Informe N1 Propiedades coligativas del agua

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Resumen :
El agua es una sustancia fundamental en el desarrollo de la vida, sus propiedades
fisicoquímicas son las que permiten darle la característica como disolvente universal. El
objetivo de la práctica consistió en determinar el comportamiento generado por el agua en
presencia de otros compuestos y comprender la relación entre las propiedades físicas y
químicas presentes, basadas en las fuerzas de interacción intramolecular y respuesta a sus
cambios generados en sus propiedades coligativas; para ello se agregaron diferentes solutos
en agua y se expusieron a cambios de calor, con el fin de observar la capacidad de solvencia,
la facilidad, y la saturación de solutos tanto en agua como en alcohol.
Palabras clave: Agua, propiedades coligativas, fuerzas.
Abstract:
Water is a fundamental substance in the development of life, its physicochemical properties
are what allow it to give it the characteristic as a universal solvent. The objective of the
practice was to determine the behavior generated by water in the presence of other
compounds and to understand the relationship between the physical and chemical properties
present, based on the intramolecular interaction forces and the response to its changes
generated in its colligative properties; For this, different solutes were added in water and
exposed to heat changes, in order to observe the solvency capacity, ease, and the saturation of
solutes in both water and alcohol.
Keywords: Water, colligative properties, forces.
Introducción:
El agua es el principio fundamental de la existencia de los organismos vivos. Cualquier
organismo no tiene la capacidad de formarse y desarrollarse si el agua no está presente; esta
sustancia es vital para la vida. Ni el ser humano ni ningún organismo, tienen la capacidad de
sintetizarla en las reacciones químicas generadas. Ángeles Carvajal Azcona y María Gonzales
Fernández (2012) dicen que: “El agua es en el hombre, el líquido en el que se produce el
proceso de la vida y, de hecho, la supervivencia de las células depende de su capacidad para
mantener el volumen celular y la homeostasia. Es fundamental para prácticamente todas las
funciones del organismo y es también su componente más abundante. Sin embargo, aunque
dependemos de ella, nuestro organismo no es capaz de sintetizarla en cantidades suficientes
ni de almacenarla, por lo que debe ingerirse regularmente” (Carbajal Azcona y Gonzáles
Fernández 2012, 64-65)
Una propiedad física es aquella que puede ser percibida por medio de los sentido y es
medible; en caso del agua se puede observar incolora, inolora, sin un sabor determinado,
puede presentarse en forma sólida, líquida o gaseosa en su estado natural; también presenta
propiedades químicas; entendiendo como propiedad química al cambio de posición que
presentan las moléculas al reaccionar con otras sustancias, presenta el pH neutro, las fuerzas
de adhesión con otras moléculas, una alta constante dieléctrica, el grado de ionización, los
puntos de ebullición y fusión, la densidad, el calor específico y de vaporización, la tensión
superficial, la conductividad eléctrica, la capacidad de disolución (solvente universal). Son
propiedades extraordinarias del agua; estas son consecuencia de la atracción entre moléculas
de agua adyacentes, lo que confiere al agua líquida una gran cohesión interna. La estructura
electrónica de la molécula permite deducir la causa de estas fuerzas de atracción
intermolecular”. (Nelson y Cox 2009)
Resultados:
A continuación se mostrarán los resultados obtenidos de la solubilidad de cada uno de los
solutos en los respectivos disolventes.
Tabla 1. Solubilidad de sal adicionada en 5 mL de cada solvente: agua, etanol y aceite
Tabla 2. Solubilidad de bicarbonato adicionado en 5 mL de cada solvente: agua, etanol y aceite
Tabla 3. Solubilidad de sacarosa adicionada en 5 mL de cada solvente: agua, etanol y aceite
Al calentar las anteriores soluciones se observaron los siguientes resultados
Tabla 4. Observaciones de la solución sobresaturada de sal en los distintos solventes llevada a
calentamiento durante 10 minutos
Tabla 5. Observaciones de la solución sobresaturada de bicarbonato en los distintos solventes llevada
a calentamiento durante 10 minutos
Tabla 6. Observaciones de la solución sobresaturada de sacarosa en los distintos solventes llevada a
calentamiento durante 10 minuto
Discusión de resultados:
Al analizar los resultados obtenidos, se puede evidenciar que la capacidad de disolución de
los solventes: agua, etanol y aceite son muy diferentes. Primeramente, es pertinente decir que
tanto el agua como el etanol son compuestos polares, por su parte el aceite es compuesto
neutro, es decir, no tiene polaridad.
Se sabe que el solvente universal es el agua, está formado por un átomo de oxígeno y dos de
hidrógeno, unidos mediante enlaces muy fuertes, enlaces covalentes, tiene un elevado
momento dipolar, y una gran facilidad para formar puentes de hidrógeno. Al analizar los
tubos de ensayo empleando este solvente. Al añadir como soluto el cloruro de sodio, con
agitación suave, se observó que se disolvía al entrar en contacto con el agua, esto es debido a
que la molécula presenta una estructura tetraédrica y la distribución de la densidad
electrónica se concentra en el oxígeno, debido a su electronegatividad, generando un polo
negativo en este y en los hidrógenos un polo positivo, lo cual le permite a la molécula
interaccionar con compuestos iónicos como el cloruro de sodio (cationes Na+ y aniones Cl-),
solubilizándolo, el hidrógeno con carga positiva atraerá a los cationes de la sal, y de igual
manera el oxígeno con carga negativa atraerá a los aniones de esta, por consiguiente el sólido
cristalino se disuelve.
En segunda instancia, el tubo de ensayo que contenía la sacarosa, se disolvió, se sabe que la
sacarosa es un disacárido formado por los monosacáridos glucosa y fructosa, estos
monosacáridos son unidades básicas de carbohidratos que contienen fuerzas intermoleculares
debilitadas, debido a estos enlaces débiles cuando se pone en contacto con agua y con leve
agitación, esta rompe fácilmente las uniones entre los carbohidratos, las moléculas
interactúan mediante enlaces de hidrógeno dando como resultado una alta solubilidad del
compuesto.
En tercera instancia, al añadir como soluto bicarbonato, este también se disolvió, es una
molécula polar, sin embargo, es menos polar que el cloruro de sodio y, por ende, es menos
soluble en agua, aunque los iones de Na+ que componen al bicarbonato de sodio se disocian
fácilmente con el agua, el ión de bicarbonato no se disuelve del todo, porque el HCO3- es una
molécula orgánica compuesta por enlaces covalente, enlaces más difíciles de romper.
Al saturar la solución de agua con cada soluto, se observó que no disolvía más, cabe aclarar
que en cuanto a disolución el soluto más soluble y que más tardó en llegar a una
sobresaturación es la sal, seguidamente la sacarosa y después el bicarbonato de sodio.
Cuando se llegó a la sobresaturación, el solvente ha disuelto más soluto del que puede
disolver en el equilibrio de saturación, por lo tanto, no va a disolver más soluto, así pues, se
procedió a someter a calentamiento a los tres tubos de ensayo. El tubo de ensayo que contenía
bicarbonato empezó a efervescer a los 20 segundos y esto es debido a que al reaccionar con el
agua y estar en presencia de calor, el CO2 formado es liberado en forma de burbujas gaseosas
a través del líquido, seguidamente empezó a ebullir el agua del tubo de ensayo que contenía
NaCl y sacarosa. Cabe resaltar que todos los solutos se disolvieron en el agua cuando se
sometió al calentamiento, se favoreció la solubilidad, pues el movimiento de las moléculas en
la solución aumentó su velocidad y con ello su difusión, además, se sabe que una temperatura
elevada hace que la energía de las partículas del sólido, iones o moléculas sea alta y puedan
abandonar con facilidad su superficie, disolviéndose.
Ahora bien, al emplear como solvente etanol, se presentaron cambios enla solubilidad, por su
parte, el etanol es menos polar, esto es debido a que su estructura consta de una cadena de 2
carbonos (siempre no polar) y un grupo OH (que es polar), también forma puentes de
hidrógeno, al tener un grupo polar y no polar, el etanol puede disolver tanto moléculas
polares, como el agua, como moléculas no polares como el hexano. Al añadir al primer tubo
de ensayo NaCl, se observó muy poca solubilidad con la primera adición, pues su capacidad
de disolver sales es mínima en comparación con el agua, en suma, el etanol no es lo
suficientemente polar como para disolver la sal, al agitar se observó un poco, pues el etanol
en su estructura posee una parte polar (-OH), como la agitación es un factor que aumenta la
velocidad de disolución porque aumenta el rompimiento de enlaces, en este caso, la carga
negativa del átomo de oxígeno logrará atraer unos pocos iones de sal, sin embargo, fue
mínimo. Después al añadir como soluto sacarosa, no se disolvió ni un poco, y esto se debe a
lo anteriormente mencionado, el etanol tiene una cadena de 2 carbonos los cuales son no
polares, por consiguiente, interfieren en la solubilidad, y no habrá una ruptura de ese enlace
glucosídico, es importante resaltar que entre más carbonos tenga el alcohol será menos polar,
y, por ende, tendrá menor capacidad de disolver moléculas polares. Pero en este caso no se
disolvió la sacarosa, ni al someterla a la agitación. Al añadir bicarbonato de sodio en el
solvente, fue prácticamente insoluble en etanol, por la estructura del bicarbonato, el etanol
podría reaccionar con el enlace oxígeno-sodio, sin embargo, como el etanol no es tan polar,
no se observa una disolución de este soluto. Al someter los tres tubos de ensayo a
calentamiento, se observó que ninguno se disolvió, a pesar de que incrementaron los
movimientos entre partículas y por ende, los choques acelerarán el rompimiento de enlaces
intermoleculares, pero no se observó solubilidad, debido a que el solvente empleado en este
caso no tiene la capacidad de solubilidad alta y menos si se tiene una solución sobresaturada
de compuestos que son solubles poco solubles en este.
Y por último, al utilizar el aceite con solvente se puede evidenciar que tanto la sal como el
bicarbonato y la sacarosa no se solubilizan, ya que los aceites son componentes que son
solubles en sustancias no polares. Como se mencionó anteriormente el aceite no tiene carga,
son unas fuerzas que se ejercen entre las moléculas de moléculas apolares; a estas fuerzas se
le denominan fuerzas de dispersión. Son fuerzas atractivas que operan entre átomos y
moléculas y en el caso del aceite, entre los hidrocarburos que lo forman. Por el contrario,
cuando las moléculas son polares (tienen carga) las fuerzas que operan son de naturaleza
dipolar. Naturalmente, cuando pretendemos mezclar agua (polar) y aceite (no polar o apolar)
tenemos operativas dos tipos de fuerzas, con lo que tendríamos que romper enlaces de
hidrógeno entre las moléculas de agua y romper las fuerzas de dispersión que operan en el
aceite.
Conclusiones:
· La sustancia (solvente) que presentó mayor solubilidad al reaccionar con la sal, el
bicarbonato de sodio y sacarosa, fue el agua.
· La naturaleza química es el principal responsable de la solubilidad que presentan las
sustancias.
· La solubilidad depende de la polaridad del solvente y su interacción con el soluto.
Referencias:
- Thomas, A., Matthäus, B., & Hans‐Jochen Fiebig. (2015, 30 septiembre). Fats and
Fatty Oils. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry.
https://onlinelibrary.wiley.com/action/cookieAbsent
- Kanth Rao, R. (1995, 1 enero). Solubilities of vegetable oils in aqueous ethanol ...
IOWA STATE UNIVERSITY.
https://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=18760&context=rtd
- Carbajal A, Ángeles, y Gonzáles M. (2012). Propiedades y Funciones Biológicas del
Agua. En Agua para la Salud: Pasado, Presente y Futuro. 64-65.
- Restrepo, F, y Vargas, L. (1972). Los principios Fundamentales de la Química
General. Bedout S.A. pp 344-346.
- Nelson, D. y M Cox. Lehninger (2009) Principios de Bioquímica. Ediciones Omega
S.A.
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