domingo, 2 de diciembre de 2012

ESTADOS





ESTADO ELECTRÓNICO DE LA MOLÉCULA DEL AGUA

El  agua  es  un  compuesto  que  está  constituido  por  dos  átomos  de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. Los enlaces hidrógeno – oxígeno son covalentes, dado que comparten un par electrónico. Debido a que el oxígeno tiene un carácter no metálico de mayor electronegatividad, el par electrónico de enlace está más cerca de este elemento que del hidrógeno, determinando la polaridad del enlace. La estructura de la molécula de agua es angular, y el ángulo de enlace es de 104,5º, tal como lo muestra la siguiente figura:






La estructura del agua es un dipolo, donde el oxígeno tiene una densidad de carga negativa, y asociado a los hidrógenos encontramos una densidad de carga positiva.
La condición de polaridad de las moléculas del agua hace que estas se atraigan  entre  sí,  generando  una  interacción  molecular  entre  el  polo positivo de una molécula y el polo negativo de otra, mediante una asociación llamada puente de hidrógeno o enlace puente de hidrógeno.
En el caso de agua este punto de ebullición es de 100ºC a nivel del mar, es decir,  a la presión  normal de 760 mmHg. En la cordillera, este punto de ebullición es menor pues la temperatura cambia con la presión atmosférica.

ISÓTOPOS DE HIDRÓGENO

El hidrógeno tiene tres isótopos naturales, algunas veces se les denomina como 1H, 2H y 3H, también conocidos como protiodeuterio y tritio, respectivamente.
 Se ha logrado sinterizar en laboratorios otros radioisótopos que van desde el 4H al 7H. El más estable de todos los radioisótopos del hidrógeno es el tritio, el cual posee una vida media de 12.32 años. Todos los demás isotopos más pesados que el tritio son sintetizados y tienen una vida media menos a un Zeptosegundo (10-21 segundos), de estos, el 5H es el más estable y el más inestable es el 7H
El hidrógeno es el único elemento que tiene diferentes nombres para sus isótopos en el uso corriente. El 2H es más comúnmente referido como deuterio mientras que el 3H es más aludido como tritio, también es común referirse a estos isótopos con los símbolos de D y T como si fueran elementos químicos puros. . Al átomo de hidrógeno que no contiene un neutrón en su núcleo se le conoce como protio, sin embargo se le conoce más como simplemente hidrógeno o hidrógeno-1.

·         Protio
El protio, hidrógeno-1, 1H o1H, es el más común de todos los isótopos estables de hidrógeno, con una abundancia natural de más del 99.98%. Debido a que su núcleo esta compuesto de un único protón se le da el nombre descriptivo de protio, sin embargo este nombre es poco usado en la práctica, a diferencia de los nombres de los otros isótopos del hidrógeno.

·         Deuterio
El deuterio, hidrógeno-2, 2H o 2H, es otro de los isótopos estables de hidrógeno, su núcleo atómico esta compuesto por un protón y un neutrón en su núcleo. El deuterio comprende del 0.0026 - 0.0184% (en población, no en masa) de todo el hidrógeno terrestre, el porcentaje más bajo tiende a ser encontrado en el hidrógeno gaseoso, mientras que las concentraciones más ricas (0.015% o 150 ppm) tienden a encontrarse en el agua de mar.
El deuterio y sus componentes son usados como "etiquetas" o "marcadores" no radioactivos en experimentos químicos o en solventes para 1H El deuterio es también un combustible potencia para la fusión nuclear comercial.

·         Tritio
El tritio, hidrógeno-3, 3H, 3H, es el tercer y último isótopo natural del hidrógeno, está compuesto por un protón y dos neutrones en su núcleo atómico. Este isótopo es radioactivo, decae aHelio-3 mediante desintegración beta, tiene una vida media de 12.32 años. Es usado en armas de fusión termonuclear, como un trazador en la geoquímica de isótopos y especialmente en dispositivos de iluminación autoalimentados. El método más común para producir tritio es bombardeando un isótopo natural de litio, el litio-6, con neutrones en un reactor nuclear.

El tritio es usado frecuentemente en marcaciones químicas y biológicas como un marcador radioactivo. La fusión nuclear D-T utiliza al tritio como el principal reactivo, junto con el deuterio, liberando energía a través de la pérdida de masa cuando los dos núcleos chocan y se fusionan a temperaturas altísimas.
El agua que contiene átomos de tritio en lugar de protio se llama agua superpesada o agua tritiada, y a la mezcla que contiene un átomo de deuterio y otro de tritio se le denomina agua semi- superpesada.

AGUA PESADA, HIPERPESADA Y SEMIPESADA

·         Agua pesada:
Se denomina agua pesada a una molécula de composición química equivalente al agua, en la que los átomos de hidrógeno son sustituidos por deuterio; un isótopo pesado del hidrógeno.
La fórmula química del agua deuterada, óxido de deuterio o agua pesada es: D2O o 2H2O.

·         Agua superpesada
La fórmula química del agua tritiada, óxido de tritio o agua superpesada es:T2O o 3H2O. Como ya se ha indicado, esta forma es radiactiva. Además hay otras variedades isotópicas como: agua semipesada cuya fórmula química es HDO, DHO o 1H2H O. y una forma sin nombre que correspondería a un "agua semi - superpesada", a veces llamada agua tritiada, cuya fórmula química es HTO, THO o 1H3H O. Esta forma es radiactiva. También es de suma utilidad para detectores de neutrinos como el kamiokande.

Propiedades
Esta diferencia en los elementos del núcleo modifica algunas de sus propiedades físicas, tales como la densidad o el punto de ebullición. El agua pesada se encuentra presente, en pequeñas cantidades, mezclada con el agua normal, y puede ser separada de ésta por destilación fraccionada. También se puede separar del agua por absorción con amoníaco que contenga deuterio.

Propiedad
D2O (agua pesada)
H2O (agua común)
Punto de fusión (°C)
3,82
0,0
Punto de ebullición (°C)
101,4
100,0
Densidad (a 20 °C, g/mL)
1,1056
0,9982
Temp. de máxima densidad (°C)
11,6
4,0
Viscosidad (a 20 °C, centipoise)
1,25
1,005
Tensión superficial (a 25 °C, dyn•cm)
71,93
71,97
Entalpía de fusión (cal/mol)
1,515
1,436
Entalpía de vaporización (cal/mol)
10,864
10,515
pH (a 25 °C)
7,41
7,00


BIOFÍSICA DEL AGUA EN SUS TRES ESTADOS

La molécula de Agua está formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxigeno
          
El agua tiene carácter tetraédrico, con el átomo de oxigeno en el centro y los dos átomos de hidrógeno dispuestos en dos los vértices de dicho tetraedro.
El ángulo formado entre los dos átomos de Hidrógeno es de 104.5º mientras que la distancia entre oxigeno y el hidrógeno es de 0.096nm.
La mayor electronegatividad del oxigeno respecto al hidrógeno determina una distribución asimétrica de las cargas electrónicas  entre los átomos de O y de H, existiendo mayor densidad electrónica  en torno al átomo de O y por lo tanto, un déficit electrónico en torno a los de H. Todo esto explica que la molécula de agua sea un dipolo eléctrico.
Esta estructura condiciona muchas propiedades físicas y químicas del agua

Principalmente  el establecimiento de puentes de Hidrógeno  entre las moléculas acuosas   y con otras moléculas.

o   PUENTES DE HIDRÓGENO

Según esta posibilidad, cada molécula de agua puede interaccionar por puentes de Hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua.

Recordemos que un enlace por puentes de hidrógeno se establece entre un átomo electronegativo y el átomo de Hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo.

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