EXPERIMENTO 6: 3/4 partes de hache dous o

 Día Mundial da Auga

"Os nosos corpos, as nosas cidades e as nosas industrias, a nosa agricultura e os nosos ecosistemas dependen dela. A auga é un dereito humano; a ninguén se lle debe negar o acceso a ela". —António Guterres, Secretario Xeral das Nacións Unidas.

Blue Marble (NASA, 2017)

O Día Mundial da Agua, que se celebra o domingo 22 de marzo, pretende chamar a atención sobre a importancia da auga doce e a xestión sustentable deste recurso.
O 75% da superficie da Terra está cuberta de auga; porén tan só o 3% é doce. A auga doce é, polo tanto, un ben escaso e necesario para a existencia e o desenvolvemento da vida no planeta.
En 2010, as Nacións Unidas recoñeceron que “o dereito á agua potable e o saneamento é un dereito humano esencial para o pleno goce da vida e de todos os dereitos humanos".

Non cabe dúbida de que os recursos hídricos xogan un papel clave na redución da pobreza, no crecemento económico e na sostibilidade ambiental. A auga propicia o benestar da poboación, o crecemento inclusivo e ten un impacto positivo na vida de miles de millóns de persoas; ao incidir en cuestións que afectan á seguridade alimentaria e enerxética, á saúde humana e ao medio ambiente.

Porén, existen moitos problemas relacionados coa auga. Algúns deles son os que se enumeran a continuación:

• Na actualidade máis de 663 millóns de persoas viven sen subministración de agua potable cerca do seu fogar.

• Mundialmente, máis do 80% das augas residuais que xeramos volven aos ecosistemas sen ser tratadas. 

• 1.800 millóns de persoas usan unha fonte de auga contaminada por residuos fecais; o que supón un gran risco de contraer enfermidades como o cólera ou o tifo.

• Unha gran parte dos recursos hídricos do noso planeta atópase contaminada por plástico. 

• A agua non potable e unhas pobres infraestruturas sanitarias, así como a falta de hixiene, causa arredor de 842.000 mortes ao ano. 

FUNDAMENTO TEÓRICO: 

 Como é a auga desde o punto de vista químico e cales son as súas propiedades?

A auga é un composto químico: unha molécula formada por dous átomos de hidróxeno (H) e un de osíxeno (O); polo que a súa fórmula é H₂O.

É insípida (non ten sabor), inodora (non ten sabor) e incolora (non ten color, pero se se concentra en grandes masas verémola azul).

Crese que foi na auga onde puido xurdir a vida, forma parte de todos os seres vivos e sen ela non podemos manternos con vida.

A importancia da auga para a vida radica nas súas propiedades físicas e químicas: 

- Densidade: cando se atopa en estado sólido (xeo) é menos densa que en estado líquido. Esta característica ten implicacións moi relevantes para a conservación da vida en rexións frías. O xeo de mares e lagos forma unha capa superficial sobre a que se mantén a auga líquida permitindo que a vida acuática se poida sustentar.

- Mantense en estado líquido nunha ampla marxe de temperaturas, entre os 0 ºC e os 100 ºC.

- Para que a temperatura da auga suba é necesario subministrarlle moita enerxía. Do mesmo modo, para que a temperatura baixe é necesario que perda moita enerxía. Esta propiedade ten unha grande influencia sobre o clima: os océanos tardan máis tempo en arrefriarse ou quentarse que a superficie da Terra de modo que poden moderar os cambios de temperatura. Analogamente, nos seres vivos a auga do organismo amortece o efecto dos cambios bruscos de temperatura. 

- A auga pode conducir a corrente eléctrica a través dos ións disoltos nela. Así, canto maior sexa o número de ións disoltos maior será a condutividade eléctrica, é dicir, maior será a súa capacidade para transmitir electricidade. Polo tanto a auga de mar terá unha maior condutividade eléctrica que a auga dun río.

- As moléculas de auga atráense entre si (cohesión) e tamén sofren forzas de atracción con outro tipos de moléculas (adhesión). Estas propiedades fan, por exemplo, que sobre a auga líquida se poidan mover insectos ou que a auga poida desprazarse polos minúsculos espazos do solo ata as raíces e logo ascender polos vasos leñosos da planta.

- A auga líquida pode disolver unha ampla gama de substancias polo que é coñecida como disolvente universal. Algunhas desas substancias son necesarias para os seres vivos, por exemplo, os sales minerais e gases como o osíxeno ou o dióxido de carbono.

- Ademais de todo isto, polo feito de ser un composto, é posible transformala en H₂ e O₂ mediante unha electrólise; que é unha reacción química de descomposición provocada polo paso dunha corrente eléctrica a través dela:

2 H₂O → 2 H₂ + O₂

Vocabulario traballado: composto, molécula, electrólise, ión,  condutividade eléctrica, corrente eléctrica, ánodo, cátodo, oxidación, redución, grafito, cuba electrolítica.

1. Responde ás seguintes cuestións: a) Cando dicimos: “hache dous o”; a que molécula nos referimos?, b) Cal é a fórmula química da molécula anterior? Que elementos e en que proporción forman esta molécula?, c) É importante esta molécula? Por que?, d) Que problemática temos hoxe en día con ela?, e) Observa os materiais que tes na mesa. Cres que é posible descompoñela con eses materiais? Pensa como sería a montaxe experimental que debemos realizar e que substancias obteriamos como resultado da súa descomposición.

Hipóteses formuladas polo alumnado: 

• A maioría do alumnado recoñece a molécula de auga e a súa fórmula; aínda que no curso no que se atopa non vise as normas de formulación e nomenclatura inorgánica. Así mesmo, identifican o hidróxeno coa H e o osíxeno coa O e indican que unha molécula de auga ten o dobre do primeiro ca do segundo.

• Do mesmo xeito, coñecen a importancia da auga e destacan que sen ela non poderiamos vivir nin ter unha hixiene axeitada.

• Sobre a problemática actual da auga, sinalan: a contaminación (sobre todo por plástico) e que non todos os seres humanos temos o mesmo acceso á auga potable debido á distribución desigual desta no planeta.

• Despois de observar os materiais que teñen na mesa

2. Obxectivo: Descompoñer unha pequena cantidade de auga e visualizar os produtos obtidos. Para isto, realizaremos unha electrólise utilizando materiais sinxelos.

  3. Materiais:

• Frasco de cristal.

• Pila rectangular de 9V.

• Un anaco de cartón.

• 1 tesoira.

• Sal común.

• 1 culler sopeira.

• Probeta de 250 mL.

• Auga.

• 2 lapis.

• 1 afialapis.

 

4. Procedemento experimental:

1.  Co afialapis, aguzamos os dous lapis por os dous lados.


2. Medimos 200 mL de auga coa probeta e botámola no frasco de vidro.


3. Sobre a auga, botamos unha culler sopeira de sal común e disolvémolo completamente. 
Aclaración: os ións que quedan libres ao disolverse o sal, melloran a condutividade eléctrica da auga.

4. Cortamos un rectángulo pequeno de cartón e facemos dous furados coa tesoira nos que
introducimos os lapis. O rectángulo feito debe suxeitarse sobre o frasco de vidro (coma se fose unha tapa) e a distancia entre os dous furados ten que ser a mesma que entre os polos da pila. O tamaño dos furados debe permitir introducir os lapis, pero tamén que estes queden suxeitos neles.


5. Colocamos o soporte de cartón cos lapis sobre o frasco de maneira que as puntas inferiores dos dous lapis queden ben introducidas na auga salgada. 

 6. Por último poñemos a pila, pola parte dos polos, sobre as puntas superiores dos dous lapis e premémola moi suavemente contra estas. Sen deixar de premer observamos a través do cristal a ver que pasa.

 


 

5. Observacións e resultados:

• Ao premer suavemente os polos da pila, contra as puntas afiadas da parte superior dos dous lapis, observamos a aparición de burbullas arredor das puntas inferiores que están somerxidas na auga salgada.

• A cantidade de burbullas xeradas é maior arredor da punta somerxida do lapis conectado ao polo negativo da pila (cátodo).

• Notamos, tamén, un cheiro irritante e forte igual ao da auga clorada.

 
6. Conclusións:

•  A montaxe experimental realizada corresponde á seguinte cela electrolítica:

• O grafito dos lapis é condutor e, polo tanto, ao poñelo en contacto cos polos da pila, prodúcese unha diferenza de potencial que provoca o paso de corrente eléctrica (fluxo de electróns) a través da auga salgada. 

• Os dous lapis de grafito son os eléctrodos da cela electrolítica: 

         - O lapis da esquerda é o eléctrodo positivo ou ánodo.

         - O lapis da dereita é o eléctrodo negativo ou cátodo.

• A nivel de eléctrodos, a diferenza de potencial existente xera unha electrólise. Neste caso prodúcese a descomposición da auga; a cal observamos ao formarse burbullas de gas arredor das puntas somerxidas dos dous lapis:

  - No lapis da esquerda (ánodo +): as moléculas de auga experimentan unha reacción de oxidación que produce o gas osíxeno.

  - No lapis da dereita (cátodo -): as moléculas de auga experimentan unha reacción de redución que produce o gas hidróxeno.

• O gas máis abundante é o hidróxeno (producido no cátodo) e o que se produce en menor cantidade o osíxeno (producido no ánodo); debido a que a reacción axustada da descomposición da auga é a seguinte:

2 H₂O → 2 H₂ + O₂

Como se pode observar nesta ecuación xérase o dobre de gas hidróxeno ca de gas osíxeno.

• O cheiro irritante e forte é debido ao gas cloro; o cal tamén se forma no ánodo a partir dos ións cloruro do sal. A reacción secundaria de oxidación que se produce é a seguinte:

  2 Cl⁻ − 2 e⁻ → Cl₂ (gas)