Propiedades del oxígeno, del ácido acético y del aluminio. Agua: conductividad eléctrica y conductividad térmica.

Alotropía

A partir de \(118\) elementos químicos actualmente conocidos, \(22\) elementos forman sustancias simples con propiedades no metálicas. Hay muchas más sustancias simples no metálicas que los propios elementos químicos no metálicos. La razón de esto es la existencia de un fenómeno llamado alotropía.

La alotropía es la capacidad de los átomos de un elemento químico determinado para formar varias sustancias simples llamadas modificaciones alotrópicas, o modificaciones alotrópicas.

Por ejemplo, el elemento químico oxígeno \(O\) forma la sustancia simple oxígeno O 2, cuya molécula consta de dos átomos, y la sustancia simple ozono O 3, cuya molécula consta de tres átomos de este elemento.

El elemento químico fósforo \(P\) forma muchas modificaciones alotrópicas, las más importantes de las cuales son el fósforo rojo y el fósforo blanco.

El elemento químico carbono \(C\) forma modificaciones naturales: diamante y grafito.

Las modificaciones alotrópicas formadas por un mismo elemento químico difieren significativamente entre sí tanto en estructura como en propiedades.

La alotropía no es inherente a todos los elementos químicos no metálicos.

Por ejemplo, hidrógeno, nitrógeno, elementos \(VII\)A y grupos \(VIII\)A no tienen modificaciones alotrópicas, es decir, cada uno de los elementos mencionados forma solo una sustancia simple.

Red cristalina de no metales.

La razón de la gran variedad de propiedades físicas de los no metales radica en la diferente estructura de las redes cristalinas de estas sustancias.

Algunos no metales tienen red cristalina atómica. Los cristales de tales sustancias consisten en átomos conectados entre sí por fuertes enlaces covalentes. Estos no metales se encuentran en estado sólido de agregación y no son volátiles. Ejemplos de tales sustancias son el diamante, el grafito, el fósforo rojo y el silicio.

Modelos de redes cristalinas de diamante (izquierda) y grafito. Los cristales de estas modificaciones alotrópicas están formados por átomos de carbono conectados entre sí mediante enlaces covalentes. Los cristales de grafito, a diferencia de los cristales de diamante, se componen de capas separadas que están dispuestas entre sí, como las hojas de papel de un libro.

La otra parte de los no metales tiene red cristalina molecular. En este caso, los átomos de cada molécula están conectados con bastante firmeza mediante un enlace covalente, pero las moléculas individuales están unidas entre sí muy débilmente en los cristales de la sustancia. Por tanto, las sustancias de estructura molecular en condiciones normales pueden ser gases, líquidos o sólidos fusibles.

Oxígeno O 2, ozono O 3, nitrógeno N 2, hidrógeno H 2, flúor F 2, cloro Cl 2, bromo Br 2, yodo I 2, fósforo blanco P 4, azufre cristalino S 8 y gases inertes: todas estas son sustancias. cristales que constan de moléculas individuales (y en el caso de gases inertes, de átomos individuales, como si actuaran como moléculas).

Modelo de una molécula de azufre (izquierda) y un cristal de azufre. Un cristal de azufre consta de moléculas individuales.\(T_8\)

Propiedades físicas de los no metales.

Las propiedades de las sustancias simples no metálicas son muy diversas. De hecho, lo único que tienen en común es que, por regla general, no tienen las propiedades físicas típicas de los metales, es decir, no tienen el brillo metálico característico, la maleabilidad, la ductilidad, la alta Conductividad térmica y eléctrica.

Estado de agregación

Los no metales en condiciones normales pueden ser sustancias gaseosas, líquidas y sólidas.

Gaseoso no metales yo son helio \(He\), neón \(Ne\), argón \(Ar\), criptón \(Kr\), xenón \(Xe\) y radón \(Rn\). Se les llama inertes (o Gases nobles. Cada "molécula" de un gas inerte consta de un solo átomo.

Elementos químicos como hidrógeno \(H\), oxígeno \(O\), nitrógeno \(N\), cloro \(Cl\), flúor \(F\) gaseoso sustancias que consisten en moléculas diatómicas, respectivamente: H 2, O 2, N 2, Cl 2, F 2.

De sustancias simples no metálicas en condiciones normales. líquido es solo bromo, cuyas moléculas son diatómicas: Br 2.

El resto de elementos químicos no metálicos en condiciones normales se encuentran en duro estado de agregación. Por ejemplo, el elemento químico carbono forma sólidos como el diamante y el grafito. Los sólidos son azufre cristalino S8, fósforo rojo y fósforo blanco P4, yodo cristalino I2.

Color y brillo

Sólo algunos no metales, a diferencia de los metales, tienen brillo. Por ejemplo, el yodo cristalino, el silicio y el grafito no son como otros no metales: tienen un brillo que recuerda algo al brillo de los metales.

Si la gran mayoría de los metales se caracterizan por colores gris plateado o blanco plateado, entonces el color de los no metales es muy diverso. Blanco el color es fósforo blanco, rojo - fósforo rojo, amarillo - azufre y flúor, rojo marrón - bromo líquido, amarillo verde - cloro, Violeta El vapor de yodo tiene color. azul - oxígeno líquido, gris - grafito y silicio. Incoloro Es un diamante, los gases inertes, nitrógeno, oxígeno e hidrógeno tampoco tienen color.

El propósito de la lección. Concretar conocimientos sobre un elemento químico y una sustancia simple. Estudiar las propiedades físicas del oxígeno. Desarrollar ideas sobre métodos para producir y recolectar oxígeno en el laboratorio.

Tareas:

1. Educativo:
   – Ser capaz de distinguir entre los conceptos de “elemento químico” y “sustancia simple”
   usando el oxígeno como ejemplo.
   – Ser capaz de caracterizar las propiedades físicas del oxígeno y sus métodos.
   recogiendo oxígeno.
   – Ser capaz de colocar coeficientes en ecuaciones de reacción.
2. Educativo:
   formación de precisión al realizar experimentos de laboratorio;
   atención, actitud solidaria.
3. Educativo:
   – Formación de cadenas lógicas de construcción, dominio de la química.
   terminología, actividad cognitiva, inferencias y juicios.

Conceptos básicos. Elemento químico, sustancia simple, propiedades físicas, catalizadores.

Resultados de aprendizaje planificados. Ser capaz de distinguir entre los conceptos de “elemento químico” y “sustancia simple” tomando como ejemplo el oxígeno. Ser capaz de caracterizar las propiedades físicas del oxígeno y los métodos de recogida de oxígeno. Ser capaz de colocar coeficientes en ecuaciones de reacción.

Experiencia: Obtención de oxígeno a partir de peróxido de hidrógeno y confirmación de su presencia.

Manifestaciones. Obtención de oxígeno a partir de permanganato de potasio. Recogida de oxígeno por método de desplazamiento de aire y confirmación de su presencia.

Equipos y reactivos: Mesa de D.I. Mendeleev, material impreso (prueba), dispositivo para producir oxígeno a partir de permangato de potasio (matraz cónico con tapón de goma, tubo de salida de gas, PKh-12, trípode, pie, algodón), peróxido de hidrógeno 20 ml (15 botellas), manganeso (IV) óxido (15 botellas), cuchara dosificadora (15 uds.), lámpara de alcohol (15 uds.), cerillas (15 uds.), astilla (15 uds.), permanganato de potasio (5 g).

Tipo de lección: Una lección para aprender nuevos conocimientos.

Métodos de enseñanza:

• Explicativo-ilustrativo (verbal: conversación, presentación; verbal-visual: trabajo independiente de los estudiantes con ayudas visuales; verbal-visual-práctico: trabajo de los estudiantes con folletos, realización de un experimento químico, realización de un trabajo escrito independiente).
• Método de búsqueda parcial (heurístico) (verbal: conversación-discusión; verbal-visual: discusión con demostración de ayudas visuales, trabajo independiente de los estudiantes con ayudas visuales; verbal-visual-práctico: trabajo de los estudiantes con folletos, realización de un experimento químico, realización trabajo de escritura independiente).
• Método de investigación (verbal-visual-práctico: realización de un experimento químico de investigación).

Formas de organización de actividades: frontal, grupo (baño de vapor).

I. Etapa organizativa.

1. Saludos.
2. Definición de ausentes.
3. Comprobando la preparación para la lección.

Disponibilidad de diario, cuaderno de clase, libro de texto de química, bolígrafo.

II. Preparar a los estudiantes para el aprendizaje activo y consciente de material nuevo.

Maestro: Para determinar el tema de la lección de hoy, ¿tú y yo necesitamos resolver el rompecabezas?

Diapositiva 1

Resuelve el rompecabezas y descubriremos el tema de la lección de hoy.

Arroz. 1

(CEPILLO) KI + (ELEFANTE) SLO + VARILLA

OXÍGENO

Maestro: El tema de la lección de hoy: “El oxígeno, sus características generales y aparición en la naturaleza. Propiedades físicas del oxígeno. Recepción."

Diapositiva 2

El tema de la lección de hoy: “El oxígeno, sus características generales y aparición en la naturaleza. Propiedades físicas del oxígeno. Recepción."

Diapositiva 3

El “oxígeno” es la sustancia alrededor de la cual gira la química terrestre.

J. Berzelius

Maestro: Utilizando el lenguaje de la química, es necesario escribir en la pizarra: el oxígeno como elemento químico y como sustancia simple.

Oxígeno - como elemento - O.

Oxígeno - como sustancia simple - O 2.

Maestro: Ahora aparecerán en la pantalla varias frases (refranes), es necesario determinar en qué significado se menciona el oxígeno en ellas: como elemento químico o como sustancia simple.

Diapositiva 4

Ejercicio: Defina el oxígeno como un elemento químico o sustancia simple.

1. El oxígeno forma parte de sustancias orgánicas vitales: proteínas, grasas, carbohidratos.
2. Toda la materia viva de la Tierra respira oxígeno.
3. El óxido contiene hierro y oxígeno.
4. Los peces respiran oxígeno disuelto en el agua.
5. Durante la fotosíntesis, las plantas verdes liberan oxígeno.

Maestro: Los necesitas con la ayuda de PSHE. D.I. Mendeleev caracteriza el elemento químico “Oxígeno”, según el siguiente plan:

Diapositiva 5:

1. Número de serie -
2. Masa atómica relativa -
3. Período -
4. Grupo -
5. Subgrupo –
6. valencia –

Maestro: Comprobemos, preste atención a la pantalla.

Diapositiva 6

1. Número de serie – 8
2. Masa atómica relativa – Ar(O) = 16
3. Periodo – segundo
4. Grupo – VI
5. Subgrupo - a (principal)
6. Valencia – II

Diapositiva 7

Distribución de oxígeno en la naturaleza:

Primer lugar en prevalencia en la corteza terrestre, es decir. litosfera, ocupa oxígeno - 49%, seguido del silicio - 26%, aluminio - 7%, hierro - 5%, calcio - 4%, sodio - 2%, potasio - 2%, magnesio - 2%, hidrógeno - 1%.

EN biosfera Aproximadamente el 65% de la masa de los organismos vivos es oxígeno.

EN hidrosfera representa el 89%.

EN atmósfera: 23% en peso, 21% en volumen.

Arroz. 2

Maestro: Los necesitas con la ayuda de PSHE. D.I.Mendeleev caracteriza la sustancia simple "Oxígeno".

Entonces, ¿cuál es la fórmula química de una sustancia simple? 0 2

Peso molecular relativo Mg(0 2) = 32

Diapositiva 8

Historia del descubrimiento del oxígeno.

Arroz. 3 Higo 5

Arroz. 4 Arroz. 6

El maestro comenta: En 1750 M.V. Lomonosov realizó experimentos y demostró que el aire contiene una sustancia que oxida el metal. él lo llamó flogisto.

Carl Scheele recibió oxígeno en 1771. De forma independiente, J. Priestley obtuvo oxígeno en 1774.

Y la historia es sencilla...
Joseph Priestley una vez
Calentar óxido de mercurio
Descubrí un gas extraño.
Gas sin color, sin nombre,
La vela arde más intensamente en él.
¿No es perjudicial para la respiración?
¡No lo sabrás por el médico!
Salió gas nuevo del matraz.
Nadie lo conoce.
Los ratones respiran este gas.
Bajo una cubierta de cristal.
La gente también lo respira...

En 1775, A. Lavoisier estableció que el oxígeno es un componente del aire y se encuentra en muchas sustancias.

La naturaleza creó el mundo a partir de átomos:
Dos átomos ligeros tomaron hidrógeno,
Se agregó un átomo de oxígeno.
Y resultó ser una partícula de agua.
Mar de agua, océanos y hielo...
El oxígeno se ha convertido
Casi en todas partes hay relleno.
Con silicio se convirtió en un grano de arena.
El oxígeno entró en el aire.
Asombrosamente,
Desde las profundidades azules del océano.
Y aparecieron plantas en la Tierra.
La vida apareció:
Respirando, ardiendo...
Los primeros pájaros y los primeros animales,
Las primeras personas que vivieron en una cueva...
El fuego se produjo por fricción,
Aunque desconocían la causa del incendio.
El papel del oxígeno en nuestra Tierra.
El gran Lavoisier lo entendió.

Maestro: Ahora familiaricémonos con el oxígeno de forma experimental. Dado que usaremos un dispositivo de calefacción (lámpara de alcohol), es necesario recordar TB cuando trabajemos con una lámpara de alcohol:

1. Cuando utilice una lámpara de alcohol, no debe encenderla con otra lámpara de alcohol, ya que el alcohol podría derramarse y provocar un incendio.
2. Para apagar la llama de la lámpara de alcohol, conviene cerrarla con una tapa.

Vierta la solución de H2O2 (peróxido de hidrógeno) en un vaso de precipitados.

Enciende la lámpara de alcohol, coloca una antorcha en la llama y apaga la antorcha. Luego agregue óxido de manganeso (IV) al vaso y sostenga la astilla ardiendo en el vaso. ¿Qué se observa?

Alumno: La antorcha se enciende. De esta manera determinamos que hay oxígeno en el vaso.

Maestro: En este experimento, el óxido de manganeso (IV) es un catalizador, una sustancia que acelera el proceso de una reacción química, pero que no se consume.

Experimento de demostración:"Producción de oxígeno a partir de permanganato de potasio".

Montamos el dispositivo.

Recolectamos oxígeno desplazando aire en un matraz cónico, después de un tiempo verificamos la presencia de oxígeno con una astilla humeante, si se enciende, significa que se ha recolectado una cantidad suficiente de oxígeno.

Lo cerramos con un tapón de goma y lo colocamos sobre una mesa elevadora.

E invitamos a los estudiantes a caracterizar las propiedades físicas del oxígeno según los siguientes criterios.

Diapositiva 9

1. Estado de agregación -...
2. Color - ...
3. Oler - ...
4. Solubilidad en agua - ...
5. para dormir. –...
6. Conductividad eléctrica -...
7. Conductividad térmica -...
8. Más pesado o más ligero que el aire.

Maestro: Comprobemos, prestemos atención a la pantalla.

Diapositiva 10

1. Estado físico – gas.
2. Color – sin color
3. Olor – sin olor
4. Solubilidad en agua - poco soluble
5. hervir. – 183°С
6. Conductividad eléctrica – no conductora
7. Conductividad térmica: conduce mal el calor (pobre)
8. Mas pesado que el aire

Maestro: Planteamos una pregunta problemática a los estudiantes: ¿Por qué el oxígeno aparece en forma de líquido azul en la imagen?

Diapositiva 11

Arroz. 7

Respuesta del estudiante (agregada por el maestro): Este oxígeno está en estado licuado y el oxígeno líquido es azul.

Ahora resumamos y anotemos en un cuaderno las diferentes formas de producir oxígeno que observamos hoy.
Arroz. 8

Arroz. 9

Maestro: Al final de la lección, pondremos a prueba nuestros conocimientos.

Está empezando a familiarizarse con una nueva materia académica: la química. ¿Qué estudia la química?

Como sabes por tu curso de física, muchas sustancias están formadas por moléculas y las moléculas están formadas por átomos. Los átomos son tan pequeños que miles de millones de ellos caben en la punta de una aguja. Sin embargo, sólo existen 114 tipos de átomos.

Sustancias como el neón, el argón, el criptón y el helio están formadas por átomos individuales aislados. También se les llama gases nobles o inertes porque sus átomos no se combinan entre sí y casi no se combinan con átomos de otros elementos químicos. Los átomos de hidrógeno son un asunto completamente diferente. Pueden existir solos (Fig. 4, a), como en el Sol, del cual más de la mitad está formado por átomos de hidrógeno individuales. Pueden combinarse en moléculas de dos átomos (Fig. 4, b), formando moléculas del gas más ligero, que, como un elemento químico, se llama hidrógeno. Los átomos de hidrógeno también pueden combinarse con átomos de otros elementos químicos. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno, combinados con un átomo de oxígeno (Fig. 4, c), forman moléculas de una sustancia que usted conoce bien: el agua.

Arroz. 4.
Formas de existencia del elemento químico hidrógeno:
a - átomos de hidrógeno; b - moléculas de hidrógeno; c - átomos de hidrógeno en una molécula de agua

De manera similar, el concepto de "elemento químico oxígeno" une átomos de oxígeno aislados, oxígeno, una sustancia simple cuyas moléculas constan de dos átomos de oxígeno, y átomos de oxígeno que forman parte de sustancias complejas. Así, las moléculas de dióxido de carbono contienen oxígeno y átomos de carbono, mientras que las moléculas de azúcar contienen átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno.

Por tanto, cada elemento químico existe en tres formas: átomos libres, sustancias simples y sustancias complejas (ver Fig. 4).

El concepto de “elemento químico” es más amplio, y no debe confundirse con el concepto de “sustancia simple”, especialmente si sus nombres coinciden. Por ejemplo, cuando dicen que el agua contiene hidrógeno, se refieren a un elemento químico, y cuando dicen que el hidrógeno es un tipo de combustible respetuoso con el medio ambiente, se refieren a una sustancia simple.

Las diferentes sustancias se diferencian entre sí por sus propiedades. Así, el hidrógeno es un gas, muy ligero, incoloro, inodoro, insípido, tiene una densidad de 0,00009 g/cm 3, hierve a una temperatura de -253 °C, se funde a una temperatura de -259 °C, etc. propiedades las sustancias se llaman físicas.

Puede describir las propiedades físicas de una sustancia utilizando el siguiente plan:

1. ¿En qué estado de agregación (gaseoso, líquido, sólido) se encuentra la sustancia en determinadas condiciones?
2. ¿De qué color es la sustancia? ¿Tiene brillo?
3. ¿La sustancia tiene olor?
4. ¿Cuál es la dureza de la sustancia en la escala de dureza relativa (escala de Mohs) (Fig. 5)? (Ver libros de referencia).

Arroz. 5.
Escala de dureza

1. ¿La sustancia presenta plasticidad, fragilidad o elasticidad?
2. ¿La sustancia se disuelve en agua?
3. ¿Cuál es el punto de fusión y el punto de ebullición de la sustancia? (Ver libros de referencia).
4. ¿Cuál es la densidad de la sustancia? (Ver libros de referencia).
5. ¿Tiene la sustancia conductividad térmica y eléctrica? (Ver libros de referencia).

Experimento de laboratorio nº 1
Comparación de propiedades de sólidos cristalinos y soluciones.

Compárese utilizando el dado en la p. Plan 10, propiedades de las muestras de sustancias que te entregan en vasos:

• opción 1: azúcar cristalina y sal de mesa;
• opción 2: glucosa y ácido cítrico.

Conociendo las propiedades de las sustancias, una persona puede utilizarlas para obtener mayores beneficios. Por ejemplo, considere las propiedades y aplicaciones del aluminio (Fig. 6).

Arroz. 6.
Aplicación de aluminio:
1 - fabricación de aviones; 2 - ciencia espacial; 3 - producción de líneas eléctricas; 4 - producción de platos, cubiertos y láminas de embalaje.

Debido a su ligereza y resistencia, el aluminio y sus aleaciones se utilizan en la producción de aviones y cohetes; no en vano se le llama "metal alado".

La ligereza y buena conductividad eléctrica del aluminio se aprovechan en la fabricación de cables eléctricos para líneas eléctricas (líneas eléctricas).

La conductividad térmica y la no toxicidad son importantes en la fabricación de utensilios de cocina de aluminio.

La no toxicidad y la plasticidad permiten el uso generalizado de láminas delgadas de aluminio (papel de aluminio) como material de embalaje para barras de chocolate, té, margarina, leche, jugos y otros productos, así como para medicamentos colocados en celdas de contorno.

La introducción de aleaciones de aluminio en la construcción aumenta la durabilidad y fiabilidad de las estructuras.

Estos ejemplos ilustran que se pueden fabricar diferentes cuerpos físicos a partir de una sustancia (aluminio).

El aluminio es capaz de arder con una llama deslumbrante (Fig. 7), por lo que se utiliza en coloridos fuegos artificiales y en la fabricación de bengalas (recuerde la historia de N. Nosov "Bengalas"). Cuando se quema, el aluminio se convierte en otra sustancia: el óxido de aluminio.

Arroz. 7.
La combustión de aluminio es la base de las bengalas y los fuegos artificiales.

Palabras y frases clave

1. Materia de química.
2. Las sustancias son simples y complejas.
3. Propiedades de las sustancias.
4. Elemento químico y formas de su existencia: átomos libres, sustancias simples y sustancias complejas o compuestos.

trabajar con computadora

1. Consulte la solicitud electrónica. Estudie el material de la lección y complete las tareas asignadas.
2. Busque direcciones de correo electrónico en Internet que puedan servir como fuentes adicionales que revelen el contenido de las palabras clave y frases del párrafo. Ofrezca su ayuda al profesor en la preparación de una nueva lección: haga un informe sobre las palabras y frases clave del siguiente párrafo.

Preguntas y tareas

1. Phileo (griego) significa "amor", fobos - "miedo". Dé una explicación de los términos “quimiofilia” y “quimofobia”, que reflejan actitudes marcadamente opuestas de grupos de personas hacia la química. ¿Cuál es la correcta? Justifica tu punto de vista.
2. Un atributo obligatorio de una infinidad de trabajos de espionaje y otros detectives es el cianuro de potasio, más precisamente, el cianuro de potasio, que tiene la propiedad de paralizar el sistema nervioso, llevando así a la víctima a la muerte instantánea. Dé ejemplos de las propiedades de otras sustancias que se utilizan en obras literarias.
3. Escriba por separado los nombres de las sustancias y los nombres de los cuerpos de la lista dada: cobre, monedas, vidrio, vidrio, jarrón, cerámica, alambre, aluminio. Utilice la pista: para el nombre del cuerpo, un sustantivo, puede elegir un adjetivo relativo formado a partir del nombre de la sustancia, por ejemplo: hierro y clavo - clavo de hierro.
4. Anote adjetivos cualitativos: ligero, redondo, largo, pesado, duro, oloroso, soluble, pesado, cóncavo, blando, líquido, transparente, que puedan atribuirse: a) a sustancias; b) a los cuerpos; c) tanto a los cuerpos como a las sustancias.
5. Compare los conceptos de “sustancia simple” y “sustancia compleja”. Encuentra similitudes y diferencias.
6. Determine cuáles de las sustancias, cuyos modelos moleculares se muestran en la Figura 2, se clasifican como: a) sustancias simples; b) a sustancias complejas.
7. ¿Qué concepto es más amplio: "elemento químico" o "sustancia simple"? Dé una respuesta basada en evidencia.
8. Indique dónde se hace referencia al oxígeno como elemento químico y dónde se hace referencia a sustancia simple:

   a) el oxígeno es ligeramente soluble en agua;

   b) las moléculas de agua están formadas por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno;

   c) el aire contiene 21% de oxígeno (en volumen);

   d) el oxígeno es parte del dióxido de carbono.

9. Indique dónde se hace referencia al hidrógeno como sustancia simple y dónde se hace referencia a elemento químico:

   a) el hidrógeno forma parte de la mayoría de los compuestos orgánicos;

   b) el hidrógeno es el gas más ligero;

   c) los globos se llenan de hidrógeno;

   d) una molécula de metano contiene cuatro átomos de hidrógeno.

10. Considere la conexión entre las propiedades de una sustancia y su uso usando el ejemplo de: a) vidrio; b) polietileno; c) azúcar; d) hierro.

¿Quién conoce la fórmula del agua desde la época escolar? Por supuesto, eso es todo. Es probable que de todo el curso de química muchos de los que luego no la estudian de manera especializada solo tengan el conocimiento de lo que significa la fórmula H 2 O. Pero ahora intentaremos entenderlo con el mayor detalle y profundidad posible. cuáles son sus principales propiedades y por qué hay vida sin él en el planeta Tierra es imposible.

El agua como sustancia.

La molécula de agua, como sabemos, está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Su fórmula se escribe de la siguiente manera: H 2 O. Esta sustancia puede tener tres estados: sólido - en forma de hielo, gaseoso - en forma de vapor y líquido - como sustancia sin color, sabor ni olor. Por cierto, esta es la única sustancia en el planeta que puede existir en los tres estados simultáneamente en condiciones naturales. Por ejemplo: en los polos de la Tierra hay hielo, en los océanos hay agua y la evaporación bajo los rayos del sol es vapor. En este sentido, el agua es anómala.

El agua es también la sustancia más abundante en nuestro planeta. Cubre la superficie del planeta Tierra en casi un setenta por ciento: se trata de océanos, numerosos ríos con lagos y glaciares. La mayor parte del agua del planeta es salada. No es apto para beber ni para la agricultura. El agua dulce representa sólo el dos y medio por ciento de la cantidad total de agua del planeta.

El agua es un disolvente muy fuerte y de alta calidad. Gracias a esto, las reacciones químicas en el agua se producen a una velocidad tremenda. Esta misma propiedad afecta el metabolismo en el cuerpo humano. que el cuerpo humano adulto está compuesto en un setenta por ciento de agua. En un niño este porcentaje es aún mayor. En la vejez, esta cifra cae del setenta al sesenta por ciento. Por cierto, esta característica del agua demuestra claramente que es la base de la vida humana. Cuanta más agua haya en el cuerpo, más sano, activo y joven será. Por eso los científicos y médicos de todos los países insisten incansablemente en que es necesario beber mucho. Es agua en su forma pura y no sustitutos en forma de té, café u otras bebidas.

El agua moldea el clima del planeta, y esto no es una exageración. Las corrientes oceánicas cálidas calientan continentes enteros. Esto sucede debido al hecho de que el agua absorbe una gran cantidad de calor solar y luego lo libera cuando comienza a enfriarse. Así regula la temperatura del planeta. Muchos científicos afirman que la Tierra se habría enfriado y convertido en piedra hace mucho tiempo si no fuera por la presencia de tanta agua en el planeta verde.

Propiedades del agua

El agua tiene muchas propiedades muy interesantes.

Por ejemplo, el agua es la sustancia más móvil después del aire. Del curso escolar, muchos probablemente recuerden un concepto como el ciclo del agua en la naturaleza. Por ejemplo: una corriente se evapora bajo la influencia de la luz solar directa y se convierte en vapor de agua. Además, este vapor es transportado por el viento a algún lugar, se acumula en las nubes o incluso en las montañas y cae en forma de nieve, granizo o lluvia. Además, el arroyo vuelve a descender desde las montañas y se evapora parcialmente. Y así, en un círculo, el ciclo se repite millones de veces.

El agua también tiene una capacidad calorífica muy alta. Es por esto que los cuerpos de agua, especialmente los océanos, se enfrían muy lentamente durante la transición de una estación o hora del día cálida a una fría. Por el contrario, a medida que aumenta la temperatura del aire, el agua se calienta muy lentamente. Gracias a esto, como se mencionó anteriormente, el agua estabiliza la temperatura del aire en todo nuestro planeta.

Después del mercurio, el agua tiene la tensión superficial más alta. Es imposible no darse cuenta de que una gota que se derrama accidentalmente sobre una superficie plana a veces se convierte en una mancha impresionante. Esto muestra la viscosidad del agua. Otra propiedad aparece cuando la temperatura baja a cuatro grados. Una vez que el agua se enfría hasta este punto, se vuelve más ligera. Por lo tanto, el hielo siempre flota en la superficie del agua y se endurece formando una costra que cubre ríos y lagos. Gracias a esto, los peces no se congelan en embalses que se congelan en invierno.

El agua como conductora de electricidad.

Primero, debes aprender qué es la conductividad eléctrica (incluida el agua). La conductividad eléctrica es la capacidad de una sustancia para conducir corriente eléctrica a través de sí misma. En consecuencia, la conductividad eléctrica del agua es la capacidad del agua para conducir corriente. Esta capacidad depende directamente de la cantidad de sales y otras impurezas en el líquido. Por ejemplo, la conductividad eléctrica del agua destilada casi se minimiza debido a que dicha agua se purifica de diversos aditivos que son tan necesarios para una buena conductividad eléctrica. Un excelente conductor de corriente es el agua de mar, donde la concentración de sales es muy alta. La conductividad eléctrica también depende de la temperatura del agua. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la conductividad eléctrica del agua. Este patrón fue revelado a través de múltiples experimentos de físicos.

Medición de la conductividad del agua.

Existe tal término: conductometría. Este es el nombre de uno de los métodos de análisis electroquímico basado en la conductividad eléctrica de soluciones. Este método se utiliza para determinar la concentración de sales o ácidos en soluciones, así como para controlar la composición de algunas soluciones industriales. El agua tiene propiedades anfóteras. Es decir, dependiendo de las condiciones, es capaz de exhibir propiedades tanto ácidas como básicas, actuando como ácido y como base.

El dispositivo utilizado para este análisis tiene un nombre muy similar: medidor de conductividad. Con la ayuda de un conductímetro se mide la conductividad eléctrica de los electrolitos en la solución analizada. Quizás valga la pena explicar un término más: electrolito. Se trata de una sustancia que, cuando se disuelve o se funde, se descompone en iones, por lo que posteriormente se conduce una corriente eléctrica. Un ion es una partícula cargada eléctricamente. En realidad, un conductímetro, tomando como base determinadas unidades de conductividad eléctrica del agua, determina su conductividad eléctrica específica. Es decir, determina la conductividad eléctrica de un volumen específico de agua tomado como unidad inicial.

Incluso antes de principios de los años setenta del siglo pasado, para indicar la conductividad de la electricidad se utilizaba la unidad de medida “mo”, que era una derivada de otra magnitud: el ohmio, que es la unidad básica de resistencia. La conductividad eléctrica es una cantidad inversamente proporcional a la resistencia. Ahora se mide en Siemens. Esta cantidad debe su nombre al físico alemán Werner von Siemens.

siemens

Siemens (puede denominarse Cm o S) es el recíproco de Ohm, que es una unidad de medida de conductividad eléctrica. Un cm equivale a cualquier conductor cuya resistencia sea de 1 ohmio. Siemens se expresa mediante la fórmula:

• 1 cm = 1: Ohmio = A: B = kg −1 m −2 s³A², donde
  A - amperio,
  V - voltio.

Conductividad térmica del agua.

Ahora hablemos de la capacidad de una sustancia para transferir energía térmica. La esencia del fenómeno es que la energía cinética de los átomos y moléculas, que determinan la temperatura de un determinado cuerpo o sustancia, se transfiere a otro cuerpo o sustancia durante su interacción. En otras palabras, la conductividad térmica es el intercambio de calor entre cuerpos, sustancias, así como entre un cuerpo y una sustancia.

La conductividad térmica del agua también es muy alta. La gente utiliza esta propiedad del agua todos los días sin darse cuenta. Por ejemplo, verter agua fría en un recipiente y enfriar en él bebidas o alimentos. El agua fría toma calor de la botella o recipiente y, a cambio, desprende frío; también es posible una reacción inversa.

Ahora es fácil imaginar el mismo fenómeno a escala planetaria. El océano se calienta durante el verano y luego, con la llegada del frío, se enfría lentamente y desprende calor al aire, calentando así los continentes. Tras enfriarse durante el invierno, el océano comienza a calentarse muy lentamente en comparación con la tierra y cede su frescor a los continentes que languidecen bajo el sol del verano.

densidad del agua

Se describió anteriormente que los peces viven en un estanque en invierno debido a que el agua se endurece formando una costra en toda su superficie. Sabemos que el agua comienza a convertirse en hielo a una temperatura de cero grados. Debido a que la densidad del agua es mayor que su densidad, flota y se congela en la superficie.

propiedades del agua

Además, en diferentes condiciones, el agua puede ser tanto un agente oxidante como un agente reductor. Es decir, el agua, al ceder sus electrones, queda cargada positivamente y se oxida. O adquiere electrones y queda cargado negativamente, lo que significa que se restaura. En el primer caso, el agua se oxida y se llama muerta. Tiene propiedades bactericidas muy potentes, pero no es necesario beberlo. En el segundo caso, el agua está viva. Vigoriza, estimula la recuperación del cuerpo y aporta energía a las células. La diferencia entre estas dos propiedades del agua se expresa en el término "potencial de oxidación-reducción".

¿Con qué puede reaccionar el agua?

El agua es capaz de reaccionar con casi todas las sustancias que existen en la Tierra. Lo único es que para que se produzcan estas reacciones es necesario proporcionar una temperatura y un microclima adecuados.

Por ejemplo, a temperatura ambiente, el agua reacciona bien con metales como el sodio, el potasio y el bario; se les llama activos. Con halógenos, esto es flúor, cloro. Cuando se calienta, el agua reacciona bien con el hierro, el magnesio, el carbón y el metano.

Con la ayuda de varios catalizadores, el agua reacciona con amidas y ésteres de ácidos carboxílicos. Un catalizador es una sustancia que parece empujar a los componentes hacia una reacción mutua, acelerándola.

¿Hay agua en algún otro lugar además de la Tierra?

Hasta ahora no se ha descubierto agua en ningún planeta del sistema solar excepto en la Tierra. Sí, sugieren su presencia en los satélites de planetas gigantes como Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano, pero hasta el momento los científicos no disponen de datos precisos. Existe otra hipótesis, aún no totalmente verificada, sobre el agua subterránea en el planeta Marte y en el satélite de la Tierra, la Luna. Respecto a Marte, se han planteado una serie de teorías en general de que alguna vez hubo un océano en este planeta, y su posible modelo incluso fue diseñado por científicos.

Fuera del sistema solar hay muchos planetas grandes y pequeños en los que, según los científicos, puede haber agua. Pero hasta ahora no existe la más mínima posibilidad de estar seguro de esto.

Cómo se utiliza la conductividad térmica y eléctrica del agua con fines prácticos

Debido a que el agua tiene una alta capacidad calorífica, se utiliza en las tuberías de calefacción como refrigerante. Garantiza la transferencia de calor del productor al consumidor. Muchas centrales nucleares también utilizan agua como excelente refrigerante.

En medicina, el hielo se utiliza para enfriar y el vapor para desinfectar. El hielo también se utiliza en el sistema de restauración pública.

En muchos reactores nucleares, el agua se utiliza como moderador para garantizar el éxito de una reacción nuclear en cadena.

El agua a presión se utiliza para partir, romper e incluso cortar rocas. Se utiliza activamente en la construcción de túneles, locales subterráneos, almacenes y metros.

Conclusión

Del artículo se desprende que el agua, en sus propiedades y funciones, es la sustancia más insustituible y sorprendente de la Tierra. ¿La vida de una persona o de cualquier otro ser vivo en la Tierra depende del agua? Absolutamente sí. ¿Contribuye esta sustancia a la actividad científica humana? Sí. ¿Tiene el agua conductividad eléctrica, conductividad térmica y otras propiedades útiles? La respuesta también es “sí”. Otra cosa es que cada vez hay menos agua en la Tierra, y sobre todo agua limpia. Y nuestra tarea es preservarlo y protegerlo (y por tanto a todos nosotros) de la extinción.

Densidad, capacidad calorífica, propiedades del oxígeno O 2.

La tabla muestra las propiedades termofísicas del oxígeno, como densidad, entalpía, entropía, calor específico, viscosidad dinámica y conductividad térmica. Las propiedades de la tabla se dan para oxígeno gaseoso a presión atmosférica, dependiendo de la temperatura en el rango de 100 a 1300 K.

La densidad del oxígeno es 1,329 kg/m3. a temperatura ambiente. Cuando el oxígeno se calienta, su densidad disminuye. La conductividad térmica del oxígeno es de 0,0258 W/(m grados) a temperatura ambiente y aumenta al aumentar la temperatura de este gas.

Capacidad calorífica específica del oxígeno. a temperatura ambiente es 919 J/(kg grados). La capacidad calorífica del oxígeno aumenta a medida que aumenta su temperatura. Además, cuando se calienta el oxígeno, aumentan los valores de sus propiedades como la entalpía, la entropía y la viscosidad.

Nota: ¡Ten cuidado! La conductividad térmica en la tabla se indica elevada a 10 2. No olvides dividir por 100.

Conductividad térmica del oxígeno en estado líquido y gaseoso.

La tabla muestra los valores del coeficiente de conductividad térmica del oxígeno en estado líquido y gaseoso a diferentes temperaturas y presiones. La conductividad térmica se indica en el rango de temperatura de 80 a 1400 K y presión de 1 a 600 atm.

Los valores de conductividad térmica de la tabla que están por encima de la línea se refieren al oxígeno líquido y los que están por debajo se refieren al oxígeno gaseoso. Según la tabla, se puede ver que la conductividad térmica del oxígeno líquido es mayor que la del oxígeno gaseoso y aumenta al aumentar la presión.

Dimensión W/(m grados).

Conductividad térmica del oxígeno a altas temperaturas.

La tabla muestra los valores del coeficiente de conductividad térmica del oxígeno a altas temperaturas (de 1600 a 6000 K) y presión de 0,001 a 100 atm.

A temperaturas superiores a 1300°C, el oxígeno comienza a disociarse y, a una determinada presión, su conductividad térmica alcanza valores máximos. Según la tabla se puede observar que la conductividad térmica del oxígeno disociado a altas temperaturas puede alcanzar valores de hasta 3,73 W/(m°).

Nota: ¡Ten cuidado! La conductividad térmica en la tabla se da a la potencia de 10 3. No olvides dividir por 1000.

Conductividad térmica del oxígeno líquido en la línea de saturación.

La tabla muestra los valores del coeficiente de conductividad térmica del oxígeno líquido en la línea de saturación. La conductividad térmica se da en el rango de temperatura de 90 a 150 K. Cabe señalar que la conductividad térmica del oxígeno líquido disminuye al aumentar la temperatura.

Nota: ¡Ten cuidado! La conductividad térmica en la tabla se da a la potencia de 10 3. No olvides dividir por 1000.

Fuentes:
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