Compuesto · Óxidos no metálicos
Agua (H₂O)
También llamado óxido de dihidrógeno, óxido de hidrógeno
Elementos que lo forman
Datos de agua
- Fórmula química
- H₂O
- Masa molar
- 18,015 g/mol
- Punto de fusión
- 0 °C
- Punto de ebullición
- 100 °C
- Densidad
- 1,000 g/cm³ (a 4 °C); 0,997 g/cm³ (a 25 °C)
- Solubilidad en agua
- miscible consigo misma (disolvente universal)
- Aspecto
- líquido incoloro, inodoro e insípido
- pH típico
- 7,0 (neutro a 25 °C; agua pura)
- Número CAS
- 7732-18-5
- Peligrosidad (GHS)
- ninguna (sustancia inocua)
Estructura e identificadores de agua
- Nombre IUPAC (internacional)
- oxidane
- Número CAS
- 7732-18-5
- SMILES
- O
- InChIKey
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N
¿Qué es agua?
El agua, con fórmula H2O, es un compuesto esencial para la vida y se clasifica como un óxido no metálico. Es fundamental para procesos biológicos, industriales y domésticos. Su relevancia radica en su capacidad para disolver muchas sustancias, lo que la convierte en un solvente universal y en un medio vital para reacciones químicas.
Nombres y nomenclatura de agua
- Nomenclatura IUPAC
- óxido de dihidrógeno
- Sistemática
- monóxido de dihidrógeno
- Tradicional
- agua
- Nombre común
- agua
Estructura y enlace
La molécula de agua tiene enlaces covalentes entre el oxígeno y los dos átomos de hidrógeno. Su geometría es angular, con un ángulo de enlace de aproximadamente 104.5 grados. Es una molécula polar debido a la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno, lo que le confiere propiedades únicas como solvente.
Propiedades
Propiedades físicas
El agua es un líquido incoloro e inodoro a temperatura ambiente, con una densidad aproximada de 1 g/cm³. Su punto de fusión es 0 °C y su punto de ebullición es 100 °C a nivel del mar. Es completamente miscible en sí misma.
Propiedades químicas
El agua es un compuesto químicamente estable, pero puede reaccionar con metales alcalinos y algunos óxidos metálicos. Actúa como un ácido o una base en reacciones de neutralización. No es peligrosa químicamente en condiciones normales.
Cómo se obtiene
El agua se obtiene principalmente de fuentes naturales como ríos, lagos y acuíferos. Industrialmente, se puede producir mediante la reacción de combustión del hidrógeno con oxígeno: 2H2 + O2 → 2H2O. Este proceso se utiliza en la producción de agua ultrapura para aplicaciones específicas.
Reacciones principales de agua
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Electrólisis del agua
2 H₂O (l) → 2 H₂ (g) + O₂ (g)
Descomposición del agua mediante corriente eléctrica continua. Base del «hidrógeno verde» industrial cuando se hace con electricidad renovable.
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Autoionización del agua
2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻ (Kw = 10⁻¹⁴ a 25 °C)
Equilibrio que define el pH y origina los iones hidronio e hidróxido. Es la base de toda la química ácido-base en disolución acuosa.
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Hidrólisis de sales
NH₄Cl + H₂O ⇌ NH₃·H₂O + HCl
Las sales de ácido o base débil reaccionan con el agua modificando el pH. Es la razón por la que las disoluciones de cloruro amónico son ácidas.
Para qué sirve agua
Consumo humano
El agua es vital para el consumo humano, siendo esencial para la hidratación y el funcionamiento adecuado del organismo. Se utiliza en la preparación de alimentos y bebidas, y es fundamental en la higiene personal.
Industria química
En la industria química, el agua se utiliza como solvente y reactivo en numerosas reacciones. Es crucial en la producción de productos químicos, como ácidos y bases, y en procesos de síntesis.
Generación de energía
El agua se emplea en la generación de energía hidroeléctrica. En este proceso, el flujo de agua se utiliza para mover turbinas que generan electricidad, siendo una fuente de energía renovable y limpia.
Agricultura
El agua es esencial en la agricultura para el riego de cultivos. Su disponibilidad y gestión adecuada son cruciales para la producción agrícola y la seguridad alimentaria global.
Seguridad y manejo
El agua no presenta peligros significativos para la salud humana en condiciones normales de uso. No es tóxica, inflamable ni corrosiva. Sin embargo, es importante asegurar que el agua destinada al consumo humano esté libre de contaminantes y microorganismos patógenos.
Curiosidades
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El agua cubre aproximadamente el 71% de la superficie de la Tierra, y solo el 2.5% de esta es agua dulce, la cual es esencial para el consumo humano.
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El agua tiene una alta capacidad calorífica, lo que le permite absorber grandes cantidades de calor sin cambiar significativamente su temperatura.
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El hielo, la forma sólida del agua, es menos denso que su forma líquida, lo que permite que flote. Este fenómeno es crucial para la vida acuática en climas fríos.
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Errores frecuentes en exámenes (EBAU / ESO)
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⚠Decir que el agua es polar «porque tiene oxígeno».
El agua es polar por la geometría angular de la molécula (ángulo H-O-H = 104,5°) combinada con la diferencia de electronegatividad. Si fuera lineal como el CO₂, los dipolos se cancelarían y sería apolar. La polaridad real requiere ambas condiciones.
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⚠Confundir agua oxigenada (H₂O₂) con agua (H₂O).
El agua oxigenada es peróxido de hidrógeno (H₂O₂), un compuesto distinto del agua: tiene un oxígeno extra, el O está en estado −1 (peróxido), no −2, y es un oxidante moderado. El agua común es H₂O. La diferencia es química, no de pureza.
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⚠Asumir que el hielo y el agua líquida tienen la misma densidad.
El hielo es menos denso que el agua líquida (0,917 vs 1,000 g/cm³). Por eso flota. Es una anomalía única: la red cristalina del hielo deja huecos por los puentes de hidrógeno hexagonales. Esa propiedad es vital para la vida acuática en lagos congelados.
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⚠Decir que el pH del agua pura siempre es 7.
El pH neutro es 7 solo a 25 °C. La constante Kw del agua depende de la temperatura: a 60 °C, el agua pura tiene pH ≈ 6,5 (y sigue siendo neutra porque [H⁺]=[OH⁻]). Confundir neutralidad con pH = 7 es un error muy típico.