Estados Metaestables del Agua

[pic 1][pic 2]UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA

Cholango Guanoluisa, Santiago2; Díaz Vela, Adrián2; Pacheco Delgado, Ronny2; Zambrano Zurita, Daniel2

2Carrera de Química de Alimentos

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RESUMEN

Mediante el trabajo realizado se analizó el estado de equilibrio  y el tiempo idóneo  de un líquido presente  en un sistema; partiendo de un estado que no se encuentra en equilibrio; con la finalidad de alcanzar el equilibrio termodinámico.  Para realizar la práctica de una forma correcta y eficaz se utilizó el siguiente procedimiento: Se comenzó efectuando un método de sobrecalentamiento que consistió en hervir agua del grifo mediante un tiempo determinado de 10 minutos, alcanzando su punto de ebullición; en consiguiente se dejó enfriar el líquido mediante 4 minutos;  para repetir el proceso por segunda vez en el cual alcanzó su punto de ebullición en un tiempo de 5 minutos. Aplicando la técnica adecuada se trasvasó  el líquido en dos botellas de plástico procediendo a dejarlas enfriar en el congelador en un lapso de tiempo de dos a tres horas.   Obteniendo como resultado el agua en estado líquido;   que ha sufrido un choque térmico a nivel molecular;  en el  cual si se pronuncia cualquier tipo de  perturbación se conlleva a una congelación en cadena  de las demás moléculas adyacentes . Esto sucedió al efectuar el golpe a la botella evidenciando un cambio del agua  de estado líquido a sólido (hielo);  en cuestión de un diminuto intervalo  de tiempo. Se pudo verificar el mismo suceso al colocar el agua en una lavacara con hielo; la cual cambio su estado a sólido (aspecto de granizo). Llegando a la conclusión de que el agua al ser sometido a un cambio brusco y repetitivo de temperatura se produce un choque térmico en un determinado tiempo; entrando en un estado metaestable;  es decir no es su verdadero estado de equilibrio termodinámico el mismo evoluciona rápidamente hacia verdaderos estados de equilibrio estable bajo cualquier perturbación del sistema.

INTRODUCCIÓN

El siguiente el informe se realizó con propósito de obtener información necesaria que ayude al entendimiento y conocimiento, mediante un proceso experimental, de los estados meta estables del agua. Los estados metaestables aparecen aleatoriamente y representan una cierta inercia de las sustancias a modificar su estructura. Esta resistencia sólo se vence cuando la diferencia de entalpia libre entre las fases estables y metaestables aumenta lo suficiente. También puede vencerse aplicando al sistema perturbaciones externas que tienden a desencadenar la formación de núcleos de la nueva fase. La metaestabilidad resulta frecuente en aquellas transiciones que implican un aumento del orden o de la complejibilidad de la nueva fase respecto a la primitiva. Cuando en una situación metaestable se inicia el cambio de fase, éste se produce bruscamente hasta que el sistema recupera su estado de equilibrio estable [1].

Ahora refiriéndonos al agua, éste puede encontrarse en fase líquida a temperatura superior o inferior que las correspondientes temperaturas de ebullición y congelación, respectivamente, sin embargo, dichos estados no son estables y evolucionan hacia verdaderos estados de equilibrio termodinámico bajo pequeñas perturbaciones. Los estados metaestables se estudian en distintas ramas de la física como por ejemplo la termodinámica.
Los estados metaestables son estados del sistema localmente estables ante pequeñas perturbaciones. Pero cuando las perturbaciones son ligeramente superiores el sistema sale de dicho estado, evolucionando así hacia otra región más estable. La metaestabilidad es la propiedad de un sistema de exhibir durante un espacio relativamente prolongado de tiempo un estado de equilibrio débilmente estable. La metaestabilidad es debida a transformaciones de estado lentos.

La experiencia se basara además de la teoría de los estados metaestables, del supercalentamiento del agua, donde: es el fenómeno por el que un líquido se calienta a una temperatura superior a su punto de ebullición normal sin que se produzca ebullición. Esto se puede conseguir calentando rápidamente una sustancia homogénea sin perturbarla. Como un fluido supercalentado es resultado de circunstancias artificiales, está en un estado metaestable, y puede decaer en cuanto desaparezcan las circunstancias, dando lugar a que el líquido hierve súbita y violentamente. Y además de la sobrefusión del agua, donde: la sobrefusión del agua es cuando gotas de agua pura en suspensión en un aire también muy puro no se congelan a los 0 °C, sino que siguen en estado líquido hasta alcanzar los - 39 °C. Este estado de sobrefusión cesa bruscamente cuando la gota entra en contacto con un cuerpo externo (como un cristal de hielo) [2].

Mediante esta teoría, se pretenderá conocer, analizar y exponer acerca de los estables metaestables, que como ejemplo experimental de tomar al agua, que sus índices de metaestabilidad son, en supercalentamiento y sobrefusión, accesibles para la práctica.

MÉTODOS

• Materiales:

2 botellas plásticos de 500 ml con tapa

1 olla

Cocina a gas

Congelador,

Recipiente de plástico

Cubos de hielo.

• Reactivos:

Agua

Procedimiento

Calentar el agua en una olla hasta la ebullición, al llegar a la ebullición dejar un par de minutos posteriormente y apagar la estufa de la cocina y dejar reposar aproximadamente 3 a-4 minutos. Después de este lapso de tiempo volver a calentar el agua hasta que nuevamente ebulla por un par de minutos, luego apagar la cocina, y trasvasar el agua a dos botellas plásticas no llenar completamente sino solo hasta el límite de las bebidas comerciales, posteriormente colocar las botellas llenas de agua en el congelador,  esperar aproximadamente 5 horas o fijarse en un recipiente con agua no hervida colocado al mismo tiempo que las botellas en el congelador para conocer el momento en el que el agua se congela.

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