Agua (página de datos)

Página de datos químicos del agua

Esta página proporciona datos complementarios al artículo Propiedades del agua .

Se pueden encontrar datos más completos y fidedignos en la página del NIST Chemistry WebBook sobre propiedades termofísicas de fluidos. ^[1]

Estructura y propiedades

Propiedades termodinámicas

Propiedades físicas de los líquidos

Dependencia de la temperatura de la tensión superficial del agua pura

Dependencia de la temperatura de la densidad del hielo y del agua.

Propiedades de equilibrio agua/vapor

Fórmula de presión de vapor para vapor en equilibrio con agua líquida: ^[14]

${\displaystyle \log _{10}P=A-{\frac {B}{T-C}},}$

donde P es la presión de vapor de equilibrio en k Pa y T es la temperatura en kelvin .

Para T = 273 K a 333 K: A = 7,2326; B = 1750,286; C = 38,1.

Para T = 333 K a 423 K: A = 7,0917; B = 1668,21; C = 45,1.

Los datos de la tabla anterior corresponden a equilibrios agua-vapor a distintas temperaturas en todo el rango de temperaturas en el que puede existir agua líquida. La presión del equilibrio se indica en la segunda columna en kPa . La tercera columna es el contenido de calor de cada gramo de la fase líquida en relación con el agua a 0 °C. La cuarta columna es el calor de vaporización de cada gramo de líquido que se transforma en vapor. La quinta columna es el trabajo P Δ V realizado por cada gramo de líquido que se transforma en vapor. La sexta columna es la densidad del vapor.

Punto de fusión del hielo a distintas presiones

Datos obtenidos de CRC Handbook of Chemistry and Physics 44th ed., pág. 2390.

Tabla de diversas formas de hielo.

^‡ El triple punto de Ice XI es teórico y nunca se ha obtenido.

Diagrama de fases

Diagrama de fases de presión y temperatura del agua en Log-Lin . Los números romanos indican las distintas fases del hielo .

Agua con NaCl disuelto

Diagrama de fases de agua y NaCl

Nota: ρ es la densidad, n es el índice de refracción a 589 nm, ^{[ aclaración necesaria ]} y η es la viscosidad, todos a 20 °C; T _eq es la temperatura de equilibrio entre dos fases: solución de hielo/líquido para T _eq < 0–0,1 °C y solución de NaCl/líquido para T _eq por encima de 0,1 °C.

Autoionización

${\displaystyle pK_{w}=-\log([\mathrm {H} ^{+}][\mathrm {OH} ^{-}])}$

Datos espectrales

Coeficientes de autodifusión

Datos adicionales traducidos de la página alemana "Wasser (Stoffdaten)"

Los datos que aparecen a continuación se copiaron y tradujeron de la versión de Wikipedia en alemán de esta página (que se ha trasladado aquí). Proporciona datos complementarios físicos, termodinámicos y de presión de vapor, algunos de los cuales son redundantes con los datos de las tablas anteriores y otros son adicionales.

Tablas físicas y termodinámicas

En las siguientes tablas, los valores dependen de la temperatura y, en menor grado, de la presión, y están ordenados por estado de agregación (s = sólido, lq = líquido, g = gas), que son claramente una función de la temperatura y la presión. Todos los datos se calcularon a partir de los datos proporcionados en "Formulación de las propiedades termodinámicas de la sustancia agua ordinaria para uso científico y general" (IAPWS, 1984) (obsoleto a partir de 1995). ^[22] Esto se aplica a:

• T – temperatura en grados Celsius
• V – volumen específico en decímetros cúbicos por kilogramo (1 dm ³ equivale a 1 litro)
• H – entalpía específica en kilojulios por kilogramo
• U – energía interna específica en kilojulios por kilogramo
• S – entropía específica en kilojulios por kilogramo-kelvin
• c _p – capacidad calorífica específica a presión constante en kilojulios por kilogramo-kelvin
• γ – Coeficiente de expansión térmica como 10 ⁻³ por kelvin
• λ – Conductividad térmica en milivatios por metro-kelvin
• η – Viscosidad en micropascales -segundos (1 c P = 1000 μPa·s)
• σ – tensión superficial en milinewtons por metro (equivalente a dinas/cm)

Condiciones estándar

En la siguiente tabla se dan los datos del material para una presión estándar de 0,1 M Pa (equivalente a 1 bar). Hasta 99,63 °C (el punto de ebullición del agua a 0,1 MPa), a esta presión el agua existe en forma líquida. Por encima de esa temperatura, existe en forma de vapor de agua. Nótese que el punto de ebullición de 100,0 °C se da a una presión de 0,101325 MPa (1 atm ), que es la presión atmosférica promedio.

 

Punto triple

En la siguiente tabla se dan los datos del material con una presión de 611,7 Pa (equivalente a 0,006117 bar). Hasta una temperatura de 0,01 °C, el punto triple del agua, el agua normalmente existe en forma de hielo, excepto en el caso del agua superenfriada , para la que se tabula aquí un punto de datos. En el punto triple, el hielo puede existir junto con agua líquida y vapor. A temperaturas más altas, los datos corresponden únicamente al vapor de agua.

 

Presión de vapor saturado

La siguiente tabla se basa en distintas fuentes complementarias y fórmulas de aproximación, cuyos valores son de diversa calidad y precisión. Los valores en el rango de temperatura de -100 °C a 100 °C se dedujeron de D. Sunday (1982) y son bastante uniformes y exactos. Los valores en el rango de temperatura del punto de ebullición del agua hasta el punto crítico (100 °C a 374 °C) se extraen de distintas fuentes y son sustancialmente menos precisos; por lo tanto, deben usarse solo como valores aproximados. ^{[23] [24] [25] [26]}

Para utilizar los valores correctamente, tenga en cuenta los siguientes puntos:

• Los valores se aplican únicamente a interfases lisas y en ausencia de otros gases o mezclas de gases como el aire. Por lo tanto, se aplican únicamente a fases puras y necesitan un factor de corrección para sistemas en los que hay aire presente.
• Los valores no se calcularon según fórmulas ampliamente utilizadas en EE. UU., sino utilizando fórmulas algo más exactas (ver a continuación), que también pueden usarse para calcular valores adicionales en los rangos de temperatura apropiados.
• La presión de vapor saturado sobre el agua en el rango de temperatura de -100 °C a -50 °C es sólo extrapolable [Nota del traductor: no se sabe que exista agua líquida superenfriada por debajo de -42 °C].
• Los valores tienen varias unidades (Pa, hPa o bar), que deben tenerse en cuenta al leerlos.

Fórmulas

Los valores de la tabla para −100 °C a 100 °C se calcularon mediante las siguientes fórmulas, donde T está en kelvin y las presiones de vapor, P _w y P _i , están en pascales .

Sobre agua liquida

log _e ( P _w ) = −6094,4642 T ⁻¹ + 21,1249952 − 2,724552×10 ⁻² T + 1,6853396×10 ⁻⁵ T ² + 2,4575506 log _e ( T )

Para rango de temperatura: 173,15 K a 373,15 K o equivalentemente −100 °C a 100 °C

Sobre hielo

log _e ( P _i ) = −5504,4088 T ⁻¹ − 3,5704628 − 1,7337458×10 ⁻² T + 6,5204209×10 ⁻⁶ T ² + 6,1295027 log _e ( T )

Para rango de temperatura: 173,15 K a 273,15 K o equivalentemente −100 °C a 0 °C

En el punto triple

Un valor básico importante, que no se registra en la tabla, es la presión de vapor saturado en el punto triple del agua. El valor aceptado internacionalmente según las mediciones de Guildner, Johnson y Jones (1976) es:

P _w ( t _tp = 0,01 °C) = 611,657 Pa ± 0,010 Pa en (1 − α ) = 99%

 

Susceptibilidad magnética

El valor estandarizado aceptado de la susceptibilidad magnética del agua a 20 °C (temperatura ambiente) es -12,97 cm ³ /mol. ^[27]

El valor estandarizado aceptado de la susceptibilidad magnética del agua a 20 °C (temperatura ambiente) es -0,702 cm ³ /g. ^[27]

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• Salvo que se indique lo contrario, los datos se refieren a temperatura y presión estándar .
• Fiabilidad de los datos nota general.

Véase también

• Portal del agua

• Propiedades del agua

Referencias

1. "Propiedades termofísicas de sistemas de fluidos". NIST Chemistry WebBook . Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . doi :10.18434/T4D303. Base de datos de referencia estándar del NIST número 69.
2. Lide 2004, pág. 6-15.
3. Maksyutenko, Pavlo; Rizzo, Thomas R.; Boyarkin, Oleg V. (2006). "Una medición directa de la energía de disociación del agua". The Journal of Chemical Physics . 125 (18): 181101. Bibcode :2006JChPh.125r1101M. doi :10.1063/1.2387163. PMID  17115729.
4. Cook, R; Delucia, F; Helminger, P (1974). "Campo de fuerza molecular y estructura del agua: resultados recientes de microondas". Journal of Molecular Spectroscopy . 53 (1): 62–76. Bibcode :1974JMoSp..53...62C. doi :10.1016/0022-2852(74)90261-6.
5. Hoy, AR; Bunker, PR (1979). "Una solución precisa de la ecuación de Schrödinger de flexión rotacional para una molécula triatómica con aplicación a la molécula de agua". Journal of Molecular Spectroscopy . 74 (1): 1–8. Bibcode :1979JMoSp..74....1H. doi :10.1016/0022-2852(79)90019-5.
6. "Lista de ángulos de enlace experimentales de tipo aHOH". Base de datos comparativa y de referencia de química computacional .
7. Griffiths, David Jeffery (1999). Introducción a la electrodinámica (3.ª ed.). Prentice Hall. pág. 275. ISBN 978-0-13-919960-8.
8. "El agua y la velocidad del sonido". www.engineeringtoolbox.com . Consultado el 29 de abril de 2008 .
9. Dean & Lange 1999, p. 1199: Debido a la antigua definición de litro utilizada en ese momento, los datos del Manual se convirtieron de los antiguos g/ml a g/cm ³ , multiplicándolos por 0,999973
10. Franks 2012, pág. 376.
11. Lide 2004, pág. 6-201.
12. Dean y Lange 1999, pág. 1663.
13. Publicación revisada sobre la viscosidad y la conductividad térmica de sustancias de agua pesada, Asociación Internacional para las Propiedades del Agua y el Vapor, Lucerna, Suiza, agosto de 2007.
14. Dean y Lange 1999, pág. 1436.
15. Dean y Lange 1999, pág. 1476.
16. Martin Chaplin. "Diagrama de fases del agua". Universidad South Bank de Londres . Consultado el 27 de mayo de 2022 .
17. Lide, DR, ed. (2005). Manual de química y física del CRC (86.ª edición). Boca Raton (FL): CRC Press. págs. 8–71, 8–116. ISBN 0-8493-0486-5.
18. Martin Chaplin. «Ionización del agua». Universidad South Bank de Londres . Consultado el 27 de mayo de 2022 .
19. Martin Chaplin. "Espectro de absorción de agua". Universidad South Bank de Londres . Consultado el 27 de mayo de 2022 .
20. Fulmer, Gregory R.; Miller, Alexander JM; Sherden, Nathaniel H.; Gottlieb, Hugo E.; Nudelman, Abraham; Stoltz, Brian M.; Bercaw, John E.; Goldberg, Karen I. (2010). "Desplazamientos químicos de RMN de impurezas traza: disolventes de laboratorio comunes, compuestos orgánicos y gases en disolventes deuterados relevantes para el químico organometálico" (PDF) . Organometallics . 29 (9): 2176–2179. doi :10.1021/om100106e. ISSN  0276-7333.
21. Holz, Manfred; Heil, Stefan R.; Sacco, Antonio (2000). "Coeficientes de autodifusión dependientes de la temperatura del agua y seis líquidos moleculares seleccionados para calibración en mediciones precisas de PFG por RMN de 1H". Química física. Física química . 2 (20): 4740–4742. Código Bibliográfico : 2000PCCP....2.4740H. doi : 10.1039/b005319h. ISSN  1463-9084.
22. "IAPWS". Formulaciones principales de propiedades termodinámicas de la IAPWS . Consultado el 4 de mayo de 2023. En 1995 , la IAPWS aprobó una nueva formulación de las propiedades termodinámicas del agua y el vapor para uso general y científico. Esta reemplazó la formulación de 1984 de Haar, Gallagher y Kell, y ahora sirve como estándar internacional para las propiedades termodinámicas del agua.
23. Guildner, LA; Johnson, DP; Jones, FE (1976). "Presión de vapor del agua en su punto triple: valor muy preciso". Science . 191 (4233): 1261. Bibcode :1976Sci...191.1261G. doi :10.1126/science.191.4233.1261. PMID  17737716. S2CID  37399612.
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25. D. Sonntag und D. Heinze (1982): Sättigungsdampfdruck- und Sättigungsdampfdichtetafeln für Wasser und Eis. ( Tablas de presión de vapor saturado y densidad de vapor saturado para agua y hielo ) (1. Aufl.), VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie
26. Ulrich Grigull , Johannes Staub, Peter Schiebener (1990): Mesas de vapor en unidades SI - Wasserdampftafeln. Springer Verlagdima gmbh
27. Weast, Robert (1983–1984). CRC, Manual de química y física 64.ª edición . Boca Ratón, Florida: CRC Publishing. pp. E-119. ISBN 0-8493-0464-4.

Bibliografía

• Dean, John Aurie; Lange, Norbert Adolph (1999). Manual de química de Lange (15.ª edición). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-016384-3.
• Franks, Felix (2012). Física y química física del agua. Springer. ISBN 978-1-4684-8334-5.
• Linstrom, Peter J.; Mallard, William G. (eds.); NIST Chemistry WebBook, Base de datos de referencia estándar del NIST número 69 , Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, Gaithersburg (MD)
• Lide, David R. (2004). Manual de química y física del CRC (85.ª edición). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.

Enlaces externos

• Espectro de microondas (según NIST)
• Propiedades del agua por Martin Chaplin, London South Bank University.