Agua molécula H2O

UNIVERSIDAD NACIONAL
“PEDRO RUIZ GALLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
Mblgo. MSc. José Reupo
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J.
Reupo

Henry Cavendish, (1781)
 agua= sustancia compuesta no un elemento.
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J.
Reupo

 Antoine Laurent de Lavoisier (Francés
1791)
(agua = oxígeno e hidrógeno).
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J.
Reupo

 1804, francés Joseph Louis
Gay-Lussac y
alemán Alexander von
Humboldt:
 H2O
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J.
Reupo

IMPORTANCIA DEL AGUA
 65-70% del peso corporal.
 Reacciones bioquímicas
 Tres estados de AGREGACIÓN.
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J.
Reupo

 Disolvente por excelencia.
 Reacciones biológicas.
 Regula la Tº corporal.
 Buen transmisor del calor.
 Está en todos los alimentos.
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J.
Reupo
IMPORTANCIA DEL AGUA

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J.
Reupo
ESTRUCTURA MOLECULAR
H2O

ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA
 Hibridación sp3 del O, y dos átomos
de H dispuestos en dos de los
vértices.
 El ángulo entre los H 104.5°; la
distancia entre O e H = 0.0958 nm.
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J.
Reupo

 Hibridación sp3 del O, Y dos átomos
de H dispuestos en dos de los
vértices
 El ángulo entre los H 104.5°; la
distancia entre O e H = 0.0958 nm.
O (8) 1s2 , 2s2 , 2p----- ----- ------
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J.
Reupo

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J.
Reupo
Comparten electrones
(110 Kcal/mol)

 Distribución asimétrica de la carga
electrónica.
 Molécula covalente polar permanente
 Unida por enlaces covalentes
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J.
Reupo
E.N.:2.10
E.N.:2.10
E.N. = ELECTRONEGATIVIDAD

J.
Reupo
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 DIPOLO ELÉCTRICO,
sin carga neta:
 Densidad de carga (-) O
 Densidad de carga (+) H
 Condiciona muchas
de las propiedades
físicas y químicas del
agua, por los P.H.
entre moléculas
acuosas y de éstas
con otras moléculas.

J.
Reupo
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H – N
H – F
H – O
Peq. electronegativos

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA
 Su gran capacidad de formación de P.H.
 Su capacidad de disociación o ionización.
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J.
Reupo

4 Puentes de
hidrógeno .
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J.
Reupo
H2O

 Hidrógeno
donador de puentes
de hidrógeno
 Oxígeno
 aceptor de puentes
de hidrógeno
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J.
Reupo

congelación
fusión
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J.
Reupo

H2O SE ALEJA DEL DE LOS DEMÁS HIDRUROS.( GRUPO 16).
EXTRAPOLANDO DATOS; ¡ EL AGUA HERVIRÍA A -80ºC!
PERO HIERVE A 100ºC ¿PORQUÉ?
¿ AL GRAN NÚMERO DE PUENTES DE HIDRÓGENO QUE FORMAN SUS MOLÉCULAS.
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J.
Reupo

J.
Reupo
31
4°C
LA DENSIDAD DEL AGUA: en estado líquido, el agua es más densa que en estado
sólido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto es debido a que los puentes de
Hidrógeno formados a temperaturas bajo cero unen a las moléculas de agua
ocupando mayor volumen.

 Permite la disociación de la
mayoría de las sales inorgánicas
en su seno
 Permite que las disoluciones
puedan conducir la
electricidad
ELEVADA CONSTANTE DIELÉCTRICA
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J.
Reupo
ALTA CONSTANTE DIELÉCTRICA: la mayor parte de las moléculas de agua
forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y un diferencial de
carga positivo.

 Hace que las moléculas de agua se orienten en torno a las
partículas polares o iónicas, formando una envoltura de
solvatación, lo que se traduce en una modificación de las
propiedades de estas partículas.
CARÁCTER BIPOLAR
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J.
Reupo

J.
Reupo
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ELEVADO CALOR ESPECÍFICO: para aumentar su T° 1 °C es
necesario de mucha energía para poder romper los P.H. que se generan entre
las moléculas.
1 cal/°C•g = 4,1868 J/ºK•Kg.

J.
Reupo
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ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN: el agua absorbe
mucha energía cuando pasa de estado líquido a gaseoso.
Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura
de 20º C y 1 atm. De presión

J.
Reupo
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ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL: las moléculas están muy
cohesionadas por los P.H. Esto produce una película de agua en la zona de contacto del
agua con el aire. Como las moléculas de agua están tan juntas el agua es incompresible.

J.
Reupo
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LA OXIDACIÓN DEL AGUA para producir oxígeno molecular, O2, es la reacción
fundamental de la fotosíntesis, en donde la energía del sol es almacenada
químicamente para soportar la vida.

J.
Reupo
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CAPILARIDAD: el agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un
capilar debido a la elevada cohesión o adhesión molecular.

CICLO DEL AGUA EN LA
NATURALEZA

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ESTADOS DE AGREGACION
INTERMEDIOS
 PASTOSO: Volumen y forma propios (puré de papas,
pastas para tallarines)
 VISCOSO: Volumen y una forma mas o menos propia (miel,
jalea, gelatina)
 VITREO : Volumen y forma propios (caramelos)
J.
Reupo

 Capacidad para formar puentes de hidrógeno con:
– sustancias polares o
– carga (+) o (-)
 Forma disoluciones moleculares de alcoholes,
azúcares, proteínas etc
 -C=O carbonilo
 -OH hidroxilo
 -SH sulfhídrilo
 -NH2 amino
 -COOH carboxilo
DISOLVENTE UNIVERSAL
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J.
Reupo

Su constante de disociación (K) es:
[H+] [OH-]
K = -------------------
[H2O]
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J.
Reupo
CAPACIDAD PARA DISOCIARSE

Para calcular K, considerar:
 1 mol de H2O = 18
 1 litro (1 000 g); tiene: 1 000 / 18 = 55.56 mol
 El H2O es 55.56 M
 La cc molar de los iones H+ o de los iones OH- en el agua se
calcula multiplicando la probabilidad que exista como iòn
(1.8 x 10-9) por la cc molar del agua (55.56), siendo 1 x 10-7.
[H+] [OH-]
K = ---------------------
[H2O]
[10-7] [10-7]
= ---------------------------
[55.56]
k = 1.8 X 10- 16 M
PRODUCTO IÓNICO
Kw = (1.8 x 10-16 M) (55.56 M) = 1x 10-14 M2
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J.
Reupo

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CONCEPTO DE ACTIVIDAD DE AGUA Y
SUS APLICACIONES.
Scott en 1953, relacionó el desarrollo microbiano en las
carnes con la humedad relativa de las cámaras donde se
almacenaban, se estableció el concepto de actividad de
agua (aw).
 Es una medida indirecta del agua que hay disponible en
un determinado alimento para intervenir en posibles
reacciones químicas, bioquímicas o microbiológicas.
J.
Reupo

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ACTIVIDAD DE AGUA
Ps
Aw=-----------
Po
J.
Reupo

Actividad agua Vs. contenido de
humedad
Contenido de humedad
 Índica la cantidad de agua
involucrada en la composición
del alimento.
El contenido de humedad se
expresa generalmente como
porcentaje, las cifras varían
entre 60-95% en los alimentos
naturales.
 Propiedad extensiva que
depende de la cantidad de
materia.
Actividad agua
 Indica la cantidad de agua
disponible para el crecimiento de
microorganismos y para que se
puedan llevar a cabo diferentes
reacciones físicas y químicas en el
alimento.
 Tiene un valor máximo de 1 y un
mínimo de 0.
 Propiedad intensiva que no
depende de la cantidad de materia.
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J.
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J.
Reupo
IMPORTANCIA DE LA AW EN EL DETERIORO DE LOS ALIMENTOS
DURANTE EL ALMACENAMIENTO

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J.
Reupo
ISOTERMAS DE SORCIÓN.
Curva que describe, para una T° dada, la relación de equilibrio entre la cantidad de
agua del alimento y la presión de vapor o humedad relativa.
Sorción, se usa para relacionar el comportamiento de un producto, dependiendo de
su contenido inicial de humedad, el cual perderá o ganará (adsorber) agua durante
el proceso de equilibrio con la atmosfera que rodea al producto.

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Reupo
ISOTERMAS DE SORCIÓN C
EN ALIMENTOS.
En la figura se presentan
las isotermas de adsorción y
desorción en función de la relación
entre la aw y el contenido de agua.
las curvas no coinciden, es decir, hay
HISTÉRESIS en el fenómeno de
adsorción.
Contenido
de

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J.
Reupo
A consecuencia de la histéresis, para un valor dado de aw, el contenido de
humedad en la desorción es mayor que en la adsorción, debido a que durante la
primera suceden interacciones entre los componentes del alimento, de modo que
los sitios físicos polares
donde ocurre la
adsorción se pierden.
ISOTERMAS DE SORCIÓN
EN ALIMENTOS.

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J.
Reupo
Zona A. Agua fuertemente ligada
correspondiente a una Aw de 0.2-0.3.
Zona B: Agua moderadamente ligada ( Aw=
0.3-0.7) : es la más interesante. Un pequeño
cambio en el contenido acuoso se traduce en
grandes variaciones de los valores de su
actividad.
Zona C: Agua poco ligada: correspondiente a
una Aw de 0.7-0.8 y superior: el alimento
presenta actividades bastantes próximas a la
del agua pura. Se elimina con facilidad
llegando sólo a un valor de 0.8 y es la
responsable de cualquier tipo de reacción y
crecimiento microbiano
ISOTERMAS DE SORCIÓN
EN ALIMENTOS.

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