¿Quién conoce la fórmula del agua desde la época escolar? Por supuesto, todo. Es probable que de todo el curso de química, para muchos que luego no la estudian de forma especializada, solo quede el conocimiento de lo que significa la fórmula H2O. Pero ahora trataremos de entender lo más posible en detalle y profundamente ¿qué es el agua? Cuáles son sus principales propiedades y por qué exactamente sin ella la vida en el planeta Tierra es imposible.
El agua como sustancia
La molécula de agua, como sabemos, consta de un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Su fórmula se escribe así: H2O. Esta sustancia puede tener tres estados: sólido, en forma de hielo, gaseoso, en forma de vapor y líquido, como una sustancia sin color, sabor ni olor. Por cierto, esta es la única sustancia en el planeta que puede existir en los tres estados simultáneamente en condiciones naturales. Por ejemplo: en los polos de la Tierra - hielo, en los océanos - agua, y la evaporación bajo los rayos del sol es vapor. En este sentido, el agua es anómala.
Además, el agua es la sustancia más común en nuestroplaneta. Cubre la superficie del planeta Tierra en casi un setenta por ciento: estos son océanos y numerosos ríos con lagos y glaciares. La mayor parte del agua del planeta es salada. No es apta para beber ni para la agricultura. El agua dulce representa solo el dos y medio por ciento de la cantidad total de agua en el planeta.
El agua es un solvente muy fuerte y de alta calidad. Debido a esto, las reacciones químicas en el agua tienen lugar a una velocidad tremenda. Esta misma propiedad afecta el metabolismo en el cuerpo humano. Es un hecho bien conocido que el cuerpo de un adulto es setenta por ciento agua. En un niño, este porcentaje es aún mayor. En la vejez, esta cifra desciende del setenta al sesenta por ciento. Por cierto, esta característica del agua demuestra claramente que es la base de la vida humana. Cuanta más agua hay en el cuerpo, más saludable, más activo y más joven es. Por lo tanto, los científicos y médicos de todos los países repiten incansablemente que es necesario beber mucho. Es agua en estado puro y no sustitutos en forma de té, café u otras bebidas.
El agua determina el clima del planeta, y esto no es una exageración. Las corrientes cálidas en el océano calientan continentes enteros. Esto se debe al hecho de que el agua absorbe una gran cantidad de calor solar y luego lo libera cuando comienza a enfriarse. Por lo que regula la temperatura en el planeta. Muchos científicos dicen que la Tierra se habría enfriado y convertido en piedra hace mucho tiempo si no fuera por la presencia de tanta agua en el planeta verde.
Propiedades del agua
El agua tiene muchas propiedades muy interesantes.
Por ejemplo, el agua es la sustancia más móvil después del aire. Del curso escolar, muchos, seguro, recuerdan algo como el ciclo del agua en la naturaleza. Por ejemplo: una corriente se evapora bajo la influencia de la luz solar directa, se convierte en vapor de agua. Además, este vapor es llevado a alguna parte por el viento, se acumula en las nubes e incluso en las nubes de tormenta y cae en las montañas en forma de nieve, granizo o lluvia. Además, desde las montañas, el arroyo vuelve a bajar, evaporándose parcialmente. Y así, en un círculo, el ciclo se repite millones de veces.
Además, el agua tiene una capacidad calorífica muy alta. Es por esto que los cuerpos de agua, especialmente los océanos, se enfrían muy lentamente durante la transición de una estación cálida o una hora del día a una fría. Por el contrario, cuando la temperatura del aire aumenta, el agua se calienta muy lentamente. Debido a esto, como se mencionó anteriormente, el agua estabiliza la temperatura del aire en todo nuestro planeta.
Después del mercurio, el agua tiene la mayor tensión superficial. Es imposible no darse cuenta de que una gota derramada accidentalmente sobre una superficie plana a veces se convierte en una mancha impresionante. Esto muestra la ductilidad del agua. Otra propiedad se manifiesta cuando la temperatura baja a cuatro grados. Tan pronto como el agua se enfría hasta esta marca, se vuelve más ligera. Por lo tanto, el hielo siempre flota en la superficie del agua y se congela en una costra, cubriendo ríos y lagos. Gracias a esto, los peces no se congelan en masas de agua que se congelan en invierno.
El agua como conductor de la electricidad
Primero, debes aprender qué es la conductividad eléctrica (incluida el agua). La conductividad eléctrica es la capacidad de uno las sustancias conducen la electricidad a través de sí mismas. En consecuencia, la conductividad eléctrica del agua es la capacidad del agua para conducir corriente. Esta capacidad depende directamente de la cantidad de sales y otras impurezas en el líquido. Por ejemplo, la conductividad eléctrica del agua destilada casi se minimiza debido al hecho de que dicha agua se purifica de varios aditivos que son tan necesarios para una buena conductividad eléctrica. Un excelente conductor de corriente es el agua de mar, donde la concentración de sales es muy alta. La conductividad eléctrica también depende de la temperatura del agua. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la conductividad eléctrica del agua. Este patrón fue revelado gracias a los múltiples experimentos de los físicos.
Medición de la conductividad eléctrica del agua
Existe tal término: conductimetría. Este es el nombre de uno de los métodos de análisis electroquímico basado en la conductividad eléctrica de las soluciones. Este método se utiliza para determinar la concentración en soluciones de sales o ácidos, así como para controlar la composición de algunas soluciones industriales. El agua tiene propiedades anfóteras. Es decir, dependiendo de las condiciones, puede exhibir propiedades tanto ácidas como básicas, para actuar tanto como ácido como base.
El dispositivo utilizado para este análisis tiene un nombre muy similar: conductómetro. Con un conductómetro, se mide la conductividad eléctrica de los electrolitos en una solución, cuyo análisis se está realizando. Quizás valga la pena explicar otro término: electrolito. Esta es una sustancia que, cuando se disuelve o se derrite,se descompone en iones, por lo que posteriormente se conduce una corriente eléctrica. Un ion es una partícula cargada eléctricamente. En realidad, el conductómetro, tomando como base ciertas unidades de conductividad eléctrica del agua, determina su conductividad eléctrica. Es decir, determina la conductividad eléctrica de un determinado volumen de agua tomado como unidad inicial.
Incluso antes de principios de los años setenta del siglo pasado, la unidad de medida "mo" se usaba para indicar la conductividad de la electricidad, era un derivado de otra cantidad: Ohm, que es la unidad principal de resistencia. La conductividad eléctrica es una cantidad inversamente proporcional a la resistencia. Ahora se mide en Siemens. Este valor recibió su nombre en honor al físico de Alemania - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (se puede denotar tanto por Cm como por S) es el recíproco de Ohm, que es una unidad de conductividad eléctrica. Un cm es igual a la conductividad eléctrica de cualquier conductor cuya resistencia sea de 1 ohm. Expresado por Siemens a través de la fórmula:
Conductividad térmica del agua
Ahora hablemos de lo que es la conductividad térmica. La conductividad térmica es la capacidad de una sustancia para transferir energía térmica. La esencia del fenómeno radica en el hecho de que la energía cinética de los átomos y moléculas, que determinan la temperatura de un cuerpo o sustancia determinada, se transfiereotro cuerpo o sustancia durante su interacción. En otras palabras, la conductividad térmica es el intercambio de calor entre cuerpos, sustancias, así como entre un cuerpo y una sustancia.
La conductividad térmica del agua también es muy alta. La gente usa diariamente esta propiedad del agua sin darse cuenta. Por ejemplo, verter agua fría en un recipiente y enfriar bebidas o alimentos en él. El agua fría toma calor de la botella, recipiente, en lugar de dar frío, la reacción inversa también es posible.
Ahora el mismo fenómeno se puede imaginar fácilmente a escala planetaria. El océano se calienta durante el verano y luego, con la llegada del clima frío, se enfría lentamente y cede su calor al aire, calentando así los continentes. Después de enfriarse durante el invierno, el océano comienza a calentarse muy lentamente en comparación con la tierra y cede su frescura a los continentes que languidecen del sol de verano.
Densidad del agua
Anteriormente se dijo que los peces viven en un estanque en invierno debido al hecho de que el agua se congela con una costra en toda su superficie. Sabemos que el agua comienza a convertirse en hielo a una temperatura de cero grados. Debido al hecho de que la densidad del agua es mayor que la densidad del hielo, el hielo flota y se congela en la superficie.
¿Cuáles son las propiedades redox del agua?
Además, en diferentes condiciones, el agua puede ser tanto un agente oxidante como un agente reductor. Es decir, el agua, al ceder sus electrones, se carga positivamente y se oxida. O adquiere electrones y se carga negativamente, lo que significa que se restaura. En el primer caso, el agua se oxida y se dice muerta. ella poseepropiedades bactericidas muy potentes, pero no es necesario beberlo. En el segundo caso, el agua está viva. Tonifica, estimula la recuperación del cuerpo, aporta energía a las células. La diferencia entre estas dos propiedades del agua se expresa en el término "potencial redox".
Con qué puede reaccionar el agua
El agua es capaz de reaccionar con casi todas las sustancias que existen en la Tierra. Lo único es que para que se produzcan estas reacciones, es necesario proporcionar una temperatura y un microclima adecuados.
Por ejemplo, a temperatura ambiente, el agua reacciona bien con metales como el sodio, el potasio y el bario; se les llama activos. Los halógenos son el flúor y el cloro. Cuando se calienta, el agua reacciona bien con el hierro, el magnesio, el carbón y el metano.
Con la ayuda de varios catalizadores, el agua reacciona con amidas, ésteres de ácidos carboxílicos. Un catalizador es una sustancia que parece empujar a los componentes a una reacción mutua, acelerándola.
¿Hay agua en algún otro lugar que no sea la Tierra?
Hasta ahora, no se ha encontrado agua en ningún planeta del sistema solar, excepto en la Tierra. Sí, suponen su presencia en los satélites de planetas gigantes como Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano, pero hasta el momento los científicos no tienen datos exactos. Hay otra hipótesis, aún no completamente verificada, sobre el agua subterránea en el planeta Marte y en el satélite de la Tierra: la Luna. Con respecto a Marte, se han propuesto varias teorías de que una vez hubo un océano en este planeta, y su posible modelo incluso fue diseñado por científicos.
Fuera del sistema solar, hay muchos planetas grandes y pequeños, donde, según los científicos, puede haber agua. Pero hasta ahora no hay la menor manera de estar seguro de esto.
Cómo utilizar la conductividad térmica y eléctrica del agua con fines prácticos
Debido al hecho de que el agua tiene una gran capacidad calorífica, se utiliza en las redes de calefacción como portador de calor. Proporciona transferencia de calor del productor al consumidor. Muchas plantas de energía nuclear también usan agua como un excelente refrigerante.
En medicina, el hielo se usa para enfriar y el vapor se usa para desinfectar. El hielo también se utiliza en el sistema de catering.
En muchos reactores nucleares, el agua se usa como moderador para una reacción nuclear en cadena exitosa.
El agua a presión se usa para dividir, romper e incluso cortar rocas. Esto se usa activamente en la construcción de túneles, instalaciones subterráneas, almacenes, subterráneos.
Conclusión
Se desprende del artículo que el agua en sus propiedades y funciones es la sustancia más insustituible y sorprendente de la Tierra. ¿Depende del agua la vida de una persona o de cualquier otro ser vivo en la Tierra? Ciertamente si. ¿Contribuye esta sustancia a la actividad científica humana? Sí. ¿El agua tiene conductividad eléctrica, conductividad térmica y otras propiedades útiles? La respuesta también es sí. Otra cosa es que cada vez hay menos agua en la Tierra, y más agua limpia. Y nuestra tarea es preservarla y asegurarla (y, por lo tanto, a todos nosotros) dedesaparición.
