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stad
os de la Materia y Transformaciones de Fase
La partícula fundamental de la materia es la molécula; es decir, que lasmoléculas son las unidades más pequeñas que poseen las propiedades de una
clase de materia. Por esta razón, el movimiento molecular y las fuerzasintermoleculares determinan muchas de las propiedades cualitativas de la
materia, incluyendo su estado sólido, líquido, !aseoso o plasmático.
Los sólidos poseen tanto forma como volumen definidos, razón por la cual
son rí!idos y no pueden fluir. "sto se de#e a que las moléculas de un sólido seencuentran en orden y equili#rio, y su $nico movimiento es vi#ratorio u
oscilatorio en una posición fi%a. La mayor parte de los sólidos tienen unaestructura cristalina, como el diamante y el cloruro de sodio &la sal'.
Los líquidos, tam#ién denominados fluidos, tienen un volumen determinado
pero su forma no es definida. (ado que las moléculas de un líquido tienenli#ertad de movimiento, los líquidos toman la forma de los recipientes que los
contienen. (ependiendo de la atracción que tienen las moléculas de loslíquidos entre sí y dependiendo de la temperatura a la cual se encuentran, hay
líquidos que tienen menor fluidez que otros. "sta propiedad se denominaviscosidad. )sualmente, entre menor la atracción intermolecular y mayor la
temperatura de un líquido, menor su viscosidad y mayor su fluidez. Líquidos
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como la miel y la !licerina tienen viscosidad alta, mientras que la !asolina y el
alcohol, tienen menor viscosidad.
Los !ases no poseen forma ni volumen determinados. (e#ido que los
espacios entre moléculas son muy !randes y la atracción entre moléculas se vereducida, los !ases tienen la ha#ilidad de e*pandirse y ocupar tanto la formacomo el volumen de sus contenedores. Los !ases tienden a e*pandirse
conforme la temperatura aumenta, pues las moléculas se mueven con mayorrapidez. +i la temperatura disminuye, disminuyendo así el movimiento de las
moléculas de un !as, estos se contraen y pueden incluso hacerse líquidos amuy #a%as temperaturas.
"l plasma es un estado altamente ener!ético, en el cual los átomos de loscuales están compuestas las moléculas, pierden sus electrones. "l estado
plasmático e*iste en el sol y en los #om#illos de luz fluorescente.
Transformaciones de Fase o Cambios de estado
uando la temperatura de una sustancia aumenta o disminuye, la ener!ía queesta sustancia posee se ve alterada. - su vez, los cam#ios de ener!ía resultanen alteraciones en el movimiento de las moléculas de las sustancias, dando
como resultado cam#ios en las fases o estados de la materia. "stastransformaciones o cam#ios son fenómenos de naturaleza física, pues las
sustancias contin$an siendo las mismas químicamente. Las transformacionesque sufre la materia son las si!uientes
Condensación: ocurre cuando hay un cam#io de fase !aseosa a líquida. Pore%emplo, el cam#io del vapor a a!ua.
Ebullición o Evaporación: es el paso de líquido a !as. "sto es lo opuesto de
la condensación. Por e%emplo, cuando hervimos a!ua y esta se convierte envapor.
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Fusión: ocurre cuando un sólido se transforma en líquido. Por e%emplo, esta
transformación se da cuando un hielo se derrite para formar a!ua.
Solidificación: es el paso de líquido a sólido. "sto es lo opuesto de la
fusión. )n e%emplo de este cam#io de fase es la formación de hielo a partir dea!ua.
Sublimación: ocurre cuando un sólido cam#ia directamente a !as, sin pasar
por la fase líquida. "sta transformación se da, por e%emplo, en las #olitas denaftalina.
POR QUÉ EL AGUA GANAVOLUMEN AL CONGELARSE YOTROS LÍQUIDOS PIERDEN?Porque a diferencia de otros líquidos su estructtura molecular al ordenarse (sólido)ocupa más.
Quo - 22/06/201
!"P #!" !#$%&!'#
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http://www.quo.es/naturaleza/por-que-el-agua-gana-volumen-al-congelarse-y-otros-liquidos-pierdenhttp://www.quo.es/content/tipafriend/7579http://www.quo.es/content/tipafriend/7579http://www.quo.es/naturaleza/por-que-el-agua-gana-volumen-al-congelarse-y-otros-liquidos-pierden
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Es algo que también le pasa al ácido acético, al galio, al antimonio y otros.
$ P$*$ !%$#$+'#...
• $, '' *$ ,' &!*'• P# Q $, '' +, '##' P!$+ "'%+• '' P'#' *+•
34" 3%+$!# ''• %!$5,' P'#' 5$%$# ''
Al enfriar, la agitación molecular (es decir, el calor) disminuye, y la estructura
del material se ordena más; luego ocupa menos.
Pero a eces, la estructura más ordenada es tal que el espacio entre las
moléculas es mayor. Eso le pasa al agua, que en su estado sólido (el !ielo) forma
una red !e"agonal con bastante espacio entre las moléculas.
Por cierto, que a diferentes presiones, la cristali#ación del agua es diferente$ se
conocen %& tipos de !ielos de agua.
Densidad y agua'a densidad es un concepto bastante conocido y adquirido por la gente, decimos
que algo es más denso que otra cosa cuando en un mismo olumen (o capacidad)
e"iste mayor masa. 'a densidad esta relacionada entonces con la masa y el olumende los cuerpos. Analticamente$
*+ -
http://www.quo.es/naturaleza/ha-nacido-un-oceano/el-agua-de-la-vidahttp://www.quo.es/ser-humano/por-que-el-agua-solo-arruga-pies-y-manoshttp://www.quo.es/ser-humano/agua-para-todoshttp://www.quo.es/tecnologia/como-conseguir-aguahttp://www.quo.es/naturaleza/niebla-para-obtener-aguahttp://www.quo.es/ciencia/noticias/la_matrona_de_la_vidahttp://www.quo.es/ciencia/noticias/la_matrona_de_la_vidahttp://www.quo.es/ciencia/noticias/la_matrona_de_la_vidahttp://www.quo.es/multimedia/videos/gambas_en_la_antartidahttp://www.quo.es/naturaleza/ha-nacido-un-oceano/el-agua-de-la-vidahttp://www.quo.es/ser-humano/por-que-el-agua-solo-arruga-pies-y-manoshttp://www.quo.es/ser-humano/agua-para-todoshttp://www.quo.es/tecnologia/como-conseguir-aguahttp://www.quo.es/naturaleza/niebla-para-obtener-aguahttp://www.quo.es/ciencia/noticias/la_matrona_de_la_vidahttp://www.quo.es/multimedia/videos/gambas_en_la_antartida
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odos los elementos en la naturale#a tienen una densidad distinta, y ésta esconstante en condiciones normales, es decir a una presión atmosférica ideal de %
atm y a una temperatura de /& 01. En otras condiciones la densidad de los cuerpos
ara, por e2emplo, al aumentarle la temperatura a un cuerpo, su densidad
disminuye, y si le aumentamos su presión, la densidad aumenta. En los lquidos
esta ariación casi no se nota, y menos a3n en los sólidos. En los gases, en cambio,la densidad depende en demasa de su presión y temperatura.
Esta ariación de densidad se !ace más notoria a3n, en los cambios de fase, es
decir, cuando un elemento pasa del estado sólido al lquido o del lquido al gaseoso.
En el estado sólido un elemento es muc!o más denso que cuando está en estadolquido, y muc!o más a3n que cuando está en estado gaseoso.
Estas leyes fsicas se cumplen para la gran mayora de los elementos, a e"cepción de
/, y uno de éstos es el más conocido por todos$ el agua.
Este ital elemento se presenta en la naturale#a en tres estados, gaseoso (apor),
lquido (agua) y sólido (!ielo). 1omo en la mayora de los elementos, en su estado
gaseoso, presenta una densidad muy peque4a, a medida que disminuye sutemperatura y se condensa (cambia de gaseoso a lquido), aumenta su densidad, si
seguimos ba2ando su temperatura, seguimos aumentando su densidad !asta
alcan#ar su densidad má"ima que se produce a los 5 01 (a3n en estado lquido).
Aqu iene lo curioso, si seguimos ba2ando la temperatura (menos de 5 01), la cura
de densidad s temperatura sufre un punto de infle"ión, es decir, por alguna
e"tra4a ra#ón, el agua se comporta de manera distinta al resto de los elementos,
ba2o esta temperatura, 666la densidad empie#a a ba2ar777 y una e# que se congela elagua, su densidad es a3n menor, es por esto, por e2emplo que el !ielo flota en un aso de agua, el lector se !abrá dado cuenta que cuando congela agua, éste aumenta
su olumen, ya que al mantener la masa y disminuir su densidad, el olumen debe
aumentar; este fenómeno 89 ocurre en el resto de los elementos.
Es difcil e"plicar porqué ocurre esto en el agua, lo que si podemos !acer es dar
algunas ra#ones de porqué esto E:E ocurrir.
i nos trasladamos al ártico, nos encontramos con un continente que se encuentrasobre el !ielo, las temperaturas caen ampliamente ba2o los , la erdad es
que el agua es imposible que se manifieste a temperaturas ba2o & 01, porque si no
sera !ielo, y entonces =Por qué no se congela toda el agua> El agua para congelarse,
necesita disminuir su densidad, y para aquello debe aumentar su olumen y para
aumentar el olumen, no debe estar sometida a grandes presiones que impidan que
aumente el olumen. El agua empie#a a congelarse de arriba !acia aba2o, ya que esarriba donde tiene menor presión, al congelarse aumenta su olumen, lo que !ace
que se genere un aumento de la presión !acia aba2o, y esta presión es tal que impide
que el agua de más aba2o se congele y por ende se mantenga a la temperatura donde
su densidad es mayor, 666es decir a 5 01777.
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i el agua se comportara como la mayora de los elementos no e"istira ida en elártico ya que el agua se congelara totalmente, lo que impedira ida en el mar,
tampoco sobre la superficie !abra ida porque los osos polares no tendran de
donde sacar agua ni alimento. =erá esto producto de la casualidad>
Por qué el agua al pasar de líquido a sólido aumenta
su volumen?
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Respuestas
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Mejor respuesta: Es una propiedad única del agua, en el resto de los líquidos es alrevez. Se
ha estudiado y la teoría más cercana a la realidad es que el agua aumenta su volumen en el
estado sólido debido a su arreglo molecular de tipo cristalino, es decir, sus moléculas se
acomodan de cierta manera (como un cristal) que le dan una estructura de mayor tamaño queen el líquido. Los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas tienen mucho que
ver con esto.
proteosg · hace 8 años
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•
BUENO,
El agua tiene un comportamiento diferente a la mayoría de líquidos: Cuando pasa a estado
https://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=W2HRZIISUYVNZ6YD5RBM4OCH3A&t=ghttps://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=W2HRZIISUYVNZ6YD5RBM4OCH3A&t=g
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sólido aumenta de volumen. Esto es así porque la densidad del hielo es menor que la del agua.
Como consecuencia de este fenómeno, el hielo flota en el agua. Si se llena completamente de
agua un recipiente y se lo cierra herméticamente para luego congelarlo, al solidificarse el agua
generará una enorme presión que si no es soportada por el recipiente, este se deformaría o
estallaría. Cuando el agua líquida baja su temperatura y llega a 0°C, su densidad es de 0,9999
Kg/litro (permaneciendo en estado líquido). Si se retira del líquido un poco más de calor, pasa
al estado sólido y sufre una intempestiva disminución de densidad (y un consiguiente aumento
de volumen), pasando a tener una densidad de 0,917 Kg/litro (a la misma temperatura, vale
decir 0 °C) Una consecuencia de todo ello es que el agua se congela de arriba hacia abajo. En
lugares donde la temperatura es menor de 0 °C el agua del mar y de los lagos se enfría.
Cuando empieza a congelarse, el agua en lugar de precipitarse al fondo queda en la superficie
y flota. Todo esto permite que el agua y los seres vivos del fondo queden resguardados de las
temperaturas exteriores muy bajas.
Saludos...
Ars · hace 8 años
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•
No no, el agua aumenta su volumen por debajo de los 4ºC y no hay un por qué, ella es así
nomas.En algunos textos dice que el hielo es menos denso por las burbujas de aire atrapadas
Nachito · hace 8 años
ropósitos generales
Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y
aprendizaje.
https://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=5OQMYA6HSJOQ7RYIFDSZ6DFT24&t=ghttps://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=SQJHDXJJBMPALVQLJBVTAKDEOE&t=ghttps://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=5OQMYA6HSJOQ7RYIFDSZ6DFT24&t=ghttps://mx.answers.yahoo.com/activity/questions?show=SQJHDXJJBMPALVQLJBVTAKDEOE&t=g
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Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre
pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el
rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes
soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica yla interpretación.
Introducción a las actividades
Cambios de estado de la materia
uando una sustancia absorbe cierta cantidad de calor, la velocidad de sus mol!culas
aumenta y su temperatura se eleva. "ependiendo del calor específico de la sustancia, la
elevación de la temperatura es directamente proporcional a la cantidad de calor
suministrado e inversamente proporcional a la masa de la sustancia. #i las mol!culas de la
sustancia se mueven o vibran lo suficiente, se produce un cambio de estado.
ambio de estado sólido a líquido$ la fusión
%a fusión es el proceso mediante el cual un sólido pasa a fase líquida, es decir, se funde. En
este caso, la temperatura permanece constante durante todo el tiempo en que el sólido se
transforma en líquido. Esto ocurre porque en la fase sólida las mol!culas se mantienen
unidas formando una estructura cristalina rí&ida, de tal manera que la sustancia tiene una
forma y volumen definidos. ' medida que se suministra calor, las ener&ías de las partículas
del sólido aumentan &radualmente y su temperatura se eleva. 'l cabo de cierto tiempo, la
ener&ía cin!tica se vuelve tan &rande que al&unas de las partículas rebasan las fuerzaselásticas que las mantenían en sus posiciones fijas. %a mayor separación entre ellas les da
la libertad de movimiento que se asocia con la fase líquida. En este punto, la ener&ía
absorbida por la sustancia se usa para separar más las mol!culas que en la fase sólida, por
lo que la temperatura no aumenta durante el cambio de estado.
El cambio de estado de sólido a líquido se llama fusión y la temperatura a la cual se
produce se llamapunto de fusión.
El calor latente de fusión (%f )de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario
para que la sustancia cambie de la fase sólida a la líquida, a su temperatura de fusión.
%f * +m +* m %f (-&)
Objetivo de las actividades
+ue los alumnos comprendan el comportamiento de las sustancias al entre&arles ener&ía
suficiente /asta producir en ellas cambios de estado.
Actividad 1
'l aplicar presión, se pueden aplastar los cristales de la estructura del /ielo. 0ormalmente,
el /ielo se funde a 1 2 pero, al aplicar una presión, el punto de fusión se reduce. %os
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cristales se aplastan /asta alcanzar el estado líquido. uando se retira la presión, el a&ua
vuelve a con&elarse. ' este fenómeno de lo llama recongelación.
3. 4ealicen el si&uiente e5perimento$
oloquen en el con&elador un recipiente de tamaño adecuado con a&ua. 6na vez
que el a&ua est! con&elada, apoyen el pedazo de /ielo sobre dos bancos o sillas de
madera dejando un espacio entre ellas.
7omen un pedazo de alambre de cobre como el que se puede encontrar en los
cables de electricidad. uel&uen dos cuerpos pesados de sus e5tremos (de unos 8
o 9 & cada uno) para que aumenten la presión que el del&ado /ilo de metal
realiza al colocarlo sobre el /ielo.
:bserven qu! sucede con el alambre y el pedazo de /ielo. 7omen foto&rafías con la
cámara de sus equipos portátiles. "eberán presentarlas lue&o.
a) ;usquen más ejemplos como el anterior en los que se pueda observar este
comportamiento del a&ua.
b) Elaboren un informe detallado del e5perimento incluyendo las imá&enes obtenidas.
6tilicen el pro&rama cal& . &rado?
= el calor específico del a&ua es de 3 cal& . &rado?
= el calor latente de fusión del /ielo es de @1 cal&?
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= el calor latente de evaporación del a&ua es de >91 cal&?
se puede realizar un dia&rama de la temperatura de la sustancia en función del calor que se
le entre&a.
3. Ampriman o copien en sus equipos portátiles las si&uientes oraciones ycompl!tenlas.
Bientras se produce el cambio de estado, la temperatura del medio se mantiene
CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC y coe5isten CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC.
uando toda la masa de la sustancia cambió de estado, reci!n en ese momento
CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC. %a ener&ía t!rmica utilizada /asta este
momento fue para CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC.
"urante el proceso de fusión del a&ua, la temperatura permanecerá
CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC y por cada &ramo de /ielo absorberá CCCCCCCCCCCCCCCde ener&ía t!rmica para la formación de 3 & de a&ua.
"urante el proceso de vaporización del a&ua, la temperatura permanecerá
CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC y por cada &ramo de a&ua líquida absorberá CCCCCCCCCC
de ener&ía t!rmica para la formación de 3 &ramo de vapor de a&ua a 311 2.
El calor específico del a&ua es i&ual a CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC.
Actividad 3
uando se e5trae calor de un &as, su temperatura cae /asta que alcanza la temperatura a
la cual /irvió. #i se si&ue e5trayendo calor, el vapor retorna a la fase líquida. Este proceso
se llamacondensación. 'l condensarse, un vapor libera una cantidad de calor equivalente
al calor requerido para evaporarlo. Es importante notar que el calor de condensación es
equivalente al calor de vaporización y lo único que cambia es la dirección del calor
transferido.
Técnica de destilación
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3. En &rupos investi&uen cómo funciona un destilador y qu! propiedades de los
cambios de estado se aplican en estos dispositivos.
a) ;usquen ejemplos de estas t!cnicas aplicados en la industria.
b) Elaboraren un informe con un procesador de te5tos de sus equipos portátiles.
Actividad 4
En condiciones apropiadas de temperatura y presión, es posible que una sustancia cambie
directamente de la fase sólida a &aseosa sin pasar por la fase líquida? este cambio de
estado se llamasublimación. %a cantidad de calor absorbido por unidad de masa al
cambiar de sólido a vapor se llamacalor de sublimación.
Sublimación de algunas sustancias
3. Anvesti&uen cómo son las presiones de vapor de las sustancias que pueden sublimar.
D. E5pliquen por qu! cuando se e5pone /ielo seco a temperatura ambiente, sublima.
8. ;usquen ejemplos de sustancias que subliman y sus aplicaciones industriales.
9. 'rmen &rupos de cuatro alumnos y, con la información /allada, realicen una
presentación con el pro&rama Ampress de sus equipos portátiles para e5poner al resto
de sus compañeros.
El agua es una de las sustancias más peculiares conocidas. Es una molcula
pe!ue"a # sencilla$ pero tras su aparente simplicidad presenta una complejidad
sorprendente !ue la %ace especialmente &til para la vida.
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'as molculas de agua están (uertemente unidas entre s). *n aspecto
paradójico es !ue el agua es un l)!uido$ aun!ue sus molculas se encuentren
en promedio (uertemente unidas. Este (enómeno se debe al carácter transitorio
de los puentes de %idrógeno$ !ue al (ormarse # romperse continuamente
permiten la movilidad de las molculas de agua. *na molcula de agua puede
unirse a un má+imo de otras 4 molculas por puentes de %idrógeno$ actuando
en dos de ellos como donadora # en otros dos como aceptora,
Modelo del hielo cúbico
-e pueden ver mu# bien los 4 puentes de %idrógeno !ue (orma la molcula deagua central.
Esta (orma de %ielo aparece a temperaturas in(eriores a /0C. 'os cristales de %ielo !ue se encuentra
%abitualmente tienen simetr)a %e+agonal$ aun!ue tambin %a# 4 puentes de %idrógeno por molcula deagua.
En el %ielo estos puentes de %idrógeno son más o menos estables$ mientras
!ue en el agua l)!uida tienen un carácter transitorio$ estimándose !ue tiene una
vida media del orden de picosegundos. En resumen$ podemos considerar el
agua l)!uida como una red in(inita de puentes de %idrógeno en continua
creación # ruptura. or otra parte$ e+isten evidencias de !ue las molculas de
agua se asocian (ormando agrupaciones clusters de molculas de vidarelativamente larga$ en el !ue las molculas mantienen una red de puentes de
%idrógeno bastante estable en su conjunto.
http://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/hidrogeno/hidrogeno1.htmhttp://www.lsbu.ac.uk/water/index.htmlhttp://www.lsbu.ac.uk/water/index.htmlhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/agua/agua.htm#notaalpie1http://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/hidrogeno/hidrogeno1.htmhttp://www.lsbu.ac.uk/water/index.htmlhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/agua/agua.htm#notaalpie1
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Agua en estado l)!uido
5-imulación6
'a estructura aparece como mu# desordenada$ aun!uepueden apreciarse grupos # cadenas de molculas deagua unidas por puentes de %idrógeno
-e estimaba !ue$ en promedio una molcula de agua está unida por 3$7
puentes de %idrógeno. -in embargo$ estudios recientes parecen apuntar a !ue
el n&mero medio de puentes de %idrógeno es algo menor8 un 90: de las
molculas estar)an unidas por sólo dos puentes de %idrógeno (uertes$ mientras
!ue el 20: restante estar)an unidas %asta por 4 puentes de %idrógeno (uertes
en disposición tetradrica. ;a# !ue %acer notar !ue el aumento de la densidad
del %ielo al (undirse se debe a !ue los enlaces de %idrógeno tienden a separarligeramente a las molculas de agua respecto a su distancia de ?@mol8 además$ %a# !ue
tener en cuenta las interacciones de ?@mol adicionales. or consiguiente esnecesario suministrar muc%a energ)a para %acer !ue las molculas de agua se
http://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/enlaces.htm#Las%20figurashttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/radio_de_van_der_waals.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/radio_de_van_der_waals.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/dipolares/resumen.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/enlaces.htm#Las%20figurashttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/radio_de_van_der_waals.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/radio_de_van_der_waals.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/dipolares/resumen.htm
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separen. or esto el agua presenta las temperaturas de (usión # de ebullición$
as) como el calor espec)(ico$ más elevado de todas las molculas similares.
ropiedades ácidobase
El agua puede disociarse con una probabilidad mu# pe!ue"a. Además$ los
iones recin (ormados al disociarse el agua tienden a atraerse # recombinarse
rápidamente. or consiguiente su concentración en el agua pura es mu# baja$1+10 B 5compárese con la concentración de agua sin disociar$ de 77$7 B6
;a# !ue tener en cuenta !ue no se encuentran iones ; desnudos$ es decir$
protones$ a pesar de !ue se emplee esa nomenclatura %abitualmente. 'o !ue
%a# son iones %idronio;3O$ !ue a su veD se encuentran %idratados.
Igualmente sucede con los aniones ;O$ !ue se encuentran (uertemente
asociados a molculas de agua.
El ión hidronio, H3O+
'a carga positiva se encuentradistribuida por el conjunto del ión8 lostres %idrógenos son indistinguibles.
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Curiosidad.
Cuántos iones ;3O %a# en una bacteria es(rica de 2 Fm de
diámetro$ suponiendo !ue su interior está a p; $0G. araconocer la respuesta$ pulse a!u).
Hransporte de protones a travs del agua.
'a e+istencia de resonancia en el enlace de %idrógeno %ace !ue la movilidad
del ión ;3O en el agua sea muc%o ma#or !ue la de cual!uier otro ión$ dado
!ue se puede trans(erir la carga a gran distancia # rápidamente$ en veD de
moverse el ión como tal,
La semana pasada os dejé sin el tema
primaveral que os prometimos traer cada
miércoles desde el principio de la estación, sin
embargo ya falta poco para que empiece el
verano y quiero compartir con vosotros dos
artículos que pueden ir muy bien en cualquiera
de las dos estaciones más calurosas.
Hoy veremos mediante un experimento que
después reali!aréis en casa con los ni"os# como
el agua se expande cuándo se congela.
$esulta que todos los líquidos cambian de
densidad con la temperatura% se vuelven menosdensos a más temperatura, pero el agua es muy
peculiar porque aumenta el volumen al
congelarse y disminuye la densidad#, así pues
ocurre lo contrario que con el resto de
líquidos. El agua ocupa más lugar al
congelarse, porque sus moléculas se unen
formando una estructura diferente en forma de
http://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/respuesta.htmhttp://sebbm.es/BioROM/contenido/JCorzo/temascompletos/InteraccionesNC/inicial/respuesta.htm
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&exágonos#. ' si para los ni"os es interesante
observar los tres estados en los que puede
presentarse, también lo es comprobar quepueden medir su volumen de una forma sencilla.
(sí pues, )cómo lo&aremos*
• Materiales necesarios% agua, un poco de
colorante alimentario o jarabe dulce
concentrado, una ca"ita de sorber, un
rotulador permanente negro o a!ul, una bola
de plastilina y un plato.
• Empecemos nuestro experimento
'a veréis como es muy sencillo% en primer lugar
me!claremos el agua con medio vaso &ay
su+ciente# con el colorante a continuación
debemos sorber con la ca"ita un poco de la
me!cla sin tragar, aunque tampoco pasaría
nada si ingieren un poquito sin querer#. -uando
separemos la ca"ita del vaso debemos taparcon un dedo el extremo inferior e
inmediatamente sellarlo con un poco de
plastilina.
(&ora formaremos una bola del tama"o de una
nue! con el resto de plastilina y la colocaremos
sobre el plato, para incrustar la parte de la
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ca"ita que no &emos tapado allí normalmente
no se derrama el agua porque se cierra por los
dos extremos#. or /ltimo tenemos que marcaren la cañita el nivel del agua con el
rotulador e introducirlo todo en el congelador.
-uando vayamos a ver nuestro experimento,
comprobaremos como el volumen del agua
tintada a&ora solida# &a aumentado, y lo
sabremos porque supera la marca que &emos
pintado.
¿Os atrevéis? seguro que ahora tenéis más tiempo
libre (con la jornada continua de los niños en junio), y
además apetecen este tipo de pruebas con agua,
¿verdad?
' la próxima semana +nali!aremos con la serieque empe!amos &ablándoos de laplani+cación y
equipamiento para las excursiones por la
monta"a con ni"os, y lo &aremos con unos
divertidos puntos de lectura que podéis &acer
en casa.
-eguramente todos %emos visto !ue al llenar un molde con agua # al meterloen el congelador$ el %ielo resultante ocupa más espacio !ue el !ue ocupaba el
agua l)!uida. ¿Por qué ocurre esto?
Antes de responder a esta pregunta$ es mejor dejar claro por !u los sólidosson sólidos # los l)!uidos son l)!uidos.
Entre las moléculas de una sustancia sólida hay una atracción que lasmantiene irmemente unidas en una !osición i"a. Es di()cil separarlas #$ por
tanto$ la sustancia es sólida.
-in embargo$ las molculas de los sólidos contienen energ)a de movimiento #vibran alrededor de esas posiciones (ijas. Cuanto más se sube la temperatura$se va ganando cada veD más energ)a # vibrando con ma#or violencia. Al llegar
a cierto punto de temperatura 5punto de (usión6 ad!uieren tanta energ)a !ue laatracción de las demás molculas no basta para retenerlas. e este modo$ se
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rom!en las li#aduras y em!ie$an a mo%erse !or su cuenta, resbalando ydesli$&ndose sobre sus com!a'eras. El sólido se ha con%ertido de esta
orma en un l(quido.
'a ma#or)a de los sólidos son cristalinos. Esto !uiere decir !ue las moléculas
no sólo !ermanecen i"as en su sitio, sino que est&n ordenadas enormaciones es!ec(icas$ como si (ueran una escultura.
En un sólido cristalino las molculas suelen ordenarse de (orma com!acta$ esdecir$ las molculas se api"an unas contra otras$ con mu# poco espacio entreellas. ero al (undirse la sustancia # convertirse en l)!uido$ las molculas$ al
desliDarse unas sobre otras$ se empujan # desplaDan. or tanto$ lasmoléculas se se!aran entre ellas.
ic%o de una (orma más clara, los sólidos se e)!anden al undirse y losl(quidos se contraen al con#elarse. ero... no se supone !ue el agua
aumenta de tama"o al congelarseG lo !ue %emos dic%o en este art)culo estodo una contradicciónG esto no concuerda verdadG
Hran!uilos$ todo tiene su e+plicación$ #a !ue un aspecto mu# importante eneste proceso es cómo estén situadas las moléculas en la orma sólida. En
el %ielo$ las molculas de agua están colocadas en una (ormación !uedeja muchos huecos entre ellas 5para verlo de una (orma sencilla$ mirad laimagen !ue %a# bajo estas l)neas$ en la !ue las molculas se dejan muc%o
espacio entre ellas$ algo (undamental para e+plicar este (enómeno6 .
Al aumentar la temperatura$ las molculas de agua !uedan sueltas # empieDana moverse cada una por su lado$ lo cual las separar)a$ si no (uese por!ue deesta manera muchas de ellas !asan a rellenar esos huecos que e)ist(an
en el hielo. J al rellenarlos$ el agua l)!uida ocupa menos espacio !ue el %ielosólido.
*l undirse cent(metro cúbico de hielo sólo se orman ,- cent(metroscúbicos de a#ua. Ksa es la e+plicación$ #a !ue las molculas del agua en
estado l)!uido rellenan los %uecos del %ielo.
Como dato curioso$ para e+perimentar en casa, Hodos sabis !ue el %ielo esmenos denso !ue el agua 5por eso (lota6$ pero para ser más concretos$
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podemos decir !ue un cent)metro c&bico de %ielo se %unde en el agua %asta!ue !uedan 0$L cent)metros c&bicos por debajo de la super(icie. El %ielo es
sostenido entonces por el empuje del agua$ !uedando entonces 0$1cent)metros c&bicos por encima de la super(icie. Mesumiendo de (orma
clara$ si metemos un cubito de hielo en un %aso de a#ua, siem!re se %an
a sumer#ir en el a#ua -/ del hielo y se %a a quedar en la su!ericie/.
Mealmente no se mueve ()sicamente el ión %idronio como tal 5abajo6$ sino !ue los%idrogeniones saltan rápidamente entre las molculas de agua unidas porpuentes de %idrógeno 5arriba6.
Este (enómeno plantea un problema interesante para las prote)nas
transportadoras de agua en las membranas o acuaporinas, deben permitir el
paso de molculas de agua -IN !ue pasen simultáneamente %idrogeniones$ #a!ue en este caso se disipar)a el potencial de membrana. 'o
consiguen separando # obligando a girar a las molculas de agua$ (ormado un
puente de %idrógeno espec)(ico$ con lo !ue rompen la red de puentes de
%idrógeno !ue las unen # !ue permite el paso rápido de los
%idrogeniones. Además$ un resto cargado positivamente en el canal act&a
como barrera para el movimiento de cationes.
-cuaporina de cristalino #ovino. -rchivo /012.pd#. 3#serve que la cadena de moléculasde a!ua &o*í!enos en azul' que atraviesan el interior polar de la proteína se encuentra
físicamente interrumpida en el centro del canal &flecha ro%a'
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'os puentes de %)drógeno en el %ielo no son completamente estables$ aun!ue su vida media
es superior !ue en el agua l)!uida.
El a#ua es una sustancia especial$ #a !ue la ma#or)a de las sustancias reducensu %olumen al con#elarse. -in embargo$ el a#ua loaumenta$ es decir$ se e+pandecuando se convierte en %ielo. Cuando el %olumen aumenta 5en el caso del a#ua6$ ladensidad disminu#e # el sólido (lota en el l)!uido.