Comportamiento Anomalo Del Agua

El Comportamiento Anómalo del Agua

Todos hemos escuchado que el agua tiene un comportamiento anómalo entre 0º y 4ºC. Al aumentar la temperatura de 0º a 4º el agua se contrae en lugar de dilatarse, lo cual encuentra su explicación en la conformación que adoptan los puentes de hidrógeno. Esto llevó a definir el gramo como la masa de 1 mL de agua a 4ºC. Y se dice que la máxima densidad del agua es a esa Tº, por lo cual el hielo flota. Sin embargo, si el comportamiento anómalo solo ocurriera entre esas temperaturas, al disminuir la Tº del hielo a partir de los 0º, debería experimentar contracción, lo cual llevaría, en un punto, a que el hielo fuera más denso que el agua a 4ºC. La pregunta es ¿El comportamiento anómalo del agua es sólo de 4º a 0º, o continua al seguir bajando la Tº? Cuando el agua se congela, pasa del estado liquido al solido. El Hielo es un sólido cristalino, por lo tanto respeta una estructura determinada de cristalización. Esta estructura es de un gran ordenamiento. Como sabemos, las moléculas en los líquidos se encuentran en forma de "capas", lo que les permite fluir, por lo que están bastante juntas entre si... Al cristalizarse el hielo, las moléculas deben alejarse un poco entre ellas para cristalizar, lo que explica la misma masa de agua líquida o congelada tenga diferente volumen. Es por ello que la densidad el hielo es menor que la del agua líquida. Sabemos que el agua líquida a 0 ºC es más densa que el agua sólida (hielo) a 0ºC, lo que constituye un hecho excepcional (en general los sólidos son más densos que sus fundidos)

La estructura más común del hielo (denominada Hielo-I) es una red cristalina con muy baja coordinación. Cada molécula está rodeada por otras cuatro, mediante puentes de hidrógeno, que se sitúan en los vértices de un tetraedro (como los hidrógenos del metano) Esta estructura presenta muchos huecos. La mayor densidad del agua líquida se debe a que ciertas moléculas de agua se liberan, con el calor, de la estructura cristalina, por disminuir el número de puentes de hidrógeno, y pasan a ocupar los huecos en la red. Este efecto provoca un aumento de la densidad, pues e acumulan más moléculas de agua en el mismo volumen. Lo que es más difícil de explicar es la contracción del agua líquida al aumentar la temperatura de 0ºC a 4ºC, que en definitiva es tu pregunta, y la posterior disminución de la densidad a partir de 4ºC (dilatación del agua líquida)

La causa parece ser debida a dos efectos simultáneos que tienen lugar con el aumento de temperatura en el agua líquida, que influyen de modo opuesto en la densidad, y que tienen lugar hasta que el agua hierve. Por un lado, al aumentar la temperatura aumenta el número de agrupaciones de moléculas, unidas por enlace de hidrógeno, pero con disminución del número medio de moléculas por agrupación. Esto representa una disminución de la densidad.

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