativo de gas. Por término medio, las moléculas no tienen bastante energía para escaparse del líquido, porque de lo contrario el líquido se convertiría en vapor rápidamente. Cuando las moléculas chocan, se transfieren la energía de una a otra en grados variantes según el modo en que chocan.
Los líquidos que no parecen evaporarse visiblemente a una temperatura dada en un gas determinado (ej., el aceite de cocina a temperatura ambiente) poseen moléculas que no tienden a transferirse la energía de una a otra como para darle "la velocidad de escape" (la energía calórica) necesaria para convertirse en vapor. Sin embargo, estos líquidos se evaporan, pero el proceso es mucho más lento y considerablemente menos visible.
La evaporación es una parte esencial del ciclo del agua. La energía solar provoca la evaporación del agua de los océanos, lagos, humedad del suelo y otras fuentes de agua. En hidrología, la evaporación y la transpiración (que implica la evaporación dentro del estoma de la planta) reciben el nombre conjunto de evapotranspiración.

EBULLICIÓN:

Es el instante en el cual se produce el cambio de estado de una materia que pasa de líquido a gaseoso. El concepto, en concreto, refiere a la temperatura que provoca que la presión de vapor de un líquido iguale la presión de vapor del medio en cuestión.En otras palabras, el punto de ebullición hace mención a la temperatura en la cual un líquido hierve, la cual está vinculada a las propiedades específicas del líquido, y no a su cantidad. Es importante resaltar que, una vez que el líquido ha entrado en ebullición (y está hirviendo), la temperatura no sufre ninguna variación.

VISCOSIDAD:

En los líquidos la viscosidad se debe a la fuerza de cohesión entre sus moléculas. .

La viscosidad mide cuánta fuerza se requiere para deslizar una capa del fluido sobre otra, los fluidos tienden a seguir la ley de la gravedad, pero no todos se trasladan con la misma facilidad.
Si no fuera por la viscosidad, un líquido podría desplazarse a través de un tubo por su propia inercia sin que ninguna diferencia de presiones tuviera que empujarlo entre los extremos del conducto.

La unidad de medición de la viscosidad en el sistema internacional es el "poiseville", que se define como:

"La viscosidad que tiene un fluido cuando su movimiento rectilíneo uniforme sobre una superficie plana es retardado por una fuerza de un newton por metro cuadrado de superficie de contacto con el fluido y la velocidad de éste, respecto a la superficie es de un metro por segundo".

De acuerdo a la definición anterior la unidad de viscosidad en el sistema internacional es el N·s/m2, la cual recibe el nombre de Pascal·seg, y esta última recibe el nombre especial de poiseville (PI).
Si un fluido en movimiento no tuviera viscosidad, podría pasar por un tubo horizontal sin que se le aplicara fuerza alguna. Pero debido a la viscosidad se requiere de la aplicación de una fuerza y por lo tanto de una diferencia de presiones en los extremos del tubo para que el fluido se mueva, es decir, para que haya flujo. El científico francés Jean Léonard Poiseville determinó las variables que intervienen en la rapidez de flujo laminar y continuo de un fluido, incomprensible dentro de un tubo cilíndrico.
Al valor de la viscosidad de un fluido se le llama coeficiente de viscosidad y depende de la temperatura. En los líquidos, el coeficiente de la viscosidad disminuye si la temperatura aumenta y en los gases aumenta al aumentar la temperatura.
El aceite de los automóviles tiene una viscosidad elevada. Esto es importante porque recubre las piezas móviles del motor e impide que la fricción los desgaste.
En la industria la viscosidad se cuantifica en forma práctica, utilizando recipientes con una determinada capacidad, que tienen un orificio de un diámetro establecido convencionalmente.

PRESIÓN A VAPOR:

La Presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado.

Dicho de una forma más simple: La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el sólido o líquido se hallan en equilibrio con su vapor. Si se mide la presión del gas del recipiente, se comprueba que ésta aumenta hasta alcanzar un valor determinado, y luego se hace constante a la presión que ejerce el gas, en equilibrio con su líquido, a una determinada temperatura.

La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el sólido o liquido se hallan en equilibrio con su vapor.Los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen así sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presión también llamada, fuerza elástica o tensión. Para determinar un valor sobre esta presión se divide la fuerza total por la superficie en contacto.
Inicialmente sólo se produce la evaporación ya que no hay vapor; sin embargo a medida que la cantidad de vapor aumenta y por tanto la presión en el interior de la ampolla, se va incrementando también la velocidad de condensación, hasta que transcurrido un cierto tiempo ambas velocidades se igualan. Llegados a este punto se habrá alcanzado la presión máxima posible en la ampolla (presión de vapor o de saturación) que no podrá superarse salvo que se incremente la temperatura.
El equilibrio dinámico se alcanzará más rápidamente cuanta mayor sea la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, pues así se favorece la evaporación del líquido; del mismo modo que un charco de agua extenso pero de poca profundidad se seca más rápido que uno más pequeño pero de mayor profundidad que contenga igual cantidad de agua. Sin embargo, el equilibrio se alcanza en ambos casos para igual presión.
El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la presión de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso molecular del líquido.

TENSIÓN SUPERFICIAL:

La tensión superficial se emplea en el ámbito de la física para hacer referencia a la cantidad de energía que se requiere para incrementar la superficie de un líquido por unidad de área. Dicha energía se necesita ya que los líquidos ejercen una resistencia a la hora de incrementar la superficie.
La tensión superficial surge por las fuerzas que actúan cohesionando las moléculas de los líquidos. Dichas fuerzas no son iguales en la superficie y en el interior del líquido, aunque en promedio terminan anulándose. Como las moléculas de la superficie tienen más energía, el sistema tiende a minimizar el total de energía a partir de una reducción de las moléculas superficiales; de este modo, el área del líquido se reduce al mínimo.
Una de las propiedades de la tensión superficial indica que, a medida que el líquido tenga mayores fuerzas de cohesión, contará con una tensión superficial mayor. De todas maneras, hay que tener en cuenta que la tensión superficial está vinculada a la temperatura, el medio y la naturaleza del líquido.
Podemos entender la tensión superficial como una especie de membrana elástica que dificulta “ingresar” al líquido. Por este fenómeno, algunos insectos tienen la posibilidad de posarse sobre el agua sin que se hundan.

EL AGUA

INTRODUCCIÓN:

En esta parte aprenderemos muchas características de este compuesto vital como su estructura molecular, propiedades químicas y biológicas, electrolisis de esta, aguas duras, aguas pesadas,peróxidos de hidrógeno y la contaminación de el agua.

OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL:

• Conocer y aprender acerca de las características del agua y la contaminación de esta.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Identificar características como estructura molecular, propiedades químicas y biológicas, electrolisis de esta, aguas duras, aguas pesadas.
• Conocer los peróxidos de hidrógeno.
• Conocer el nivel de contaminación del agua

MARCO TEÓRICO:

El agua  es un compuesto que se forma a partir de la unión, mediante enlaces covalentes, de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno; su fórmula molecular es H2O y se trata de una molécula muy estable.
En la estructura de la molécula los dos átomos de hidrógeno y el de oxígeno están dispuestos en un ángulo de 105°, lo cual le confiere características relevantes.
Es una molécula dipolar – en la que el átomo de oxígeno central comparte un par de electrones con cada uno de los dos átomos de hidrógeno – con un exceso de carga negativa junto al oxígeno, compensada por otra positiva repartida entre los dos átomos de hidrógeno.

ESTRUCTURA MOLECULAR:

El agua es una molécula (H2O) que contiene dos átomos de hidrógeno cada uno compartiendo un par de electrones con un átomo de oxígeno oxígeno (ver la Figura 1). Cuando los átomos comparten electrones de este modo, se crea un enlace covalente. Estos enlaces son esenciales para los organismos vivos.En las moléculas del agua, el oxígeno y los átomos de hidrógeno comparten electrones en distintas proporciones. Los electrones, que siempre llevan una carga negativa, son atraídos con mayor fuerza a los átomos de oxígeno. Debido a que los electrones compartidos pasan más tiempo rodeando el núcleo del oxígeno y menos tiempo circulando el núcleo de los átomos de hidrógeno, la molécula de agua se polariza con los extremos negativos (oxígeno) y positivos (hidrógeno). Esta propiedad se conoce como polaridad molecular.

Ya que las cargas positivas y negativas se atraen, las moléculas polares de agua se alinean cuando se aproximan unas a las otras: el extremo positivo de hidrógeno de una molécula es atraído por el extremo negativo de oxígeno de una segunda molécula. Esta atracción se llama enlace de hidrógeno (ver la Figura 2). Las moléculas de agua están unidas entre sí por enlaces débiles de hidrógeno, lo que da al agua su propiedad líquida. Si los enlaces de hidrógeno fueran más fuertes, el agua sería una sustancia rígida, en lugar de fluida.

   

Una gota de agua contiene trillones de moléculas de agua unidas por enlaces débiles de hidrógeno. La tendencia de las moléculas de agua a unirse se llama cohesión. El hecho de que las moléculas de agua se unan utilizando enlaces débiles de hidrógeno es lo que le da al agua su consistencia fluida.

PROPIEDADES QUIMICAS Y BIOLÓGICAS:

Propiedades Químicas del Agua
1)Reacciona con los óxidos ácidos
2)Reacciona con los óxidos básicos
3)Reacciona con los metales
4)Reacciona con los no metales
5)Se une en las sales formando hidratos

Habitualmente se piensa que el agua natural que conocemos es un compuesto químico de fórmula H2O, pero no es así, debido a su gran capacidad disolvente toda el agua que se encuentra en la naturaleza contiene diferentes cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en suspensión, lo que corresponde a una mezcla.
El agua químicamente pura es un compuesto de fórmula molecular H2O. Como el átomo de oxígeno tiene sólo 2 electrones no apareados, para explicar la formación de la molécula H2O se considera que de la hibridación de los orbitales atómicos 2s y 2p resulta la formación de 2 orbitales híbridos sp3. El traslape de cada uno de los 2 orbitales atómicos híbridos con el orbital 1s1 de un átomo de hidrógeno se forman dos enlaces covalentes que generan la formación de la molécula H2O, y se orientan los 2 orbitales sp3 hacia los vértices de un tetraedro triangular regular y los otros vértices son ocupados por los pares de electrones no compartidos del oxígeno. Esto cumple con el principio de exclusión de Pauli y con la tendencia de los electrones no apareados a separarse lo más posible.
El agua es un compuesto tan versátil principalmente debido a que el tamaño de su molécula es muy pequeño, a que su molécula es buena donadora de pares de electrones, a que forma puentes de hidrógeno entre sí y con otros compuestos que tengan enlaces como: N-H, O-H y F-H, a que tiene una constante dieléctrica muy grande y a su capacidad para reaccionar con compuestos que forman otros compuestos solubles.
El agua es, quizá el compuesto químico más importante en las actividades del hombre y también más versátil, ya que como reactivo químico funciona como ácido, álcali, ligando, agente oxidante y agente reductor.

PROPIEDADES BIOLÓGICAS DEL AGUA:

Cada molécula de agua puede
potencialmente formar 4 puentes de hidrógeno con otras tantas moléculas de agua dando lugar a una estructura tetraédrica reticular relativamente ordenada, responsable de sus peculiares propiedades físico-químicas.

El agua es el principal disolvente biológica, permite el transporte en el
interior de los seres vivos y su intercambio con el medio externo, facilitando el aporte de
sustancias nutritivas y la eliminación de productos de desecho. Además, constituye el
medio en el que se realizan la mayoría de las reacciones bioquímicas.

ELECTROLISIS:

La electrolisis del agua entonces es el proceso por el cual el agua (H2O) se descompone en dos moléculas de hidrógeno (H2) y una de oxigeno (O) a través de una corriente eléctrica continua, la cual se suministra con una fuente de alimentación, una pila o batería, la cual se conecta a través de electrodos al agua.
La electrolisis de agua es usada en muchos lugares debido a que el resultado de esta es la producción de hidrógeno, sustancia utilizada como combustible, en soldaduras en muchas industrias.
Respecto al funcionamiento de la electrolisis del agua, es necesario que se cumplan dos condiciones:

• El agua no podrá encontrarse en un estado puro, lo que significa que tiene que presentar unas concentraciones de sales u otros minerales pequeñas.

• Se debe utilizar corriente directa durante el proceso.

Para este procedimiento se le llama cátodo al electrodo con el que se aporta la carga negativa a la disolución acuosa o electrólito fundido, mientras que a su vez el otro electrodo responsable de la carga negativa, se denomina como ánodo.
A partir de lo anterior una fuente de energía eléctrica va a estar conectada a dos electrodos o dos platos, que se van a poner en el agua. Estará una celda diseñada propiamente y el hidrógeno va a aparecer en el cátodo y el oxígeno en el ánodo. En otras palabras, se da un proceso de óxido-reducción.
Se recuerda que el número de moléculas de hidrógeno que se producen va a duplicar el de moléculas de oxígeno. Así mismo, el número de electros que se transportan a través de los electrodos va a ser el doble del número de moléculas de hidrógenos que se producen y el cuádruple del número de moléculas de oxígeno que se obtienen.

AGUAS DURAS:

La dureza de un agua está relacionada con la concentración de compuestos de calcio y magnesio en disolución, los cuales dan composiciones insolubles con el jabón.
Se puede definir la dureza de un agua como la suma de todas las sales de iones metálicos no alcalinos presentes en ella. En realidad, estamos hablando mayoritariamente de bicarbonatos de calcio y magnesio, aunque también entrarían sulfatos, cloruros, nitratos, fosfatos y silicatos de otros metales como bario, estroncio y otros metales minoritarios.
Se llama dureza temporal a la causada por el bicarbonato o carbonato ácido [Ca (HCO3)2], pues al calentar el agua se forma a partir de él carbonato de calcio (CaCO3), que es insoluble y forma depósitos en las superficies calientes. Estos depósitos se pueden formar en el fondo de los recipientes de cocina, en las resistencias para calentar el agua (termos, lavavajillas, lavadoras…), en conducciones calentadas, como las calderas, disminuyendo la transmisión térmica y pudiendo llegar a obturarlas. La dureza permanente casi siempre es debida a cloruros y sulfatos y no provoca depósitos al calentar.

AGUAS PESADAS:

 El agua pesada es un líquido transparente de apariencia idéntica al agua común, aunque un 10% más densa. No tiene color, olor, ni sabor. No es tóxica, ni radiactiva. A diferencia del agua común (H O), el agua 2 pesada incluye en su fórmula dos átomos de 1 deuterio y uno de oxígeno (D O). El hidrógeno- 2 no y el deuterio son isótopos de un mismo elemento, es decir son átomos con igual cantidad de protones y electrones en sus estructuras, variando solamente su cantidad de neutrones. El átomo de hidrógeno es el más simple de todos los átomos, compuesto solamente por un protón y un electrón. El deuterio tiene además un neutrón en su núcleo. El hidrógeno y el deuterio se acompañan normalmente en una proporción de 7.000 a 1.  

WEBGRAFÍA:

https://www.monografias.com/trabajos16/propiedades-liquidos/propiedades-liquidos.shtml
http://quimica9080.blogspot.com/2012/10/propiedades-de-los-liquidos.html
https://www.ecured.cu/Presi%C3%B3n_de_vapor
http://soda.ustadistancia.edu.co/enlinea/maritzaduque_recursonaturalagua/caractersticas_fsicas_qumicas_y_biolgicas.html
https://healingearth.ijep.net/es/agua/la-estructura-del-agua
https://www.um.es/molecula/sales01.htm
https://www.monografias.com/trabajos93/sobre-el-agua/sobre-el-agua.shtml
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/tension/introduccion/introduccion.htm
https://definicion.de/tension-superficial/
https://www.ecured.cu/Presi%C3%B3n_de_vapor
https://es.slideshare.net/PedroSoteloValdez/presin-de-vapor
https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa4/n4/m14.html
https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/ebullicion-de-un-liquido-puro
http://comofunciona.co.com/la-electrolisis-del-agua/
https://www.edumedia-sciences.com/es/media/713-electrolisis-del-agua
https://quimica.laguia2000.com/enlaces-quimicos/electrolisis-del-agua
https://definicion.de/agua-dura/
http://www.cab.cnea.gov.ar/ieds/images/extras/hojitas_conocimiento/energia/93-94_agua_pesada-jose_l_aprea.pdf