Diapositiva 1

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C
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A
D
E
L
A
G
U
A
2
El agua molécula simple?
Excepcionales propiedades químico-físicas
Historia
Agua Aire Tierra Fuego
Aristóteles
Hasta el siglo XVIII se consideró como una
sustancia simple
-En 1781 Joseph Priestley la sintetizó a partir
de hidrógeno
- Lavoisier y Cavendish demostraron que estaba
formada por hidrógeno y oxígeno
- En 1805 Gay Lussac y Alexandi-von Humboldoldt
que el cociente de volúmenes hidrógeno/oxígeno
era 2
3
Disoluciones de electrolitos
- Partículas libres cargadas

• Theodor Grottus y el fenómeno de la
• conductividad

• Faraday fenómenos que ocurren en la
• superficie de los electrolitos

Johan W. Hittor y F. Kohlrousch disolución
frente a electrolito
Clausius---------existencia del ion
4
Arrhenius Teoría de disociación
electrolítica
Relación entre conductividad y concentración de
electrolito
Ciertas sustancias llamadas electrolitos son
capaces de desdoblarse en partículas cargadas
opuestamente cuando se disuelven en disolventes
apropiados (agua)
Moléculas activas Moléculas inactivas

• ?? 1 electrolito fuerte
• ? 0 electrolito débil
• 0 no electrolito

n
?
n m
Moléculas activas
Moléculas inactivas
5
Qué fuerza es la que hace generar esta
disociación?
?Hf (NaCl) -510.78 Kj/mol
Aspectos a tener en cuenta

1. Interacción ion-disolvente
2. Interacción ion-ion

Conceptos
Electrolítos ionófobos Electrolitos ionógenos
Electrolitos fuertes
Electrolitos débiles
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Modelo de Born
Esfera rígida
Independiente de los demás
Ion
Caracterizado por su radio
Con una sola capa
Continuo, no estructurado
disolvente
Caracterizado por la cte. dieléctrica
Interacciones ion-disolvente sólo
electrostáticas
Resultados erróneos
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Modelo ion-dipolo
Inconvenientes del modelo de Born
Disolvente continuo no estructurado
caracterizado sólo por la cte. dieléctrica
Sólidos - Líquidos - gases
Total ordenación total
desorden
Sólido deformable (forma del
recipiente) Pérdida de fuerzas
de largo alcance Fragmentos aislados de
ordenación
Liquido
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Composición atómica
H2O
- Mezcla de isótopos
1H
3H
2H
16O
17O
18O
9
Razón mínima isotópica
2H/1H 1 69.000
3H/1H 1 1018
17O/18O/16O 1 5 2500
1H216O / 1H218O /1H217O /1H2H16O
997.280 / 2.000 / 400 / 320
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Pesos moleculares
Agua normal
18,0154
1H2O
Agua deuterada
20,0276
2H2O
Agua tritada
22.0315
3H2O
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La molécula del agua
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Energía de los orbitales atómicos
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Hibridación de orbitales s-p

• Hibridación sp3
• s px py pz 4 O.A. sp3

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Teoría de orbitales moleculares
2 pares no enlazantes
2 pares enlazantes
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Teoría de Repulsión de Pares Electrónicos del
Nivel de Valencia
Ángulo de 104.5º
Tetraedro regular 109.5º
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Polaridad de la molécula de agua
-Disposición espacial tetraédrica
- H átomo más pequeño

• O átomo también pequeño
• con alta electronegatividad

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El enlace de hidrógeno

• Alta concentración de carga negativa en el
  átomo de O

• Alta concentración de carga positiva en los
  átomos de H

- Atracciones electrostáticas
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Energía de enlace del puente de hidrógeno
4,5 Kcal/mol
Energía de enlace H-O
110 Kcal/mol
Asociación física
Enlace de hidrógeno
Enlace químico
Enlace covalente
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Sólido Líquido
Volumen sólido lt volumen líquido
Sin embargo
La distancia media interatómica o intermolecular
apenas varía
En la estructura del sólido existen huecos
El hielo flota en el agua fría
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T densidad g/cm3
Hielo 0 0.9168 Agua
líquida 0 0.999868
4 1
10 0.99727 15
0.99126 20
0.99823
Por qué ?
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El hielo
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Agua líquida
Estructura de un líquido
Sólido (total ordenación)
Gas (total desorden)
- Adquiere la forma del recipiente
- Más denso que su vapor
- Expansión cuando se calienta
DRX
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Agua líquida

• Cada molécula unida
• a 3.6 moléculas vecinas

0,29 nm a 15ºC
- Distancia O-O
0.305 nm a 83ºC

• Cuando el hielo se funde se rompen
• 10 de los puentes de hidrógeno

- Ordenación cuasi cristalina
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Aún permanece el 90 de los puentes de
hidrógeno?
Fluctuaciones en el tiempo
Para el caso del agua se han observado
mediante rayos X y difracción de neutrones,
regularidades que confirman la existencia de
estructuras que poseen un tiempo de vida del
orden de 10-12 seg, mientras el período de
vibración molecular es del orden de 10-13 seg.
Podemos entonces hablar de estructura del agua y
considerarla como un líquido estructurado o
asociado (J. R. Griera, 1976).
Cuasi cristalinidad
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Dos teorías

• Mezclas de especies discretas
• (H2O)n (n 1-20)

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(No Transcript)
27
- Modelo continuo
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Qué sucede cuando un ion penetra en el seno
del agua?
Interacción ion-moléculas de agua
- Distorsión de la ordenación del agua
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Primera capa de hidratación
Acompaña al ion en su desplazamiento
Segunda capa de hidratación
Tercera capa de hidratación
Correlación entre los resultados teóricos y
experimentales
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Efecto salino
Presencia de un electrolito y un no electrolito
a) Iones con preferencia por el agua
Disminución de la solubilidad (efecto
salado)
b) Iones con preferencia al no electrolito
Aumento de la solubilidad
(efecto salino)
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e1 e2
F
?
r2
? constante dieléctrica define la polaridad
?
80
agua
metanol
33
21.4
acetona
2.3
benceno
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Hidruros próximos al oxígeno
Compuesto E. de enlace (kj/mol) H2O
925.25 H2S
339.32 H2Se 276.56 H2Te
240.58
Compuesto Angulo de enlace H2O
104.5º H2S 92.2º
H2Se 91.0º H2Te
89.5º
33
Compuesto Puntos de fusión H2O
0 H2S -82.9
H2Se -64 H2Te
-54
Compuesto Puntos de ebullición H2O
100 H2S -60.1
H2Se -42 H2Te
0