AUTOEVALUACIÓN - Capítulo 2. Agua

Cuestionario:

a) Dibuje la molécula de agua y marque las zonas de carga positiva y negativa. b) ¿Cuáles son las principales consecuencias de la polaridad de la molécula de agua? c) ¿De qué manera estos efectos son importantes para los sistemas vivos?
El truco con la hoja de afeitar funciona mejor si la hoja está ligeramente engrasada. ¿Por qué?
Superficies tales como el vidrio o la tela impermeable pueden hacerse "no mojables" por la aplicación de aceites siliconados u otras sustancias que hacen que el agua forme gotas en lugar de una película. ¿Qué es lo que se supone que ocurre en términos moleculares cuando una superficie se vuelve impermeable?
¿Puede explicar el valor que tiene la obtención de azúcar en un árbol como el arce sacarífero en relación con el clima y las propiedades del agua?
Generalmente, las áreas costeras tienen temperaturas más moderadas (no tan frías en invierno ni tan cálidas en verano), que las áreas interiores a la misma latitud. ¿Qué explicación razonable puede usted proporcionar para este fenómeno?
¿Qué es la vaporización? Describa los cambios que tienen lugar en el agua cuando se evapora. ¿Qué es el calor de vaporización? ¿Por qué el agua tiene un calor de vaporización sorprendentemente alto?
Como hemos visto, los procesos digestivos en el estómago humano ocurren más o menos a un pH=2. Cuando el alimento que se digiere alcanza el intestino delgado, el bicarbonato de sodio (NaHCO₂) es liberado del páncreas hacia el intestino delgado. ¿Qué efecto se esperaría sobre el pH de la masa alimenticia parcialmente digerida?

Respuestas:

1.a) Dibuje la molécula de agua y marque las zonas de carga positiva y negativa. b) ¿Cuáles son las principales consecuencias de la polaridad de la molécula de agua? c) ¿De qué manera estos efectos son importantes para los sistemas vivos?

a) Véase figura 2-3 del libro.

b) A causa de la polaridad, la molécula de agua forma enlaces de hidrógeno, lo cual hace al agua a la vez cohesiva y adhesiva por los fenómenos de tensión superficial y acción capilar, respectivamente. A su vez estas ligaduras le confieren un alto calor específico y un alto calor de vaporización. También la hacen un buen solvente.

c) Estos efectos son importantes para los sistemas vivientes porque la cohesión y la adhesión ayudan a mover el agua a través de las plantas. El alto calor específico y el alto calor de vaporización la hacen un medio muy estable, con moderados cambios de temperatura. Además, su característica de buen solvente permite que virtualmente todas las reacciones químicas en los sistemas vivos tengan lugar e involucren al agua.

2.El truco con la hoja de afeitar funciona mejor si la hoja está ligeramente engrasada. ¿Por qué?

Además de la cohesión de las moléculas de agua, que provoca tensión superficial, los enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua actúan como una fuerza que excluye a las moléculas no polares de grasa. De esta manera previene que la hoja de afeitar penetre en el medio acuoso.

3.Superficies tales como el vidrio o la tela impermeable pueden hacerse "no mojables" por la aplicación de aceites siliconados u otras sustancias que hacen que el agua forme gotas en lugar de una película. ¿Qué es lo que se supone que ocurre en términos moleculares cuando una superficie se vuelve impermeable?

Los aceites siliconados son no polares y, por lo tanto, hidrofóbicos. En consecuencia, las moléculas de agua no son atraídas por la superficie sino que, en cambio, son atraídas las unas por las otras, provocando la formación de gotitas de agua.

4.¿Puede explicar el valor que tiene la obtención de azúcar en un árbol como el arce sacarífero en relación con el clima y las propiedades del agua?

El azúcar producido funciona como anticongelante, bajando la temperatura de congelamiento de la savia del arce sacarífero que vive en climas muy fríos.

5.Generalmente, las áreas costeras tienen temperaturas más moderadas (no tan frías en invierno ni tan cálidas en verano), que las áreas interiores a la misma latitud. ¿Qué explicación razonable puede usted proporcionar para este fenómeno?

Los grandes cuerpos de agua estabilizan la temperatura del aire como consecuencia del alto calor específico del agua. Es decir, se requiere una gran cantidad de energía calórica (1 caloría) para elevar la temperatura de 1g de agua en 1 °C. Por lo tanto, a medida que la temperatura del aire se eleva, la temperatura del agua también se eleva, absorbiendo grandes cantidades de calor del medio. Contrariamente, a medida que la temperatura del aire y del agua descienden, grandes cantidades de energía calórica se liberan al medio.

6.¿Qué es la vaporización? Describa los cambios que tienen lugar en el agua cuando se evapora. ¿Qué es el calor de vaporización? ¿Por qué el agua tiene un calor de vaporización sorprendentemente alto?

Vaporización es evaporación. A medida que el agua se vaporiza, los enlaces de hidrógeno de las moléculas de agua se rompen y las moléculas se liberan de la superficie y entran al aire. El calor de vaporización es la cantidad de energía calórica necesaria para convertir 1g de líquido en 1g de gas. El agua tiene un alto calor de vaporización dado por los fuertes enlaces de hidrógeno en las moléculas de agua al estado líquido.

7.Como hemos visto, los procesos digestivos en el estómago humano ocurren más o menos a un pH=2. Cuando el alimento que se digiere alcanza el intestino delgado, el bicarbonato de sodio (NaHCO₂) es liberado del páncreas hacia el intestino delgado. ¿Qué efecto se esperaría sobre el pH de la masa alimenticia parcialmente digerida?

El NaHCO₃ neutraliza la acidez del estómago actuando como buffer. El pH, por lo tanto, aumenta. El ion bicarbonato absorbe el exceso de iones H⁺.

NaHCO₃ -> Na⁺ + HCO₃^-
Ión bicarbonato

H⁺ + HCO₃^- -> H₂CO₃

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