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Los fundamentos de la química del agua.

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La sustancia más importante, única en sus propiedades y composición de nuestro planeta es, por supuesto, el agua. De hecho, es gracias a ella que hay vida en la Tierra, mientras que en otros objetos del sistema solar conocidos hoy no. Sólido, líquido, en forma de vapor: es necesario e importante. El agua y sus propiedades son objeto de estudio de toda una disciplina científica: la hidrología.

La cantidad de agua en el planeta.

Si consideramos el indicador de la cantidad de este óxido en todos los estados de agregación, entonces es en el planeta aproximadamente el 75% de la masa total. En este caso, el agua ligada debe considerarse en compuestos orgánicos, seres vivos, minerales y otros elementos.

Si consideramos solo el estado líquido y sólido del agua, el indicador caerá al 70.8%. Considere cómo se distribuyen estos porcentajes, dónde está contenida la sustancia en cuestión.

  1. Agua salada en los océanos y mares, lagos solonchak en la Tierra 360 millones de km 2.
  2. El agua dulce se distribuye de manera desigual: 16,3 millones de km 2 están unidos por el hielo en los glaciares de Groenlandia, el Ártico y la Antártida.
  3. En ríos, pantanos y lagos frescos, se concentran 5,3 millones de km 2 de óxido de hidrógeno.
  4. El agua subterránea es de 100 millones de m 3.

Es por eso que los astronautas del lejano espacio exterior ven la Tierra en forma de una bola azul con tierras intercaladas raras. El agua y sus propiedades, el conocimiento de las características estructurales son elementos importantes de la ciencia. Además, recientemente, la humanidad ha comenzado a experimentar una clara escasez de agua dulce. Quizás ese conocimiento ayudará a resolver este problema.

La composición del agua y la estructura de la molécula.

Si consideramos estos indicadores, inmediatamente se aclararán las propiedades que exhibe esta sorprendente sustancia. Entonces, una molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, por lo tanto tiene la fórmula empírica H2A. Además, cuando se construye la molécula, los electrones de ambos elementos juegan un papel importante. Veamos cuál es la estructura del agua y sus propiedades.

Obviamente, cada molécula está orientada alrededor de la otra, y juntas forman una red cristalina común. Es interesante que el óxido se construya en forma de tetraedro: el átomo de oxígeno en el centro y dos pares de electrones y dos átomos de hidrógeno a su alrededor son asimétricos. Si dibuja líneas a través de los centros de los núcleos de los átomos y los conecta, obtendrá exactamente la forma geométrica tetraédrica.

El ángulo entre el centro del átomo de oxígeno y los núcleos de hidrógeno es 104.5 0 C. La longitud del enlace es O-H = 0.0957 nm. La presencia de pares de electrones de oxígeno, así como su mayor afinidad electrónica en comparación con los hidrógenos, asegura la formación de un campo cargado negativamente en la molécula. En contraste, los núcleos de hidrógeno forman una parte cargada positivamente del compuesto. Por lo tanto, resulta que la molécula de agua es un dipolo. Esto determina qué puede ser el agua, y sus propiedades físicas también dependen de la estructura de la molécula. Para los seres vivos, estas características juegan un papel vital.

Propiedades físicas básicas

Estos incluyen la red cristalina, puntos de ebullición y fusión, características individuales especiales. Los consideraremos todos.

  1. La estructura de la red cristalina del óxido de hidrógeno depende del estado de agregación. Puede ser sólido - hielo, líquido - el agua principal en condiciones normales, gaseoso - vapor cuando la temperatura del agua sube por encima de 100 0 C. El hielo forma hermosos cristales estampados. La parrilla generalmente está suelta, pero la conexión es muy fuerte, la densidad es baja. Puedes verlo en el ejemplo de los copos de nieve o los patrones escarchados en los anteojos. En el agua ordinaria, la red no tiene una forma constante; cambia y pasa de un estado a otro.
  2. La molécula de agua en el espacio exterior tiene la forma correcta de una bola. Sin embargo, bajo la influencia de la gravedad de la Tierra, se distorsiona y en estado líquido toma la forma de un recipiente.
  3. El hecho de que el óxido de hidrógeno sea un dipolo en su estructura determina las siguientes propiedades: alta conductividad térmica y calor específico, que se puede rastrear en el calentamiento rápido y el enfriamiento prolongado de una sustancia, y la capacidad de orientar iones y electrones individuales y compuestos a su alrededor. Esto hace que el agua sea un solvente universal (tanto polar como neutro).
  4. La composición del agua y la estructura de la molécula explican la capacidad de este compuesto para formar múltiples enlaces de hidrógeno, incluso con otros compuestos que tienen pares de electrones solitarios (amoníaco, alcohol y otros).
  5. El punto de ebullición del agua líquida es 100 0 C, la cristalización ocurre a + 4 0 C. Debajo de este indicador hay hielo. Si aumenta la presión, el punto de ebullición del agua aumentará bruscamente. Entonces, a altas atmósferas, el plomo puede derretirse, pero al mismo tiempo ni siquiera hervirá (más de 300 0 С).
  6. Las propiedades del agua son muy significativas para los seres vivos. Por ejemplo, uno de los más importantes es la tensión superficial. Esta es la formación de la película protectora más delgada en la superficie del óxido de hidrógeno. Se trata de agua líquida. Es muy difícil romper esta película por acción mecánica. Los científicos han descubierto que tomará una fuerza igual a un peso de 100 toneladas. ¿Cómo notarla? La película es obvia cuando el agua gotea lentamente del grifo. Se puede ver que es como una especie de caparazón que se estira hasta cierto límite y peso y se desprende en forma de gota redonda, ligeramente distorsionada por la gravedad. Debido a la tensión superficial, muchos objetos pueden estar en la superficie del agua. Los insectos con dispositivos especiales pueden moverse libremente a su alrededor.
  7. El agua y sus propiedades son anormales y únicas. Según las características organolépticas, este compuesto es un líquido incoloro sin sabor ni olor. Lo que llamamos el sabor del agua son los minerales y otros componentes disueltos en ella.
  8. La conductividad eléctrica del óxido de hidrógeno en estado líquido depende de cuántas y qué sales se disuelven en él. El agua destilada que no contiene impurezas no conduce corriente eléctrica.

El hielo es un estado especial del agua. En la estructura de este estado, las moléculas están unidas entre sí por enlaces de hidrógeno y forman una hermosa red cristalina. Pero es bastante inestable y puede agrietarse, derretirse, es decir, deformarse fácilmente. Hay muchos huecos entre las moléculas, cuyos tamaños exceden el tamaño de las partículas mismas. Debido a esto, la densidad del hielo es menor que la del óxido de hidrógeno líquido.

Esto es de gran importancia para ríos, lagos y otros cuerpos de agua dulce. De hecho, en invierno, el agua en ellos no se congela por completo, sino que solo se cubre con una densa corteza de hielo más ligero que flota. Si esta propiedad no fuera característica del estado sólido del óxido de hidrógeno, entonces los depósitos se congelarían. La vida bajo el agua sería imposible.

Además, el estado sólido del agua es de gran importancia como fuente de una gran cantidad de agua potable fresca. Estos son los glaciares.

Una propiedad especial del agua es el fenómeno del triple punto. Esta es una condición en la que el hielo, el vapor y el líquido pueden existir simultáneamente. Esto requiere condiciones tales como:

  • alta presión - 610 Pa,
  • temperatura 0.01 0 С.

La transparencia del agua varía según las impurezas. El líquido puede ser completamente transparente, opalescente, turbio. Se absorben ondas de color amarillo y rojo, los rayos violetas penetran profundamente.

Propiedades quimicas

El agua y sus propiedades son una herramienta importante para comprender muchos procesos de la vida. Por lo tanto, se estudian muy bien. Entonces, la hidroquímica está interesada en el agua y sus propiedades químicas. Entre ellos están los siguientes:

  1. Rigidez Esta es una propiedad que se explica por la presencia de sales de calcio y magnesio, sus iones en solución. Se subdivide en permanente (sales de los metales nombrados: cloruros, sulfatos, sulfitos, nitratos), temporal (hidrocarbonatos), que se elimina por ebullición. En Rusia, el agua se ablanda químicamente antes de su uso para una mejor calidad.
  2. Mineralización Una propiedad basada en el momento dipolar del óxido de hidrógeno. Debido a su presencia, las moléculas pueden adherirse a sí mismas muchas otras sustancias, iones y retenerlas. Así, se forman asociados, clatratos y otras asociaciones.
  3. Propiedades redox. Como solvente universal, catalizador, asociado, el agua puede interactuar con muchos compuestos simples y complejos. Con algunos, actúa como agente oxidante, con otros, viceversa. Como agente reductor, reacciona con halógenos, sales, algunos metales menos activos y muchas sustancias orgánicas. Las transformaciones recientes son estudiadas por la química orgánica. El agua y sus propiedades, en particular las químicas, muestran cuán versátil y único es. Como agente oxidante, reacciona con metales activos, algunas sales binarias, muchos compuestos orgánicos, carbono y metano. En general, las reacciones químicas que involucran a esta sustancia requieren la selección de ciertas condiciones. El resultado de la reacción dependerá de ellos.
  4. Propiedades bioquímicas El agua es una parte integral de todos los procesos bioquímicos del cuerpo, siendo un solvente, catalizador y medio.
  5. Interacción con gases con la formación de clatratos. El agua líquida ordinaria puede incluso absorber gases químicamente inactivos y colocarlos dentro de las cavidades entre las moléculas de la estructura interna. Dichos compuestos se denominan comúnmente clatratos.
  6. Con muchos metales, el óxido de hidrógeno forma hidratos cristalinos, en los que se incorpora sin cambios. Por ejemplo, sulfato de cobre (CuSO4* 5H2O), así como hidratos ordinarios (NaOH * H2O y otros).
  7. El agua se caracteriza por reacciones compuestas en las que se produce la formación de nuevas clases de sustancias (ácidos, álcalis, bases). No son redox.
  8. Electrólisis Bajo la influencia de la corriente eléctrica, la molécula se descompone en gases compuestos: hidrógeno y oxígeno. Una forma de obtenerlos en el laboratorio y la industria.

Desde el punto de vista de la teoría de Lewis, el agua es un ácido débil y una base débil al mismo tiempo (anfolito). Es decir, se puede decir acerca de una cierta anfotericidad en las propiedades químicas.

El agua y sus propiedades beneficiosas para los seres vivos.

Es difícil sobreestimar la importancia que tiene el óxido de hidrógeno para todos los seres vivos. Después de todo, el agua es la fuente de la vida. Se sabe que sin ella una persona no podría haber vivido durante una semana. El agua, sus propiedades y valor son simplemente colosales.

  1. Es universal, es decir, capaz de disolver tanto compuestos orgánicos como inorgánicos, un disolvente que actúa en los sistemas vivos. Es por eso que el agua es la fuente y el medio para que tengan lugar todas las transformaciones bioquímicas catalíticas, con la formación de compuestos complejos vitales complejos.
  2. La capacidad de formar enlaces de hidrógeno hace que esta sustancia sea versátil para mantener las temperaturas sin cambiar el estado de agregación. Si esto no fuera así, entonces con la menor disminución en los grados se convertiría en hielo dentro de las criaturas vivientes, causando la muerte celular.
  3. Para los humanos, el agua es la fuente de todos los artículos y necesidades básicas del hogar: cocinar, lavar, limpiar, bañarse, bañarse y nadar, y más.
  4. Las plantas industriales (química, textil, construcción de maquinaria, alimentos, refinación de petróleo y otras) no podrían llevar a cabo su trabajo sin la participación de óxido de hidrógeno.
  5. Desde la antigüedad se creía que el agua es una fuente de salud. Ha sido y se usa hoy como sustancia terapéutica.
  6. Las plantas lo usan como la principal fuente de nutrición, por lo que producen oxígeno - gas, gracias a lo cual hay vida en nuestro planeta.

Hay docenas de razones por las cuales el agua es la sustancia más extendida, importante y necesaria para todos los objetos vivos y artificiales. Solo hemos dado los más obvios, los principales.

Ciclo hidrologico del agua

En otras palabras, este es su ciclo en la naturaleza. Un proceso muy importante que le permite reponer constantemente los suministros de agua que desaparecen. Como va el

Hay tres participantes principales: agua subterránea (o agua subterránea), agua superficial y el Océano Mundial. La atmósfera, condensada y precipitada, también es importante. Los participantes activos en el proceso también son plantas (principalmente árboles), capaces de absorber una gran cantidad de agua por día.

Entonces, el proceso es el siguiente. El agua subterránea llena los capilares subterráneos y fluye hacia la superficie y los océanos. Luego, el agua superficial es absorbida por las plantas y transportada al medio ambiente. Además, la evaporación se produce en vastas áreas de océanos, mares, ríos, lagos y otros cuerpos de agua. Una vez en la atmósfera, ¿qué hace el agua? Se condensa y se derrama en forma de precipitación (lluvia, nieve, granizo).

Si estos procesos no ocurrieran, las reservas de agua, especialmente agua dulce, habrían terminado hace mucho tiempo. Es por eso que las personas prestan gran atención a la protección y al ciclo hidrológico normal.

Concepto de agua pesada

En la naturaleza, el óxido de hidrógeno existe como una mezcla de isotopólogos. Esto se debe al hecho de que el hidrógeno forma tres tipos de isótopos: protio 1 N, deuterio 2 N, tritio 3 N. El oxígeno, a su vez, tampoco se queda atrás y forma tres formas estables: 16 O, 17 O, 18 O. Es gracias a esto no es solo agua de protio ordinaria de composición H2O (1 H y 16 O), pero también deuterio y tritio.

Al mismo tiempo, el deuterio (2 N), que se incluye en casi todas las aguas naturales, pero en pequeñas cantidades, es estable en estructura y forma. Se le llama pesado. Es algo diferente de lo normal o la luz en todos los aspectos.

El agua pesada y sus propiedades se caracterizan por varios puntos.

  1. Cristaliza a una temperatura de 3.82 0 C.
  2. La ebullición se observa a 101.42 0 C.
  3. La densidad es 1.1059 g / cm 3.
  4. Como solvente, es varias veces peor que el agua ligera.
  5. Tiene la fórmula química D2O.

Al realizar experimentos que muestran el efecto de dicha agua en los sistemas vivos, se descubrió que solo algunos tipos de bacterias pueden vivir en ella. Las colonias tomaron tiempo para adaptarse y aclimatarse. Pero, habiéndose adaptado, restauraron completamente todas las funciones vitales (reproducción, nutrición). Además, son muy resistentes a la radiación. Los experimentos con ranas y peces no dieron un resultado positivo.

Las aplicaciones modernas del deuterio y el agua pesada formada por él son la energía atómica y nuclear. En condiciones de laboratorio, dicha agua se puede obtener mediante electrólisis ordinaria: se forma como un subproducto. El deuterio se forma durante las destilaciones repetidas de hidrógeno en dispositivos especiales. Su aplicación se basa en la capacidad de ralentizar la síntesis de neutrones y las reacciones de protones. Los pesados ​​isótopos de agua e hidrógeno son la base para crear una bomba nuclear y de hidrógeno.

Las pruebas sobre el uso de agua de deuterio por personas en pequeñas cantidades han demostrado que no dura mucho tiempo: se observa una retirada completa después de dos semanas. Es imposible usarlo como fuente de humedad para la vida, pero el valor técnico es simplemente enorme.

Agua de deshielo y su uso

Desde la antigüedad, las personas han identificado las propiedades de dicha agua como curativas. Durante mucho tiempo se ha notado que cuando la nieve se derrite, los animales intentan emborracharse con agua de los charcos formados. Más tarde, su estructura y efectos biológicos en el cuerpo humano fueron investigados a fondo.

Derretir el agua, sus signos y propiedades están en el medio entre la luz ordinaria y el hielo. Desde el interior, está formado no solo por moléculas, sino por un conjunto de grupos formados por cristales y gas.Es decir, dentro de los vacíos entre las partes estructurales del cristal hay hidrógeno y oxígeno. En términos generales, la estructura del agua fundida es similar a la estructura del hielo: se mantiene la estructura. Las propiedades físicas de dicho óxido de hidrógeno varían ligeramente en comparación con lo normal. Sin embargo, el efecto biológico en el cuerpo es excelente.

Al congelar agua, la primera fracción se convierte en hielo, la parte más pesada: estos son isótopos de deuterio, sales e impurezas. Por lo tanto, este núcleo debe eliminarse. Pero el resto es agua limpia, estructurada y saludable. ¿Cuál es el efecto en el cuerpo? Los científicos del Instituto de Investigación de Donetsk mencionaron los siguientes tipos de mejoras:

  1. Aceleración de los procesos de recuperación.
  2. Fortalecimiento del sistema inmune.
  3. En los niños, después de la inhalación con dicha agua, hay una recuperación y cura de resfriados, tos, secreción nasal, etc.
  4. Mejora la respiración, el estado de la laringe y las membranas mucosas.
  5. El bienestar general de una persona, la actividad aumenta.

Hoy en día, hay varios partidarios del tratamiento con agua derretida, que escriben sus comentarios positivos. Sin embargo, hay científicos, incluidos médicos, que no apoyan estas opiniones. Creen que no habrá daños por el agua, pero es de poca utilidad.

Energética

¿Por qué pueden cambiar y recuperarse las propiedades del agua tras la transición a diferentes estados de agregación? La respuesta a esta pregunta es la siguiente: esta conexión tiene su propia memoria de información, que registra todos los cambios y conduce a la restauración de la estructura y las propiedades en el momento adecuado. El campo bioenergético a través del cual pasa parte del agua (el que proviene del espacio exterior) lleva una poderosa carga de energía. Este patrón a menudo se usa en el tratamiento. Sin embargo, desde un punto de vista médico, no todas las aguas son capaces de ejercer un efecto beneficioso, incluso informativo.

Agua estructurada: ¿qué es?

Esta es esa agua, que tiene una estructura molecular ligeramente diferente, la disposición de las redes cristalinas (como se observa en el hielo), pero sigue siendo un líquido (la fusión también pertenece a este tipo). En este caso, la composición del agua y sus propiedades desde un punto de vista científico no difieren de las características del óxido de hidrógeno ordinario. Por lo tanto, el agua estructurada no puede tener un efecto terapéutico tan amplio, que le atribuyen los esoteristas y los partidarios de la medicina alternativa.

Química del agua💦

El agua, según su fórmula, H2O, debe consistir solo en una mezcla de dos gases: hidrógeno y oxígenoSin embargo, esto no es más que un estándar de laboratorio. De hecho, es una mezcla de una variedad de sustancias que se encuentran en una variedad de estados físicos y químicos. La composición química del agua natural es muy, muy diversa.

Factores que afectan la formación de la composición química.


El análisis químico del agua realizado en el laboratorio permite determinar la composición de todas las impurezas de origen orgánico y mineral que se encuentran en el líquido en forma de moléculas, iones, suspensiones, coloides y emulsiones. La composición química de las aguas superficiales y subterráneas se ve significativamente afectada por la ubicación geográfica, la estructura geológica y las condiciones climáticas del área en la que se encuentran.

Consider Considere brevemente la composición química del agua natural, que es un sistema de dispersión bastante complejo, donde el agua es un medio disperso y las sustancias orgánicas, minerales, gases y microorganismos vivos son una fase dispersa.

Alrededor del 90 al 95 por ciento de los componentes disueltos en el agua son sales que existen allí en forma de iones. En el agua natural siempre hay un "conjunto" de tres aniones y cuatro cationes (HCO3-, SO42-, Cl-, Ca2 +, Mg2 +, Na +, K +), que comúnmente se denominan iones principales.

Algunos de ellos son insípidos, mientras que otros le dan al líquido un sabor amargo y salado. Entran al agua, principalmente del suelo, rocas y minerales. Algunos de estos iones se derivan de las actividades de producción humana. Estos macrocomponentes están contenidos en el agua en varias concentraciones.

El agua natural, además de los iones principales, también contiene varios gases, por supuesto, en forma disuelta. Uno de los más importantes es el oxígeno, que le da al líquido un sabor fresco. Este gas puede contener diferentes cantidades de agua, todo depende de las condiciones naturales. Además del oxígeno, el agua contiene gases como nitrógeno y metano, que no tienen sabor ni olor, así como sulfuro de hidrógeno tóxico, que le da al líquido un olor extremadamente desagradable. La concentración de estos gases en el agua está determinada principalmente por su temperatura.

Además, el agua contiene nutrientes, que constituyen la mayoría de todos los organismos vivos existentes. Estos incluyen principalmente compuestos de fósforo y nitrógeno. En cuanto al nitrógeno, puede estar contenido en agua natural tanto en forma orgánica como inorgánica. La concentración de nutrientes en dicho líquido puede estar en límites muy diferentes, desde trazas hasta 10 miligramos por litro. Las principales fuentes de estas sustancias son la precipitación, los insumos con escorrentía superficial, así como las aguas residuales agrícolas, industriales y domésticas.

Los microelementos, que están contenidos en un líquido de menos de un miligramo por litro, también son componentes integrales del agua. Incluyen, prácticamente, todos los metales conocidos, con la excepción del hierro y los iones principales, y algunos de los no metales. Muy importantes de estos son el flúor y el yodo, que aseguran el funcionamiento normal del cuerpo humano.

Entre otras cosas, las sustancias orgánicas disueltas también están presentes en el agua. Estas son, de hecho, formas orgánicas de los nutrientes mencionados anteriormente. Estos incluyen: carbohidratos, ácidos orgánicos, fenoles, aldehídos, alcoholes, compuestos aromáticos, ésteres, etc.

La composición química del agua, además de las enumeradas, también incluye compuestos y sustancias tóxicas: productos derivados del petróleo, metales pesados, tensioactivos, pesticidas organoclorados, fenoles, etc.

El agua natural, debido a la presencia de una gran cantidad de burbujas de gas y varias partículas suspendidas en ella, se considera un medio no homogéneo.

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