Grado 11
  1. Conceptos básicos de química  1.1. Importancia de la Química  1.2. Naturaleza y alcance de la química  1.3. leyes de la combinación química  1.3.1. Ley de conservación de la masa  1.3.2. La ley de las proporciones definidas  1.3.3. Ley de las proporciones múltiples  1.3.4. Ley de los volúmenes de gases  1.3.5. Ley de Avogadro  1.4. La teoría atómica de Dalton  1.5. Concepto de mol y masa molar  1.6. Composición porcentual  1.7. Fórmula empírica y molecular  1.8. Estequiometría y Cálculos Estequiométricos  1.9. Concepto de reactivo limitante
  2. Estructura del átomo  2.1. Descubrimiento del electrón, protón y neutrón  2.2. Modelo Atómico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. El modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecánico cuántico del átomo  2.4. Doble naturaleza de la materia y la radiación  2.5. El principio de incertidumbre de Heisenberg  2.6. Numeros cuánticos  2.7. Orbitales atómicos y sus formas  2.8. Configuración electrónica de los elementos  2.9. Aufbau principle  2.10. El principio de exclusión de Pauli  2.11. Regla de máxima multiplicidad de Hund  2.12. La hipótesis de De Broglie  2.13. Efecto fotoeléctrico
  3. Clasificación de elementos y periodicidad en propiedades  3.1. Desarrollo histórico de la tabla periódica  3.2. Ley Periódica Moderna y Tabla Periódica  3.3. Tendencias periódicas en propiedades  3.3.1. Radio Atómico e Iónico  3.3.2. Entalpía de ionización  3.3.3. Entalpía de ganancia de electrones  3.3.4. Electronegatividad  3.3.5. Valencia  3.3.6. Propiedades Metálicas y No Metálicas  3.3.7. Estados de oxidación  3.4. Propiedades Inusuales de los Primeros Elementos
  4. Enlace Químico y Estructura Molecular  4.1. Enfoque de Kossel-Lewis sobre el enlace químico  4.2. Enlace iónico o electrovalente  4.3. Enlace covalente y sus características  4.4. Parámetros de enlace  4.5. Teoría VSEPR  4.6. Teoría del enlace de valencia  4.7. Hibridación y sus tipos  4.8. Teoría del orbital molecular  4.8.1. Orden de enlace y estabilidad  4.9. Enlace de hidrógeno
  5. Estados de la materia  5.1. Fuerzas intermoleculares  5.2. Leyes de los gases  5.2.1. La ley de Boyle  5.2.2. La ley de Charles  5.2.3. La Ley de Avogadro  5.2.4. La ley de Dalton de las presiones parciales  5.2.5. La ley de difusión de Graham  5.3. Ecuación del Gas Ideal y Aplicaciones  5.4. Gases reales y desviaciones del comportamiento ideal  5.5. Teoría cinética molecular de los gases  5.6. Licuefacción de gases  5.7. Propiedades de los líquidos  5.8. Tensión superficial y viscosidad
  6. Thermodynamics  6.1. Sistema y entorno  6.2. Tipos de sistemas en termodinámica  6.3. Types of procedures  6.4. Primera ley de la termodinámica  6.5. Energía interna y entalpía  6.6. Capacidad calorífica y calor específico  6.7. La ley de Hess de la suma constante de calor  6.8. Entalpía de disociación de enlace  6.9. Entalpía de formación y combustión  6.10. Entalpía de disolución y neutralización  6.11. Espontaneidad y la segunda ley de la termodinámica  6.12. Energía libre de Gibbs y sus aplicaciones
  7. Equilibrio  7.1. El concepto de equilibrio  7.2. Constante de equilibrio y sus aplicaciones  7.3. El principio de Le Chatelier  7.4. Equilibrio iónico en soluciones  7.5. Teoría de Ácidos y Bases  7.5.1. Concepto de Arrhenius  7.5.2. Concepto de Bronsted-Lowry  7.5.3. Concepto de Lewis  7.6. Escala de pH y pOH  7.7. Common ion effect  7.8. Hidrólisis de sales  7.9. Sistemas tampón y su mecanismo de acción  7.10. Equilibrio de solubilidad de sales poco solubles
  8. Reacciones Redox  8.1. Oxidation and reduction concepts  8.2. Número de oxidación y sus aplicaciones  8.3. Reacciones Redox en términos de transferencia de electrones  8.4. Balanceando reacciones redox (métodos de número de oxidación y ion-electrón)  8.5. Tipos de reacciones redox  8.6. Celdas Electroquímicas y Reacciones Redox
  9. Hidrógeno  9.1. Posición del Hidrógeno en la Tabla Periódica  9.2. Isótopos de hidrógeno  9.3. Preparación de Hidrógeno  9.4. Propiedades del Hidrógeno  9.5. Hidruros y su clasificación  9.6. Agua y agua pesada  9.7. El peróxido de hidrógeno y sus propiedades  9.8. Usos del hidrógeno y sus compuestos
  10. Elementos del bloque s (metales alcalinos y alcalinotérreos)  10.1. Elementos del Grupo 1 - Propiedades y Tendencias  10.2. Elementos del Grupo 2 - Propiedades y Tendencias  10.3. Propiedades inusuales del litio y berilio  10.4. Compuestos importantes del sodio y sus usos  10.5. Compuestos importantes de magnesio y calcio
  11. Algunos elementos del bloque p  11.1. Introducción General a los Elementos del Bloque p  11.2. Elementos del Grupo 13  11.2.1. Boro y sus compuestos  11.3. Elementos del Grupo 14  11.3.1. El carbono y sus alótropos  11.3.2. Compuestos Importantes de Carbono y Silicio
  12. Química Orgánica - Algunos Principios y Técnicas Básicas  12.1. Clasificación y Nomenclatura de Compuestos Orgánicos  12.2. Representación estructural de compuestos orgánicos  12.3. Clasificación de reacciones orgánicas  12.4. Efectos Electrónicos en Química Orgánica  12.4.1. Efecto inductivo  12.4.2. Efecto de resonancia  12.4.3. Hiperconjugación  12.5. Mecanismo de reacción y especies intermedias  12.6. Purificación y análisis cualitativo de compuestos orgánicos
  13. Hidrocarburos  13.1. Hidrocarburos  13.1.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2. Alqueno  13.2.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2.2. Reacciones de adición electrofílica  13.3. Alquinos  13.3.1. Preparación y Propiedades de Los Alquinos  13.4. Hidrocarburos aromáticos  13.4.1. Estructura y propiedades del benceno  13.4.2. Reacciones de sustitución electrofílica del benceno
  14. Química Ambiental  14.1. Contaminación Ambiental  14.2. Contaminación atmosférica y el efecto invernadero  14.3. Contaminación del agua y métodos de tratamiento  14.4. Contaminación del suelo y sus efectos  14.5. Residuos industriales y su tratamiento  14.6. Estrategias para el control de la contaminación

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Agua y agua pesada


Como sabemos, el agua es una de las sustancias más importantes en la Tierra y vital para la vida. Es un compuesto simple formado por hidrógeno y oxígeno, representado químicamente como H2O. Esto significa que cada molécula de agua contiene dos átomos de hidrógeno covalentemente enlazados a un átomo de oxígeno. Estas moléculas tienen una forma curva, lo cual es importante para las propiedades únicas del agua.

Composición del agua

Una molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Una molécula de agua puede visualizarse así:

Hey H H

El átomo de oxígeno es más electronegativo que el átomo de hidrógeno, lo que significa que atrae con mayor fuerza a los electrones compartidos. Esto resulta en que el oxígeno tenga una carga parcial negativa y el hidrógeno tenga una carga parcial positiva, convirtiendo al agua en una molécula polar.

Propiedades del agua

Debido a su polaridad y enlaces de hidrógeno, el agua tiene varias propiedades únicas:

  • Cohesión y adhesión: Las moléculas de agua se adhieren entre sí (cohesión) y a otras superficies (adhesión).
  • Alta capacidad calorífica: El agua puede absorber mucho calor antes de convertirse en demasiado caliente, por lo cual es un buen amortiguador de temperatura.
  • Tensión superficial: Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de agua son responsables de su alta tensión superficial.
  • Propiedades disolventes: El agua es conocida como el "disolvente universal" porque disuelve más sustancias que cualquier otro líquido.

¿Qué es el agua pesada?

El agua pesada es químicamente igual que el agua normal, pero hay una diferencia clave. Los átomos de hidrógeno en el agua pesada son reemplazados por deuterio, un isótopo del hidrógeno. El deuterio tiene un neutrón en su núcleo junto con un protón, dándole un peso atómico mayor que el hidrógeno normal.

Fórmula química del agua pesada

La fórmula química del agua pesada es D2O donde "D" significa deuterio. La molécula de agua pesada se ve así:

Hey D D

El óxido de deuterio (D2O) se usa como moderador de neutrones y refrigerante en reactores nucleares porque reduce la velocidad de los neutrones lo suficiente para mantener la reacción en cadena.

Propiedades del agua pesada

Aunque químicamente idéntica al agua común, el agua pesada exhibe algunas propiedades físicas diferentes:

  • Mayor densidad: El agua pesada es aproximadamente un 11% más densa que el agua normal, lo que la hace físicamente detectable.
  • Diferentes puntos de ebullición y congelación: El agua pesada tiene un punto de ebullición más alto (101.4°C) y un punto de congelación (3.8°C) más alto que el agua normal.

Comparación entre el agua y el agua pesada

La siguiente tabla muestra algunas de las diferencias principales entre el agua normal y el agua pesada:

Propiedad Agua normal (H2O) Agua pesada (D2O)
Composición Enlace covalente entre los átomos de hidrógeno y oxígeno Enlace covalente entre los átomos de deuterio y oxígeno
Peso molecular Más ligero (18 unidades de masa atómica) Pesado (20 unidades de masa atómica)
Punto de ebullición 100 °C (212 °F) 101.4 °C (214.5 °F)
Punto de congelación 0 °C (32 °F) 3.8 °C (38.8 °F)
Densidad 1 g/cm3 1.11 g/cm3

Usos del agua pesada

El agua pesada se utiliza principalmente en reactores nucleares. La presencia de óxido de deuterio es importante en ciertos tipos de reactores llamados "reactores de agua pesada". La producción internacional de agua pesada es vital para la tecnología nuclear. Veamos algunos usos típicos:

  • Moderador de neutrones: El agua pesada reduce la velocidad de los neutrones para que puedan fisurar eficazmente el uranio-235 o el plutonio-239 en los reactores.
  • Estudios del efecto isotópico: Dado que el deuterio es un isótopo del hidrógeno, puede usarse para estudiar mecanismos de reacción en química mediante análisis del efecto isotópico.

¿Cómo separar el agua pesada del agua normal?

Aunque ambas se ven casi igual, hay algunas maneras de diferenciar el agua pesada del agua normal:

  • Espectrometría de masas: Analizar la masa de átomos o moléculas para identificar la composición isotópica.
  • Medición de densidad: La mayor densidad del agua pesada puede usarse para distinguirla del agua normal en el laboratorio.
  • Puntos de congelación y ebullición: Registra los puntos de congelación y ebullición; el agua pesada se congela más rápidamente y hierve más rápidamente que el agua normal.

Presencia ambiental del agua pesada

El agua pesada se encuentra naturalmente en cantidades muy pequeñas en el agua ordinaria. Su concentración es aproximadamente 1 parte en 3200 de agua líquida. No hay efectos ambientales o de salud significativos asociados con diferencias isotópicas en pequeñas cantidades, pero las grandes concentraciones, como se usan en procesos industriales, deben manejarse con cuidado.

Conclusión

El agua, en sus diversas formas - normal y pesada - es un compuesto fundamental esencial para la vida y los procesos tecnológicos modernos. Si bien ambos comparten propiedades químicas similares, las diferencias en sus propiedades físicas, como la densidad y el punto de ebullición, brindan oportunidades únicas para la exploración científica y aplicaciones industriales.


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