Fenomenos Fisicos y Quimicos

7/15/2019 Fenomenos Fisicos y Quimicos

http://slidepdf.com/reader/full/fenomenos-fisicos-y-quimicos-56328080577f0 1/60

0

CURSO : ECOSISTEMA III

ESPECIALIDAD : EDUCACIÓN INICIAL

CICLO : IV “B”

PROFESOR : WILSON ZÚÑIGA PEZANTES

I NTEGRANTES : MELI PINTADO GONZAGA

JELEN MARTINEZ CHASQUERO

MARIA ELIZABETH PINTADO RAMIREZ

ODALIS QUINDE GARCÍA



1

A nuestra familia en general, porque nos han

brindado su apoyo incondicional y por

compartir con nosotros buenos y malos

momentos.

Las autoras.



2

ÍNDICE

DEDICATORIA ........................................................................................................ I

ÍNDICE .................................................................................................................... IIINTRODUCCIÓN .................................................................................................. IV

OBJETIVOS ........................................................................................................... V

CAPÍTULO I

FENÓMENOS FÍSICOS

1.1. ¿QUÉ ES UN FENÓMENO FÍSICO? ......................................................... 7

1.2. LA MATERIA .............................................................................................. 7

1.3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LA MATERIA ............................................... 8

1.4. LA MATERIA ESTÁ EN TODAS PARTES ............................................... 10

1.5. CAMBIOS FÍSICOS DE LA MATERIA ...................................................... 10

1.5.1. CAMBIOS PROGRESIVOS ......................................................... 11

1.5.2. CAMBIOS REGRESIVOS ............................................................ 12

1.5.3. CAMBIO DE VOLUMEN .............................................................. 13

1.6. EJEMPLOS DE FENÓMENOS FÍSICOS ................................................. 15

CAPÍTULO II

FENÓMENOS QUÍMICOS

2.1. FENÓMENO QUÍMICO ............................................................................ 18

2.2. TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS ...................................................... 18

2.2.1. REACCIONES DE LA QUÍMICA INORGÁNICA ......................... 192.2.2. REACCIONES DE LA QUÍMICA ORGÁNICA .............................. 19

2.3. PROPIEDADES QUÍMICAS DE LA MATERIA ......................................... 19

2.4. CAMBIOS QUÍMICOS DE LA MATERIA .................................................. 20

2.4.1. LA COMBUSTIÓN ....................................................................... 21

2.4.2. REACCIONES QUÍMICAS EN GENERAL .................................. 21

2.4.3. LAS REACCIONES QUÍMICAS EN LA INDUSTRIA ................... 21

2.4.4. REACCIONES QUÍMICAS DE LA VIDA ...................................... 21



3

2.5. ¿CÓMO SABEMOS QUE SE HA REALIZADO UNA REACCIÓN

QUÍMICA? ................................................................................................ 22

2.6. ¿CÓMO SE REPRESENTAN LAS REACCIONES QUÍMICAS? .............. 22

2.7. EJEMPLOS DE FENÓMENOS QUÍMICOS ............................................. 23

CAPÍTULO III

FUNCIÓN OSMOSIS, TENSIÓN SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD

3.1. FUNCION OSMOSIS ................................................................................ 26

3.1.1. MECANISMO OSMÓTICO .......................................................... 26

3.1.2. ÓSMOSIS INVERSA.................................................................... 29

3.1.3. APLICACIONES DE LA ÓSMOSIS.............................................. 29

3.2. TENSIÓN SUPERFICIAL ......................................................................... 38

3.2.1. ¿QUÉ ES LA TENSIÓN SUPERFICIAL? ..................................... 38

3.2.2. CAUSA DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL .................................... 40

3.2.3. PROPIEDADES DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL ...................... 41

3.2.4. COHESIÓN Y ADHESIÓN ........................................................... 43

3.2.5. EJEMPLOS DE TENSIÓN SUPERFICIAL ................................... 433.3. CAPILARIDAD .......................................................................................... 45

3.3.1. ¿QUÉ ES LA CAPILARIDAD? ..................................................... 45

3.3.2. TUBO CAPILAR .......................................................................... 46

CONCLUSIONES ................................................................................................. 48

SUGERENCIAS .................................................................................................... 49

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 50

ANEXOS ............................................................................................................... 52



4

INTRODUCCIÓN

Todo lo que nos rodea sufre continuamente cambios y transformaciones.

Algunos cambios son rápidos y otros tan lentos que apenas si los apreciamos;

estos cambios o transformaciones que sufre la materia, se denominan

fenómenos. Definimos fenómeno a toda transformación que sufre la materia. Los

fenómenos que sufre la materia se pueden clasificar en físicos y químicos.

Fenómeno Físico Son todos aquellos cambios que sufre la materia sin

afectar su estructura interna. Fenómeno Químico Son todos aquellos cambios que

sufre la materia afectando su estructura interna, es decir no se conserva la

sustancia original.

El presente trabajo monográfico consta de tres capítulos, en el primero

haremos referencia a los fenómenos físicos; en el segundo, a los fenómenos

químicos, y, en el tercer capítulo hablaremos sobre la función ósmosis, tensión

superficial y la capilaridad.



5

OBJETIVOS

Conocer el concepto de fenómeno físico y químico.

Aprender a diferenciar los fenómenos físicos y químicos de la materia.

Conocer lo significa y la importancia que tiene en los cuerpos, la función

ósmosis, tensión superficial y capilaridad.

Demostrar a través de experimentos sencillos los fenómenos físicos y

químicos.



6

CAPÍTULO I

FENÓMENOS FÍSICOS



7

1.1. ¿QUÉ ES UN FENÓMENO FÍSICO?1

La caída de un cuerpo, la combustión de la madera, la ebullición del agua,

la reacción entre un ácido y una base, las oscilaciones del péndulo, la fusión de la

parafina, la solidificación del agua, la sublimación del yodo, son, en ciencia,

fenómenos.2

Fenómeno es todo cambio que en sus propiedades o en sus relaciones

presentan los cuerpos.

Un fenómeno físico, es una modificación en un cuerpo que no afecta a la

naturaleza de la materia de que está constituido. Así cortar un papel con unas

tijeras, estirar una goma son simples cambios físicos como lo es también un

cambio de estado sea fundir hielo. Puede darse un cambio en la forma del cuerpo

al estirarse, romperse o como en la plastilina cambiar de forma pero la sustancia

permanece en el fondo como al principio pues seguimos teniendo plastilina.

Estos fenómenos desaparecen al cesar la causa que los origina, en su

mayoría son fenómenos reversibles.

Otros fenómenos físicos son el desplazamiento de un vehículo, el paso de

la electricidad por los cables, la dilatación de un cuerpo al ser calentado, el paso

de la luz a través de los cristales de una ventana o de una lente, etcétera.

1.2. LA MATERIA

También decimos que la materia es todo aquello que ocupa un lugar en el

espacio. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos

palpables o detectables por medios físicos. Una silla, por ejemplo, ocupa un sitio

1

J. MARTÍNEZ TORREGROSA Y OTROS 9 AUTORES (1999), La estructura de todas las cosas. Física y químicade 2º ESO, Aguaclara, Alicante.2

FERNÁNDEZ SERVENTI Héctor. "Química general e inorgánica". Losada S. A., Buenos Aires.



8

en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc. Para que otro

objeto pueda ocupar el lugar de la silla; lógicamente, debemos cambiarla de sitio.

Y… ¿qué forma la materia?...pues los átomos. Tomemos por ejemplo una

pared; está formada por bloques, los bloques están formados por arena, cemento

y piedras pequeñas. Si nos fijamos en un granito de arena, este se compone de

otras partículas minúsculas llamadas moléculas que están formadas por grupos

de átomos.

La fuerza entre los átomos es la razón por la cual el agua cambia de

estado. Si la fuerza entre sus átomos es grande, el agua es sólida como el hielo.

Si la fuerza entre sus átomos es débil, el agua se convierte en vapor.

Cuando un átomo se rompe o se divide, produce muchísimo calor y luz.

La energía atómica.

1.3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LA MATERIA3

Color. Es la percepción visual que es captada por la retina del ojo. El

color es la impresión producida al introducir los rayos luminosos que

reflejan los cuerpos por la retina del ojo.

Olor. Es una propiedad de la materia y es la sensación resultante de la

recepción de un estímulo por el sistema sensorial olfativo. El olor es el

objeto de percepción del sentido del olfato.

Sabor. Es una sensación que nos produce gusto al contacto con un

alimento.

3http://quimicabloggers.blogspot.com/2009/08/propiedades-fisicas-y-quimicas-de-la.html



9

Ductibilidad. Es la propiedad que tienen algunos materiales que atreves

de fuerza pueden deformarse sin llegar a romperse.

Tenacidad. Es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar

la rotura por acumulación de dislocaciones.

Fusibilidad. Es la propiedad que tienen los metales de pasar de un

estado sólido al líquido y viceversa, mediante cambios adecuados de

temperatura.

Dureza. Es la resistencia que oponen los cuerpos al dejarse penetrar por

otro.

Elasticidad. Es la propiedad que tienen los metales para deformarse y

regresar a su estado normal.

Maleabilidad. Es la propiedad que tienen los materiales de que se

puedan manejar con facilidad sin que se rompan.

Densidad. Es la cantidad de masa que contiene un volumen.

Punto de fusión. Es el proceso por el cual una sustancia sufre un cambio

gracias a la temperatura la cual el estado sólido al calentarse pasa al

estado líquido.

Punto de ebullición. Es el proceso mediante un estado líquido pasa a ser

gaseoso y se realiza cuando la temperatura del líquido es igual al punto

de ebullición del mismo en cualquier punto del líquido.

Peso específico. Es el peso cualquiera de una sustancia y se define

como su peso por unidad de volumen



10

Conductividad eléctrica. Capacidad de un cuerpo para conducir energía

a través de sí.

Conductividad térmica. Es la capacidad que tiene un material de

conducir calor.

1.4. LA MATERIA ESTÁ EN TODAS PARTES4

Todo lo que vemos y tocamos es materia. Nuestros cuerpos están hechos

de materia, el agua que tomamos está hecha de materia, como lo está el aire que

nos rodea. (Hay muy poco de lo que podamos ver y sentir que no sea materia.) A

veces podemos ver la materia y sentirla, pero a veces no. Aún si no podemos

verla, o sentirla, como el aire, todavía es materia. La materia existe como sólido,

líquido o gas.

¿Cómo se puede describir un sólido? (es duro; está pesado; no se puede ver a

través de ello; no se puede pasar a través de ello; se le puede ver y sentir; tiene

una forma específica)

¿Cómo se puede describir un líquido? (Se le tiene que poner en algo; no tiene

forma específica; toma la forma de su receptáculo).

¿Cómo podemos describir un gas? (va por todas partes; no tiene forma; no se

queda en un receptáculo descubierto; toma la forma de su receptáculo; a veces

no se le puede ver; va por todas partes del cuarto).

1.5. CAMBIOS FÍSICOS DE LA MATERIA5

Todos los días ocurren cambios en la materia que nos rodea. Algunos

hacen cambiar el aspecto, la forma, el estado. A estos cambios los llamaremos

4L. CALATAYUD, J. HERNÁNDEZ, J. PAYÁ, A. VILCHES (2003), Química 2º Bto, Rialla-Octaedro, Valencia5

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/MateriaCambiosFisicos.htm



11

cambios físicos de la materia. Entre los cambios físicos más importantes tenemos

los cambios de estado, que son aquellos que se producen por acción del calor.

Podemos distinguir dos tipos de cambios de estado según sea la

influencia del calor: cambios progresivos y cambios regresivos. Cambios

progresivos son los que se producen al aplicar calor. Estos son: sublimación

progresiva, fusión y evaporación.

1.5.1. CAMBIOS PROGRESIVOS

1.5.1.1. SUBLIMACIÓN PROGRESIVA

Es la transformación directa, sin pasar por otro estado

intermedio, de una materia en estado sólido a estado gaseoso al aplicarle calor.

Ejemplo: Hielo (agua en estado sólido) + temperatura = vapor (agua en estado

gaseoso)

1.5.1.2. FUSIÓN

Es la transformación de un sólido en líquido al aplicarle

calor.

Es importante hacer la diferencia con el punto de fusión, que es la

temperatura a la cual ocurre la fusión. Esta temperatura es específica para cada

sustancia que se funde. Ejemplos:

Cobre sólido + temperatura = cobre líquido.

Cubo de hielo (sólido) + temperatura = agua (líquida).

El calor acelera el movimiento de las partículas del hielo, se derrite y se

convierte en Evaporación.



12

Es la transformación de las partículas de superficie de un líquido, en gas,

por la acción del calor.

Este cambio ocurre en forma normal, a temperatura ambiente, en algunas

sustancias líquidas como agua, alcohol y otras.

Ejemplo. Cuando te lavas las manos y las pones bajo la máquina que tira aire

caliente, éstas se secan. Sin embargo si le aplicamos mayor temperatura la

evaporación se transforma en ebullición. agua líquida.

1.5.1.3. EBULLICIÓN

Es la transformación de todas las partículas del líquido

en gas por la acción del calor aplicado.

En este caso también hay una temperatura especial para cada sustancia

a la cual se produce la ebullición y la conocemos como punto de ebullición.

Ejemplos: El agua tiene su punto de ebullición a los 100º C, alcohol a los 78º C.

(el término hervir es una forma común de referirse a la ebullición).

1.5.2. CAMBIOS REGRESIVOS

Estos cambios se producen por el enfriamiento de los cuerpos y también

distinguimos tres tipos que son: sublimación regresiva, solidificación,

condensación.

1.5.2.1. SUBLIMACIÓN REGRESIVA

Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a

estado sólido, sin pasar por el estado líquido.



13

1.5.2.2. SOLIDIFICACIÓN

Es el paso de una sustancia en estado líquido a sólido.

Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con

agua, o los típicos cubitos de hielo.

1.5.2.3. CONDENSACIÓN

Es el cambio de estado de una sustancia en estado

gaseoso a estado líquido.

Ejemplo: El vapor de agua al chocar con una superficie fría, se transforma en

líquido. En invierno los vidrios de los micros se empañan y luego le corren

"gotitas"; es el vapor de agua que se ha condensado. En el baño de la casa

cuando nos duchamos con agua muy caliente y se empaña el espejo, luego le

corren las "gotitas " de agua.

Ejemplos

"El roce de los esquíes produce fusión de la nieve, formando una capa de agua

que favorece el deslizamiento"

"Si el agua no se evaporara, no tendríamos lluvias".

"Los distintos subproductos que se obtienen del petróleo, se logran gracias a la

separación de ellos mediante el punto de ebullición."

1.5.3. CAMBIO DE VOLUMEN

¿Por qué será que en las calles hay una franja más oscura en el

pavimento, cada cierto trecho? ¿Por qué los rieles de la línea de tren tienen una

pequeña separación?



14

Los cambios de volumen se refieren a los cambios que sufre la materia en

relación al espacio que ocupan.

Por ejemplo, un cuerpo aumenta su volumen si aumenta el espacio que

ocupa y, por el contrario, si reduce su volumen significa que disminuye el espacio

que ocupa. Los cambios de volumen son dos: contracción y dilatación.

1.5.3.1. CONTRACCIÓN

Es la disminución de volumen que sufre un cuerpo al

enfriarse.

Por ejemplo, los zapatos te quedan más "sueltos " en invierno; al poner un globo

inflado en un tiesto con agua fría disminuye su tamaño.

La contracción se entiende porque al enfriarse los cuerpos, las partículas están

más cercanas unas de otras, disminuye su movimiento y como consecuencia

disminuye su volumen.

¿Qué ocurre cuando pones un termómetro en agua con hielo?

1.5.3.2. DILATACIÓN

Es el aumento de volumen que experimentan los cuerpos al contacto con

la temperatura.

Por ejemplo, el Mercurio del termómetro se dilata con facilidad y por eso

es capaz subir por un capilar pequeño e indicar el alza de temperatura.

Este fenómeno no afecta sólo a los líquidos o sólidos también a los gases.

Al recibir un aumento de calor, las partículas se separan entre sí, permitiendo que

el gas se torne más liviano y se eleve. Ejemplo de esto es lo que hace posible que

los "globos aerostáticos" se puedan elevar y desplazar.



15

Pero toda regla tiene su excepción y es el agua en este caso quién

confirma la regla, porque al calentarse entre los 0º C y los 4º C, se contrae y al

enfriarse se dilata. Se conoce este fenómeno como la dilatación anómala del

agua.

1.6. EJEMPLOS DE FENÓMENOS FÍSICOS6

Evaporación del agua de mar (ebullición).

Disolución de azúcar en agua.

Sublimación de la naftalina.

Separación de la sal (NaCl) del agua de mar.

Fundición del hierro.

Ruptura de un vaso de vidrio.

La luz del sol pasa a través de las gotas de agua dispersas en el aire

y forma un arcoíris: Dispersión de la luz.

Congelamiento del agua.

El aceite flotando en agua.

Doblar un clavo de acero.

Dilatación de una bola de acero al calentarlo.

Alargamiento de un resorte o cuerpo elástico.

Conducción del calor.

la acidulación de los alimentos.

Formación de las nubes.

Rotación de la tierra.

La cristalización del yodo.

6http://www.fullquimica.com/2011/08/ejemplos-de-fenomenos-fisicos-y.html



16

Formación del arco iris.

Cortar leña.

Hervir leche.

Reflejar la luz con un espejo.

Disolver tinta en agua.

Pintar la casa.



17

CAPÍTULO II

FENÓMENOS QUÍMICOS



18

2.1. FENÓMENO QUÍMICO

Son los cambios que presentan las sustancias cuando, al reaccionar unas

con otras, pierden sus caracter í sticas originales y dan lugar a otra sustancia, con

propiedades diferentes.

Una reacción química, cambio químico o fenómeno químico, es todo

proceso termodinámico en el cual una o más sustancias (llamadas reactantes),

por efecto de un factor energético, se transforman, cambiando su estructura

molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias

pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la

formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el

hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se

convierte en óxido de magnesio, como un ejemplo de reacción inducida.

A la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones

químicas.

Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen

de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un

estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según

cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en

cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes

conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga

eléctrica y la masa total.

2.2. TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS7

7http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica#Reacciones_de_la_qu.C3.ADmica_inorg.C3.A1nica



19

2.2.1. REACCIONES DE LA QUÍMICA INORGÁNICA

Desde un punto de vista de la química inorgánica se pueden

postular dos grandes modelos para las reacciones químicas de los compuestos

inorgánicos: reacciones ácido-base o de neutralización (sin cambios en los

estados de oxidación) y reacciones redox (con cambios en los estados de

oxidación).

2.2.2. REACCIONES DE LA QUÍMICA ORGÁNICA

Respecto a las reacciones de la química orgánica, nos referimos a

ellas teniendo como base a diferentes tipos de compuestos como alcanos,

alquenos, alquinos, alcoholes, aldehídos, cetonas, etc. que encuentran su

clasificación y reactividad o propiedades químicas en el grupo funcional que

contienen y este último será el responsable de los cambios en la estructura y

composición de la materia. Entre los grupos funcionales más importantes tenemosa los dobles y triples enlaces y a los grupos hidroxilo, carbonilo y nitro.

2.3. PROPIEDADES QUÍMICAS DE LA MATERIA8

Son aquellas en las que la sustancia se transforma en otras. Debido a que

los átomos que componen las moléculas se separan formando nuevas.

Reactividad química. Es la capacidad de reacción química que presenta

ante otros reactivos.

Combustión. Es una reacción química en la que un elemento

(combustible) se combina con otro (comburente, generalmente oxígeno

en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor.

8http://quimicabloggers.blogspot.com/2009/08/propiedades-fisicas-y-quimicas-de-la.html



20

Oxidación. Es una reacción química donde un metal o un no metal ceden

electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación.

Reducción. Es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana

electrones.

2.4. CAMBIOS QUÍMICOS DE LA MATERIA9

Los cambios químicos también se conocen como reacciones químicas,

estas reacciones son habituales en nuestra vida diaria.

Los cambios químicos son aquellas materias se trasforman en otras

diferentes, los cambios químicos son aquellos que si modifican la estructura.

Veamos ejemplos:

Si se quema madera, ésta se transforma en ceniza y en humo.

Si dejamos un objeto de hierro a la intemperie, se va transformando en

óxido de hierro.

Otros ejemplos:

La digestión de los alimentos, la respiración ( ingresa oxígeno a nuestros

pulmones y se libera dióxido de carbono).

La combustión de gasolina.

La fotosíntesis

La descomposición de los alimentos

La fermentación (a partir de azucares y por la acción de enzimas

obtenemos alcohol).

La cocción de alimentos

9http://materiayenergia.webnode.es/cambios-quimicos/



21

A la representación de reacciones se les llama ecuaciones químicas.

2.4.1. LA COMBUSTIÓN

La combustión es una reacción química en la cual generalmente

se genera gran cantidad de luz y calor.

Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales orgánicos que

contienen carbono e hidrogeno.

2.4.2. REACCIONES QUÍMICAS EN GENERAL

Una reacción química o cambio químico es todo proceso químico

en el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, por efecto de un factor

energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas

sustancias pueden ser elementos o compuestos

2.4.3. LAS REACCIONES QUÍMICAS EN LA INDUSTRIA

Existen muchas industrias en las que se realizan reacciones

químicas.

Las materias primas se trasforman en otras sustancias diferentes y útiles,

como plásticos, detergentes. La industria química da muchos trabajos y nos

facilita la vida diaria. Sin embargo puede ser muy contaminante, por eso estas

empresas deben tener extremadas medidas de precaución.

2.4.4. REACCIONES QUÍMICAS DE LA VIDA

En el interior de los seres vivos ocurren multitud de reacciones

químicas. La más importante es la Fotosíntesis: Mediante esta reacción, las

plantas obtienen sus alimentos a partir de: agua, dióxido de carbono y sales



22

minerales. Para ello emplean la energía de la luz y una sustancia verde llamada,

clorofila.

2.5. ¿CÓMO SABEMOS QUE SE HA REALIZADO UNA REACCIÓN

QUÍMICA?

Cuando se produce una reacción química suelen producirse algunos

indicios típicos:

Cambio de coloración: Indica la aparición de una o de varias sustancias

nuevas distintas a las iniciales.

Aparición de sedimento o precipitado: Es señal de que una o algunas

de las sustancias nuevas formadas son insolubles.

Desprendimiento de gas: Como resultado de la reacción aparece una

nueva sustancia que se presenta en estado gaseoso a temperatura

ambiente.

Absorción o liberación de calor: Los cambios espontáneos de

temperatura de la mezcla revelan que se está produciendo una reacción.

Cambios en otras propiedades: La acidez, el olor, la aparición de

propiedades ópticas frente a la luz, propiedades magnéticas o eléctricas,

etc.

2.6. ¿CÓMO SE REPRESENTAN LAS REACCIONES QUÍMICAS?

Una reacción química es un proceso en que, a partir de unas sustancias

iniciales, llamadas reactivos, se obtienen unas sustancias finales distintas,

llamadas productos.



23

Reactivos: Son las sustancias iniciales que, una vez mezcladas,

reaccionan químicamente.

Productos: Son las sustancias nuevas que se forman como resultado de

la reacción química entre los reactivos.

Las reacciones químicas se escriben mediante ecuaciones químicas: a la

izquierda se escriben los reactivos que se mezclan, separados por signos de

sumar (+) y, a la derecha, los productos que se obtienen, separados también por

signos de sumar (+). Entre reactivos y productos se coloca una flecha, que indica

el sentido de la reacción.

REACTIVOS → PRODUCTOS

2.7. EJEMPLOS DE FENÓMENOS QUÍMICOS10

Fermentación de la glucosa (C6H12O6).

Oxidación del hierro.

Respiración.

Crecimiento de una planta.

Oscurecimiento de la plata en presencia de O2.

Encender un fosforo.

Digestión de los alimentos. Conversión del vino en vinagre.

Grabación del negativo de una fotografía.

Leche convertida en cuajo.

Formación de petróleo a través de millones de años.

Combustión de la madera.

10http://www.fullquimica.com/2011/08/ejemplos-de-fenomenos-fisicos-y.html



24

Hornear un pastel.

Corrosión de los metales.

La fotosíntesis.

Encender el motor del auto.

Una vela encendida.

Empañamiento de la plata.

Revelado de una foto.



25

CAPÍTULO III

FUNCIÓN OSMOSIS, TENSIÓN SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD



26

3.1. FUNCION ÓSMOSIS11

La ósmosis es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un

solvente a través de una membrana semipermeable. Tal comportamiento supone

una difusión simple a través de la membrana, sin "gasto de energía". La ósmosis

del agua es un fenómeno biológico importante para el metabolismo celular de los

seres vivos.

3.1.1. MECANISMO OSMÓTICO

Se denomina membrana semipermeable a la que contiene poros

o agujeros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los

poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las

grandes, normalmente del tamaño de micras. Por ejemplo, deja pasar las

moléculas de agua, que son pequeñas, pero no las de azúcar, que son más

grandes.

Si una membrana como la descrita separa un líquido en dos particiones,

una de agua pura y otra de agua con azúcar, suceden varias cosas, explicadas a

fines del siglo XIX por Van 't Hoff y Gibbs empleando conceptos de potencial

electroquímico y difusión simple, entendiendo que este último fenómeno implica

no sólo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea

distribución de las mismas y esto ocurre cuando las partículas que vienen se

equiparan con las que aleatoriamente van, sino el equilibrio de los potenciales

químicos de ambas particiones. Los potenciales químicos de los componentes de

una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes

11 Brown T., LeMay Jr., Bursten B., Química. La ciencia central. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana SA.

1998. Séptima edición



27

cuando no están ligados en la solución. Este desequilibrio, que está en relación

directa con la osmolaridad de la solución, genera un flujo de partículas solventes

hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica

mensurable en términos de presión atmosférica, por ejemplo: "existe una presión

osmótica de 50 atmósferas entre agua desalinizada y agua de mar". El solvente

fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión

hidrostática equilibre la presión osmótica.

El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de bajaconcentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de

moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.

Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin

azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja

concentración a la de alta concentración.

Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la

disolución de menor concentración, disolución hipotónica, a la de mayor

concentración, disolución hipertónica. Cuando el trasvase de agua iguala las dos

concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas.

En los seres vivos, este movimiento del agua a través de la membrana

celular puede producir que algunas células se arruguen por una pérdida excesiva

de agua, o bien que se hinchen, posiblemente hasta reventar, por un aumento

también excesivo en el contenido celular de agua. Para evitar estas dos

situaciones, de consecuencias desastrosas para las células, estas poseen

mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que

requiere gasto de energía.



28

3.1.1.1. FUNDAMENTO FÍSICO

En un sistema binario no reaccionante, en que los

componentes no acarrean carga eléctrica y existe una temperatura uniforme e

igual para dos reservorios, se tiene que la producción de entropía es la

combinación lineal de productos entre flujos y fuerzas del sistema:

Donde los flujos son simplemente el flujo de difusión relativo del compuesto 1 y el

flujo relativo de velocidades de los componentes:

Las fuerzas termodinámicas son diferencias entre magnitudes intensivas entre los

dos reservorios: potencial químico y presión

Las leyes fenomenológicas son:

De lo que se deduce, para una situación estacionaria ( ) que una diferencia

de concentraciones en los depósitos provoca una diferencia de presiones yviceversa. Son los fenómenos de osmosis y osmosis inversa, dados por la

relación:

A la diferencia de presiones que provoca una determinada diferencia

de concentración se denomina presión osmótica.

https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica

https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

https://es.wikipedia.org/wiki/Difusi%C3%B3n_(f%C3%ADsica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

https://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_qu%C3%ADmico

https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Leyes_fenomenol%C3%B3gicas&action=edit&redlink=1

https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_osm%C3%B3tica



https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Leyes_fenomenol%C3%B3gicas&action=edit&redlink=1

https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_qu%C3%ADmico

https://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

https://es.wikipedia.org/wiki/Difusi%C3%B3n_(f%C3%ADsica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica



29

3.1.2. OSMOSIS INVERSA

Lo descrito hasta ahora es lo que ocurre en situaciones normales,

en las que los dos lados de la membrana están a la misma presión; si se aumenta

la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase

desde el lado de alta concentración de sales al de baja concentración.

Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso

se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través

de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de

alta concentración pasa a la de baja concentración.

Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar

presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal.

Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa, y puede llegar a ser

potable.

3.1.3. APLICACIONES DE LA ÓSMOSIS

La mayoría de las aplicaciones12 de la ósmosis vienen de la

capacidad de separar solutos en disolución de forma activa mediante ósmosis

inversa utilizando membranas semipermeables.

3.1.3.1. DESALINIZACIÓN

Mediante este procedimiento es posible obtener agua

desalinizada (menos de 5.000 micro siemens/cm de conductividad eléctrica)

partiendo de una fuente de agua salobre, agua de mar, que en condiciones

normales puede tener entre 20.000 y 55.000 microsiemens/cm de conductividad.

12 Alvarez, Alberto, Ósmosis inversa. Fundamentos, tecnología y aplicaciones, Aravaca, Antonio GarcíaBrage, 1999.



30

La medida de la conductividad del agua da una indicación de la cantidad

de sales disueltas que contiene, dado que el agua pura no es un buen conductor

de la electricidad (su potencial de disociación es menor de 0.00001).

La ósmosis inversa o reversa (RO) se ha convertido hoy en día en uno de

los sistemas más eficientes para desalinizar y potabilizar el agua, siendo usada en

barcos, aviones, industrias, hospitales y domicilios.

Mediante ósmosis inversa se consigue que el agua bruta que llega a la

desaladora se convierta por un lado en un 40% de agua producto y un 55-60% de

agua salobre.

3.1.3.2. DESCONTAMINACIÓN Y TRATAMIENTO DE

EFLUENTES

Para la eliminación de contaminantes en disolución

principalmente encaminado al ahorro de agua. Si se tiene agua con contaminante

"X" cuyas moléculas tienen un tamaño de "Y" micras, siendo "Y" mayor que el

tamaño de la molécula de agua. Si se busca una membrana semipermeable que

deje pasar moléculas de tamaño de las del agua pero no de "Y", al aplicar presión

(ósmosis inversa) se obtendrá agua sin contaminante.

La utilización de la ósmosis inversa en el tratamiento de efluentes

persigue alguno de los tres objetivos siguientes:13

Concentrar la contaminación en un reducido volumen.

Recuperar productos de alto valor económico.

Recircular el agua.

13 Revista del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. La Gestión del agua. Volumen II. Nº 51.Año 2000. Los usos industriales. El agua, factor limitativo. Joan Compte Costa



31

La ósmosis inversa no destruye la contaminación sino que, como mucho,

permite concentrarla en un pequeño volumen.

3.1.3.3. USO COMO AGUA POTABLE

Cada vez es más frecuente el uso de la desalinización

para producir agua para consumo humano, y la tendencia probablemente

continuará conforme aumenta la escasez de agua a causa de las presiones que

produce el crecimiento demográfico, la sobreexplotación de los recursos hídricos

y la contaminación de otras fuentes de agua.

Los sistemas de desalinización actuales están diseñados para tratar tanto

el agua estuarina, costera y marina, como también aguas salobres interiores

(tanto superficiales como subterráneas).

El agua producida mediante la osmosis inversa es “agresiva” para los

materiales utilizados, por ejemplo en la distribución del agua y en las tuberías y

dispositivos de fontanería domésticos.

Los materiales generalmente utilizados en las instalaciones domésticas

pueden ser atacados por estas aguas agresivas, por este motivo también después

de la desalación se suele estabilizar el agua. Este proceso se hace sustancias

químicas como carbonato cálcico y magnésico con dióxido de carbono. Una vez

aplicado este tratamiento, el agua desalinizada no debería ser más agresiva que

el agua de consumo habitual.

El agua desalinizada suele mezclarse con volúmenes pequeños de agua

más rica en minerales para mejorar su aceptabilidad y, en particular, para reducir

su agresividad. Algunas aguas subterráneas o superficiales pueden utilizarse, tras



32

un tratamiento adecuado, para mezclar en proporciones mayores y pueden

mejorar la dureza y el equilibrio iónico.14

3.1.3.4. USOS INDUSTRIALES

3.1.3.4.1. Producción de aguas de alta calidad

Producción de agua desmineralizada: las

membranas de baja presión eliminan la mayor parte de las sales en el agua,

finalizando su desmineralización total con el intercambio iónico.

Producción de agua ultrapura: además de eliminar las sales en el agua y una

gran variedad de sustancias orgánicas, también depura microorganismos

consiguiendo un agua ultrapura.

3.1.3.4.2. Circuitos de refrigeración semiabiertos

Las centrales de producción de energía

eléctrica deben ceder al foco frío grandes cantidades de energía en forma de

calor. El medio utilizado para esta transferencia es habitualmente el agua de un

circuito de refrigeración. Con el fin de economizar la máxima cantidad de agua

posible se concentra el agua de aporte tantas veces como lo permita su

composición iónica y la resistencia a la corrosión de los materiales del circuito. Al

mismo tiempo, con tal finalidad y para cumplir con la legislación vigente en

algunos países, reduciendo el impacto ecológico que supondría el vertido de las

aguas de alta salinidad de la purga del circuito, se procede a tratar estas para

obtener un vertido practicante nulo donde la ósmosis inversa juega un papel

importante en la concentración del vertido.

14 OMS - Aplicación de las Guías en circunstancias concretas. 6.4 Sistemas de desalinización. pag.97 ysiguientes



33

3.1.3.4.3. Pintado por electrodeposición

En este proceso la carrocería se sumerge en

una dispersión coloidal en agua de partícula de pintura eléctricamente cargada.

La aplicación de un gradiente de potencial origina una migración de las partículas

de pintura hacia la carrocería sobre la que se depositan. Cuando la carrocería

emerge del baño de electropintado arrastra pintura sin depositar, por lo que se

lava pulverizando agua a contracorriente. De esta forma, la pintura arrastrada es

recuperada y devuelta de nuevo al baño.

El baño de pintura es bombeado hacia unas membranas de ultrafiltración

cuyo permeado contiene mayoritariamente agua, pequeñas cantidades de resina,

solvente solubilizador y sales inorgánicas disueltas. El rechazo de la ultrafiltracion

es mayoritariamente pintura del baño que es devuelta al mismo.

El permeado de la ultrafiltracion es impulsado de nuevo hacia unaósmosis inversa cuyo permeado es agua de alta pureza que se utiliza, junto con

una pequeña cantidad de agua desmineralizada de aporte, para el lavado final de

la carrocería.

El rechazo de la ósmosis inversa contiene solventes, solubilizadores,

sales disueltas, etc. y se utiliza por un lado para arrastrar la pintura no depositada

sobre las carrocerías tras su salida del baño de electropintado y por otro lado para

desconcentrar el circuito de las sales que se van acumulando.

3.1.3.4.4. Tintado de fibras textiles

La utilización de la ósmosis inversa y de la

nanofiltración para el tratamiento de los efluentes procedentes del tintado de

fibras textiles permite por un lado recircular aproximadamente el 95% de los



34

productos químicos usados en los baños de tintado y, por otro, reutilizar alrededor

del 90% de las aguas residuales generadas.

3.1.3.4.5. Fabricación de catalizadores

Algunos catalizadores utilizados de

automóviles se fabrican a partir de una pasta de aluminio, cerio y níquel. La

combinación de una ultrafiltración y una ósmosis inversa permite recuperar tanto

la materia prima de fabricación como el agua del proceso. El efluente de la

fabricación de catalizadores es una lechada que incorpora los constituyentes de la

pasta diluidos entre 3 y 50 veces así como un conjunto de aditivos. La lechada,

cuya concentración oscila entre 1 y el 15% de sólidos, pasa en primer lugar a

través de una ultrafiltración con un poder de corte del orden de 100.000,

obteniéndose un concentrado con un contenido en sólidos del 50%, que se puede

reutilizar directamente en el proceso. El permeado de la ultrafiltración pasa a

continuación por una ósmosis inversa que permite recuperar la mayor parte del

agua del proceso.

3.1.3.4.6. Procesado de papel fotográfico

El elevado coste tanto de la plata como del

agua de alta calidad hace rentable recuperar ambos elementos de los efluentes

del procesado de papel fotográfico. Los efluentes con un contenido en plata del

orden de las 30 ppm, son enviados hacia unas membranas de ósmosis inversa

que presentan un rechazo medio del tiosulfato de plata del 99,7%. El permeado

es recirculado de nuevo al proceso y el rechazo de la ósmosis, con un contenido

en plata de 220 a 570 ppm, es sometido a un tratamiento con ditionita y aluminio



35

para precipitar la plata. Una centrifugación posterior permite separar el precipitado

del efluente y recuperar la plata.

3.1.3.5. USOS ALIMENTARIOS

La misma capacidad de concentrar moléculas ha sido

ampliamente utilizada para conseguir concentrados alimenticios.

3.1.3.5.1. Fabricación de fécula de patata

Las aguas residuales de las fábricas de

fécula de patata pasan, en primer lugar a través de una ultrafiltración cuyo

contenido presenta un 10% de la materia seca, de la cual su 60%

aproximadamente son proteínas que se pueden recuperar por precipitación.

El ultrafiltrado se envía de nuevo hacia una ósmosis inversa cuyo

permeado presenta una contaminación menor, pudiendo enviarse a una planta

convencional de aguas residuales urbanas.

En el rechazo de la ósmosis inversa, en un pequeño volumen se

encuentra concentrada toda la contaminación inicial y debe procesarse en una

planta de alta carga.

3.1.3.5.2. Concentrado de zumos de frutas

La concentración elimina el agua, y mantiene

el aroma y resto de moléculas. La producción de zumos concentrados mediante

ósmosis inversa tiene las siguientes ventajas:

No destruye las vitaminas ni se pierden los aromas, al hacerse a

temperatura ambiente.



36

Bajo consumo energético por lo que hay un abaratamiento de costes de

producción.

Pero también las siguientes limitaciones:

La ósmosis inversa se debe utilizar con otros procesos de concentración

ya que a medida que aumenta la concentración se eleva la presión osmótica.

Puede presentar paso de algunos compuestos de bajo peso molecular no

deseados a través de las membranas utilizadas y se concentran aún más.

3.1.3.5.3. Pre concentración de jugos azucarados

Con la ósmosis inversa se puede

preconcentrar los jugos azucarados antes de su evaporación para eliminar gran

parte del agua que poseen. Así se puede reducir consumos energía y aumentar

capacidad de evaporación.

3.1.3.5.4. Pre concentrado de suero lácteo

Así se consiguen los siguientes objetivos:

Reducir el coste del transporte. Cuando el suero no se procesa en la

misma planta donde se obtiene, es preciso transportarlo para su tratamiento. Con

la pre concentración elimina gran parte del agua existente reduciendo

considerablemente los gastos de transporte.

Reducir el consumo energético de la evaporación. Si el suero lácteo se

procesa en la misma planta su pre concentración mediante ósmosis inversa

permite reducir los consumos energéticos globales de la fabricación y aumentar la

capacidad de producción de los evaporadores existentes.



37

3.1.3.5.5. Pre concentrado de la clara de huevo

La ósmosis inversa conserva todas

sustancias solubles producto final (glucosa). Reduce costes de secado y mejora la

calidad del producto.

3.1.3.5.6. Estabilización de vinos

La estabilización del vino tiene por objeto

eliminar un precipitado de tartrato potásico que disminuye generalmente su valor

comercial y puede hacerse precipitando los tartratos de forma controlada, tras

concentrar el vino por ósmosis inversa.

Se hace pasar el vino a través de una ósmosis inversa, obteniéndose, por

un lado, un permeado que representa aproximadamente el 60% del volumen

inicial, y por otro, un concentrado que supone el 40% restante en el que los

distintos productos que no pueden atravesar las membranas se encuentran

concentradas 2,5 veces.

3.1.3.5.7. Fabricación de cerveza con bajo

contenido en alcohol

La cerveza fermentada con un bajo

contenido alcohólico no posee ni un sabor ni un aroma satisfactorios. Por lo que

es mejor producir una cerveza con un contenido alcohólico normal o alto y reducir

o eliminar dicho contenido posteriormente.

El proceso de la desalcoholización de la cerveza se basa en el hecho de

que algunas membranas retienen difícilmente el etanol.



38

La cerveza se bombea hacia la membrana de ósmosis inversa

obteniéndose por un lado un permeado formado por agua, la mayor parte del

alcohol y algunos ácidos orgánicos de bajo peso molecular y por otro un

concentrado de cerveza.

El agua no destilada, junto con los componentes de bajo peso molecular

se mezclan de nuevo con la cerveza concentrada, dando lugar a la cerveza con

bajo contenido en alcohol.

3.1.3.5.8. Fermentación alcohólica

La ósmosis inversa puede utilizarse para

producir alcohol a partir de los jugos azucarados. El contenido de la cuba de

fermentación alcohólica se bombea constantemente membranas de ósmosis

inversa permitiendo el paso de agua y alcohol que se destila separando el agua

del alcohol.

3.2. TENSIÓN SUPERFICIAL

3.2.1. ¿QUÉ ES LA TENSIÓN SUPERFICIAL?15

En el interior de un líquido una molécula es atraída por todas las

que le rodean (fuerzas de cohesión), de manera que el efecto total es nulo. Pero

en la superficie las fuerzas que atraen a las moléculas hacia abajo no pueden ser

neutralizadas por las moléculas superiores porque no existen. A causa de este

hecho los líquidos tienden siempre a presentar la menor superficie libre posible, y

así por ejemplo, una gota adopta la forma esférica porque ésta, a igualdad de

volumen le corresponde la mínima superficie.

15http://www.principia-malaga.com/k/images/pdf/tension_superficial.pdf



39

Esta tendencia de las superficies libres a contraerse es motivo de una

fuerza que actúa tangencialmente a la superficie libre y normal al borde de

sujeción de ésta, recibe el nombre de "TENSIÓN SUPERFICIAL" y mide la fuerza

por unidad de longitud del borde de sujeción. Su unidad por tanto en el S.I. es el

Newton/metro.

En el caso del agua, el valor de esta tensión superficial es:

T = 10-3 N/m

Las láminas líquidas pueden utilizarse para resolver problemas

matemáticos cuya solución analítica presenta grandes dificultades. Si se trata de

determinar la superficie de área mínima limitada por una armadura de alambre

doblado en forma arbitraria, el problema puede resolverse introduciendo la

armadura dentro de una disolución jabonosa y esperando algunos segundos a

que la lámina se contraiga.

En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de

energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.16 Esta

definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie.

Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris),

desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una

manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas

que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con

ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la

superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.

16Alejandro Martínez U. - Ricardo Ortega P.



40

Otra posible definición de tensión superficial: es la fuerza que actúa

tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un

líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie. Las fuerzas

cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno

conocido como tensión superficial.

3.2.2. CAUSA DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL

A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las

fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en

la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas

de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una

energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el

interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se tiene un gas,

existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta

fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y

gas.

Otra manera de verlo es que una molécula en contacto con su vecina está

en un estado menor de energía que si no estuviera en contacto con dicha vecina.

Las moléculas interiores tienen todas las moléculas vecinas que podrían tener,

pero las partículas del contorno tienen menos partículas vecinas que las interiores

y por eso tienen un estado más alto de energía. Para el líquido, el disminuir su

estado energético es minimizar el número de partículas en su superficie.

Energéticamente, las moléculas situadas en la superficie tiene una mayor

energía promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del

sistema será disminuir la energía total, y ello se logra disminuyendo el número de



41

moléculas situadas en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el mínimo

posible.

Como resultado de minimizar la superficie, esta asumirá la forma más

suave que pueda ya que está probado matemáticamente que las superficies

minimizan el área por la ecuación de Euler-Lagrange. De esta forma el líquido

intentará reducir cualquier curvatura en su superficie para disminuir su estado de

energía de la misma forma que una pelota cae al suelo para disminuir su potencial

gravitacional.

3.2.3. PROPIEDADES DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL

La tensión superficial suele representarse mediante la letra griega

(gamma), o mediante (sigma). Sus unidades son de Nm-1=Jm-2=Kg/s2=Dyn/cm.

Algunas propiedades de :

> 0, ya que para aumentar el estado del líquido en contacto hace falta llevar más

moléculas a la superficie, con lo cual disminuye la energía del sistema y es

O la cantidad de trabajo necesario para llevar una molécula a la superficie.

depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto que, en

general, será un líquido y un sólido. Así, la tensión superficial será igual

por ejemplo para agua en contacto con su vapor, agua en contacto con un

gas inerte o agua en contacto con un sólido, al cual podrá mojar o no

debido a las diferencias entre las fuerzas cohesivas (dentro del líquido) y

las adhesivas (líquido-superficie).



42

se puede interpretar como un fuerza por unidad de longitud (se mide en

N·m-1). Esto puede ilustrarse considerando un sistema bifásico confinado

por un pistón móvil, en particular dos líquidos con distinta tensión

superficial, como podría ser el agua y el hexano. En este caso el líquido

con mayor tensión superficial (agua) tenderá a disminuir su superficie a

costa de aumentar la del hexano, de menor tensión superficial, lo cual se

traduce en una fuerza neta que mueve el pistón desde el hexano hacia el

agua.

El valor de depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en

el seno del líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de

cohesión del líquido, mayor será su tensión superficial. Podemos ilustrar

este ejemplo considerando tres líquidos: hexano, agua y mercurio. En el

caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de tipo fuerzas de Van

der Waals. El agua, aparte de la de Van der Waals tiene interacciones de

puente de hidrógeno, de mayor intensidad, y el mercurio está sometido al

enlace metálico, la más intensa de las tres. Así, la de cada líquido crece

del hexano al mercurio.

Para un líquido dado, el valor de disminuye con la temperatura, debido

al aumento de la agitación térmica, lo que redunda en una menor

intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares. El valor de tiende a

cero conforme la temperatura se aproxima a la temperatura crítica Tc del

compuesto. En este punto, el líquido es indistinguible del vapor,

formándose una fase continua donde no existe una superficie definida

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Hexano



http://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(elemento)

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzas_de_Van_der_Waals


http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_met%C3%A1lico

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_cr%C3%ADtica

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_cr%C3%ADtica

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_met%C3%A1lico



http://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(elemento)







43

entre ambos, desapareciendo las dos fases. Al haber solamente una fase,

la tensión superficial vale 0 (cero).

3.2.4. COHESIÓN Y ADHESIÓN

Las moléculas en estado líquido experimentan una fuerte fuerza

de atracción intermolecular. Cuando esas fuerzas son entre moléculas iguales,

entonces las referimos como fuerzas cohesivas. Por ejemplo, las moléculas de

una gota de agua se mantienen unidas por fuerzas de cohesión, y las fuerzas de

cohesión, especialmente fuerte en la superficie constituye la tensión superficial.

Cuando las fuerzas de atracción son entre moléculas diferentes, se dice

que son fuerzas de adhesión. Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de

agua y las paredes de un tubo de vidrio, son más fuertes que las fuerzas

cohesivas, con lo que se desarrolla un mecanismo de elevación del agua sobre

las paredes de la vasija y contribuyendo por tanto a la acción capilar.

Las fuerzas atractivas entre las moléculas de un líquido, se pueden

considerar como fuerzas electrostáticas residuales y algunas veces son llamadas

fuerzas de van der Waals o adherencia van der Waals.

3.2.5. EJEMPLOS DE TENSIÓN SUPERFICIAL

3.2.5.1. PASEO SOBRE EL AGUA

Los pequeños insectos, tales como el zapatero de agua

pueden caminar sobre el agua, porque su peso no es suficiente para penetrar la

superficie.

3.2.5.2. ¡NO TOCAR EL TOLDO!



44

Los materiales comunes de lonas, son de alguna forma

impermeables, en los cuales la tensión de superficie del agua, llenará los poros

del tejido fino del material. Pero si toca la lona con los dedos, se rompe la tensión

superficial y el agua comenzará a atravesar la lona comenzando el goteo.

3.2.5.3. PRUEBA CLÍNICA PARA LA ICTERICIA

La orina normal, tiene una tensión superficial (T.S.) de

unas 66 dinas/cm., pero si está presente la bilis (una prueba para la ictericia), cae

a unos 55. En la prueba de heno, se esparce polvo de azufre sobre la superficie

de la orina. El polvo flotará en la orina normal, pero se hundirá si la T.S. baja por

la bilis.

3.2.5.4. DESINFECTANTES, TENSIÓN SUPERFICIAL

Los desinfectantes son generalmente soluciones de

baja tensión superficial. Esto permite que se propaguen a través de las paredes

celulares de las bacterias y eliminar su desarrollo. Un desinfectante, el ST37 tiene

un nombre que apunta a su baja tensión superficial en comparación con los 72

dinas/cm. del agua.

3.2.5.5. AGUJA FLOTANDO

Si se coloca cuidadosamente sobre la superficie, una

pequeña aguja puede flotar en la superficie del agua a pesar de ser varias veces

más densa que el agua. Si se agita la superficie para romper la tensión superficial,

entonces la aguja se hunde rápidamente.

3.2.5.6. LOS JABONES Y DETERGENTES



45

Ayudan a la limpieza de la ropa al disminuir la tensión

superficial del agua, de modo que ésta penetra más fácilmente en los poros y las

superficies manchadas.

3.2.5.7. LAVAR CON AGUA FRÍA

La razón mayor para usar agua caliente, es que su

tensión superficial es menor y por tanto un mejor agente de mojado. Pero si el

detergente baja la T.S., puede hacer innecesario el calor.

3.3. CAPILARIDAD

3.3.1. ¿QUÉ ES LA CAPILARIDAD?

La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de

su tensión superficial (la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza

intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un

tubo capilar.17

La capilaridad es una propiedad física del agua por la que ella puede

avanzar a través de un canal minúsculo (desde unos milímetros hasta micras de

tamaño) siempre y cuando el agua se encuentre en contacto con ambas paredes

de este canal y estas paredes se encuentren suficientemente juntas.

Esta propiedad la conocemos todos pues es perfectamente visible cuando

ponemos en contacto un terrón de azúcar con el café. El agua del café "invade"

en pocos segundos los pequeños espacios de aire que quedan entre los

minúsculos cristales de sacarosa del azucarillo. Pues bien, esta misma propiedad

es la que distribuye el agua por los micro-espacios de aire que quedan entre las

17http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Capilaridad.html



46

partículas del suelo o sustrato. Allí queda el agua retenida hasta que finalmente

es encontrada por las raíces de las plantas siendo absorbida por unos pelillos que

tienen las mismas, que son los encargados de cumplir con esta misión de

absorción.

La capilaridad, es pues, el principio natural por el que el agua circula a

través el suelo de nuestros campos y bosques y nutre a todas las plantas de la

tierra.

Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza

intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la

adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El

líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso

del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que

regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para

vencer la gravedad.18

Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es

más potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión

superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es

convexa.

3.3.2. TUBO CAPILAR

La masa líquida es directamente proporcional al cuadrado del

diámetro del tubo, por lo que un tubo angosto succionará el líquido en una

longitud mayor que un tubo ancho. Así, un tubo de vidrio de 0,1 mm de diámetro

levantará una columna de agua de 30 cm. Cuanto más pequeño es el diámetro

18http://pilargarciafq.blogspot.com/2012/09/capilaridad.html



47

del tubo capilar mayor será la presión capilar y la altura alcanzada. En capilares

de 1 µm (micrómetro) de radio, con una presión de succión 1,5 × 103hPa

(hectopascal = hPa = 1,5 atm), corresponde a una altura de columna de agua de

14 a 15 m.

Dos placas de vidrio que están separadas por una película de agua de 1

µm de espesor, se mantienen unidas por una presión de succión de 1,5 atm. Por

ello se rompen los portaobjetos humedecidos al intentar separarlos.

Entre algunos materiales, como el mercurio y el vidrio, las fuerzas

intermoleculares del líquido exceden a las existentes entre el líquido y el sólido,

por lo que se forma un menisco convexo y la capilaridad trabaja en sentido

inverso.

Las plantas succionan agua subterránea del terreno por capilaridad,

aunque las plantas más grandes requieren de la transpiración para desplazar lacantidad necesaria.



48

CONCLUSIONES

En los cambios físicos, las sustancias mantienen su naturaleza y sus

propiedades esenciales, es decir, siguen siendo las mismas sustancias.

En los cambios químicos, las sustancias iniciales se transforman en otras

distintas, que tienen propiedades diferentes.

Por ósmosis se conoce al fenómeno de difusión de agua a través de una

membrana semipermeable. Se denomina membrana semipermeable a la

que contiene poros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular.

La tensión superficial es una propiedad particular de cada líquido, ya que

cada uno tiene sus propias fuerzas intermoleculares específicas.

La capilaridad es una propiedad física del agua por la que ella puede

avanzar a través de un canal minúsculo (desde unos milímetros hasta

micras de tamaño) siempre y cuando el agua se encuentre en contacto

con ambas paredes de este canal y estas paredes se encuentren

suficientemente juntas.



49

SUGERENCIAS

El conocimiento de los temas de cambios y fenómenos de la materia es

muy importante, por lo que se sugiere su difusión de este trabajo a los

demás grupos del a fin de que se pueda aplicar en diferentes contextos

educativos.

El trabajo de los temas a los que hace referencia la presente monografía,

en el aula y con los niños, debe reforzarse con ejemplos concretos y

experimentos sencillos.



50

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

BIBLIOGRAFÍA

Alejandro Martínez U. - Ricardo Ortega P.

Álvarez, Alberto, Ósmosis inversa. Fundamentos, tecnología y

aplicaciones, Aravaca, Antonio García Brage, 1999.

Brown T., LeMay Jr., Bursten B., Química. La ciencia central. Editorial

Prentice Hall Hispanoamericana SA. 1998. Séptima edición

FERNÁNDEZ SERVENTI Héctor. "Química general e inorgánica". Losada

S. A., Buenos Aires.

J. MARTÍNEZ TORREGROSA Y OTROS 9 AUTORES (1999), La

estructura de todas las cosas. Física y química de 2º ESO, Aguaclara,

Alicante.

L. CALATAYUD, J. HERNÁNDEZ, J. PAYÁ, A. VILCHES (2003), Química

2º Bto, Rialla-Octaedro, Valencia

OMS - Aplicación de las Guías en circunstancias concretas.



51

Revista del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. La

Gestión del agua. Volumen II. Nº 51. Año 2000. Los usos industriales. El

agua, factor limitativo. Joan Compte Costa

LINKOGRAFÍA

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Capilaridad.html

http://pilargarciafq.blogspot.com/2012/09/capilaridad.html

http://www.principia-malaga.com/k/images/pdf/tension_superficial.pdf

http://quimicabloggers.blogspot.com/2009/08/propiedades-fisicas-y-

quimicas-de-la.html

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/MateriaCambiosFisicos.htm

http://www.fullquimica.com/2011/08/ejemplos-de-fenomenos-fisicos-y.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica#Reaccion

es_de_la_qu.C3.ADmica_inorg.C3.A1nica

http://quimicabloggers.blogspot.com/2009/08/propiedades-fisicas-y-

quimicas-de-la.html

http://materiayenergia.webnode.es/cambios-quimicos/

http://www.fullquimica.com/2011/08/ejemplos-de-fenomenos-fisicos-y.html



52

ANEXOS



53

ANEXO N° 01

EXPERIMENTO DE FENOMENO FÍSICO

“FLOTA LIMONCITO” 1. Material:

- 1 vaso de vidrio

- 1 limón o un huevo

- 1 taza con sal

2. Procedimiento:

Llene el vaso con agua hasta la mitad, con cuidado deposite el limón en la

superficie. Observe si flota o se sumerge. Añada agua hasta 2/3 partes

del vaso ¿hay cambios? Saque el

limón del vaso con una cuchara y

disuelve en el agua dos cucharadas

soperas de sal, ¿Cambia el

volumen? Repita la adición del limón,

observe si flota y si no es el caso

añada más sal. ¿Puede lograr que el

limón no flote ni descanse en el

fondo del vaso? Comente los resultados en función de la densidad.

3. Explicación:

Inicialmente el limón o huevo es más

denso que el agua, pero al ir añadiendo sal

al agua, vamos cambiando su densidadaumentándola, por lo que el limón cambia

su posición dentro del líquido.



54

ANEXO N° 02

EXPERIMENTO DE FENOMENO QUÍMICO

“GASEOSO PRODUCTO”

4. Material:

- 1 embudo

- 1 tableta de Alka-Seltzer o sal de

uvas

- 1 papel filtro

- 2 vasos de plástico

- 1 frasco con tapa y popote de plástico

o manguera flexible

- Cal nueva

- Agua.

5. Procedimiento:

Disuelva la cal en agua y filtre

la solución.

Perfore la tapa del frasco y

coloque el popote en el

orificio, posteriormente llene

de agua la cuarta parte del

frasco y agregue la Alka-

Seltzer, tápelo

inmediatamente y coloque el extremo del popote dentro de la solución

filtrada.

Realice lo mismo con la sal de uvas.

Anote sus observaciones.

¿Qué sucedió con el agua de cal?

Lea la fórmula de los dos medicamentos que utilizó para que descubra

que sustancias contienen en común.

6. Explicación:



55

En la fórmula, se observa que los dos medicamentos contienen

bicarbonato de sodio y un ácido. Estas sustancias al contacto con el agua

reaccionan entre sí formando bióxido de carbono.

El bióxido de carbono es un gas que con el agua de cal forma un

compuesto blanco (Precipitado) que no se disuelve (carbonato de calcio),

según la siguiente ecuación química:



56

ANEXO N° 03

EXPERIMENTO DE LA ÓSMOSIS

1. Materiales:

- Una papa.

- Un plato hondo.

- Azúcar.

2. Pasos para hacer el experimento:

- Cortar la mitad de la patata sin

pelar.

- Hacer un agujero (grande) con una

cuchara para echar el azúcar.

- Echar agua en el plato hondo.

- Colocar la patata con el agujero

mirando para arriba.

- Después de haberlo colocado

esperar dos o tres horas y observar lo que ha ocurrido.

3. ¿Qué ha ocurrido?

Lo que ha ocurrido ha sido que el agua

ha entrado por la patata y haciendo

sacar parte del azúcar del interior pero

parte de ella queda dentro de la patata

4. ¿Qué similitud tiene con la

ósmosis?

Que el agua por la membrana de la patata y entonces hace que las

concentraciones se igualen.

Después de esperar las 2h., 3h se puede ver como ha quedado el

experimento:



57

ANEXO N° 04

EL ZAPATERO Y LA TENSIÓN SUPERFICIAL



58

ANEXO N° 05

LAS TENSIÓN SUPERFICIAL

Aunque parezca extraño el agua tiene una superficie elástica. En este

experimento podrás ver cómo funciona esta extraña piel.

1. Materiales:

- Una vasija de por lo menos

20 centímetros de ancho

- Agua

- Palillos de dientes- Jabón líquido para lavar

los platos

2. Procedimiento:

Coloca la vasija en una superficie plana y llénala con agua. Espera a que

el agua deje de moverse.

Con mucho cuidado coloca 6 de los palillos sobre la superficie del agua

dirigiendo sus puntas hacia el centro, como si fueran los rayos del sol. El palillo

restante lo utilizas para organizar los demás.

Deja caer una gota de jabón en el centro de la vasija.

3. ¿Qué sucede?

Las moléculas de agua que se encuentran en la superficie tienden a

unirse entre sí, formando una “piel” elástica, llamada tensión superficial. Los

palillos flotan sobre esta piel.

Al dejar caer la gota de jabón en el centro debilita la piel y se recoge hacia

los lados de la vasija y los palillos se mueven también hacia afuera.



ANEXO N° 06

LA CAPILARIDAD

Fenomenos Fisicos y Quimicos

Documents

Transcript of Fenomenos Fisicos y Quimicos