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En teoría, para hacer agua basta con mezclar hidrógeno y oxígeno y provocar su combustión. Sin embargo, no es una tarea sencilla ni práctica y requiere de precaución, ya que la manipulación de estos dos elementos puede ser muy peligrosa.
El agua
El agua (H2O) es esencial para la vida, y posee cualidades únicas que la convierten en una sustancia muy particular y apreciada. Su fórmula química es H₂O, lo que significa que está formada por un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno. La molécula del agua es polar, es decir, tiene carga eléctrica positiva en un lado y negativa del otro. Debido a ello, sus moléculas tienden a unirse unas con otras. Además, el agua presenta las siguientes características:
- Es la única sustancia que, de forma natural en nuestro planeta, se puede encontrar en los tres estados de la materia, líquido, sólido y gaseoso.
- No tiene color, sabor ni olor.
- El agua pura tiene un pH neutro de 7, lo cual significa que no es ácida ni básica, sino neutra.
- Su punto de ebullición a nivel del mar es de 100°C y su punto de congelación de 0°C.
- Entre sus propiedades se destaca la capacidad de absorber el calor y de disolver la mayor cantidad de sustancias.
Para comprender mejor si se puede hacer agua o no, es necesario conocer algunas cualidades de sus componentes.
Características del oxígeno
El oxígeno es un gas incoloro e inodoro que forma parte del agua, el aire, los seres vivos y casi todo lo que nos rodea. Su símbolo químico es O. Es no metálico y altamente reactivo, y forma compuestos con la mayoría de los elementos, excepto con el helio y el neón.
El oxígeno es también un fuerte agente oxidante y el segundo más electronegativo de todos los elementos, después del flúor. En la naturaleza, el oxígeno elemental se produce por medio de las plantas, las algas y las cianobacterias. Es un elemento esencial para la respiración celular y la combustión.
Características del hidrógeno
El hidrógeno es el elemento químico con la estructura molecular más sencilla de la tabla periódica. Debido a sus propiedades particulares, no forma parte de ningún grupo. Es un gas inflamable, incoloro e inodoro. También es un elemento no metálico y no es soluble en agua.
El hidrógeno se considera como el elemento químico más abundante, ya que constituye el 75 % de la materia del universo. En estado natural es bastante raro en la Tierra y se produce de manera industrial a partir de hidrocarburos como el metano. También se puede obtener del agua, a través del proceso de electrólisis.
Cómo se puede hacer agua
La necesidad del agua durante los períodos de sequía, en lugares desérticos o en aquellos sitios que no tienen una fuente de agua potable cercana, hace que nos planteemos la posibilidad de hacer agua.
A primera vista, hacer agua parece algo sencillo, ya que solo está formada por dos elementos: oxígeno e hidrógeno, que, además, son muy comunes.
En teoría, es posible hacer agua si se mezclan ambos gases y se aporta calor suficiente para iniciar la reacción química entre estos elementos.
La molécula del agua se produce a partir de la combustión de los elementos que la componen: hidrógeno (H) y oxígeno (O). Esta reacción se representa de la siguiente manera:
2H2 + O2 → 2H2O + energía
Sin embargo, en la práctica, la mezcla de estos dos elementos no se puede producir a temperatura ambiente, porque las moléculas de hidrógeno y oxígeno no forman agua de manera espontánea. Para poder formar agua, se debe suministrar energía suficiente para romper los enlaces covalentes que mantienen a las moléculas de hidrógeno y oxígeno juntas. De esta manera, los enlaces químicos se pueden reorganizar para producir agua. Pero esta reacción es exotérmica, es decir, libera calor y también produce una explosión.
¿Por qué es difícil hacer agua?
La reacción de hidrógeno y oxígeno es básicamente la combustión del hidrógeno. Y aquí hay dos puntos importantes a tener en cuenta: el hidrógeno es altamente inflamable y el oxígeno alimenta la combustión. Por lo tanto, para que se produzca la reacción química entre el oxígeno y el hidrógeno y se forme agua, es necesario suministrar energía y como resultado, se produce una explosión. Esto puede tener consecuencias fatales.
Por eso, el agua se crea para hacer demostraciones en pequeñas cantidades y en ambientes controlados, como laboratorios. En grandes cantidades, la producción de agua conlleva muchos riesgos. Además, es mucho más caro conseguir el hidrógeno y el oxígeno para producir la reacción que crear agua utilizando otros métodos, como la condensación del vapor de agua, la purificación del agua contaminada o la desalinización del agua de mar.
Experimentos para hacer agua
Uno de los primeros científicos interesados en conocer a fondo cómo se produce la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno para formar agua fue el químico francés Antoine Laurent Lavoisier. Para ello, creó un aparato para formar agua a partir de hidrógeno y oxígeno y poder observar la reacción. Básicamente, se utilizaban dos campanas, una para el hidrógeno y otra para el oxígeno y se iniciaba la reacción de combustión a través de un mecanismo.
Mediante este experimento, Lavoisier descubrió el importante rol del oxígeno en la combustión del hidrógeno para formar agua. También, le permitió demostrar que un gas debe tener masa para que se produzca la combustión, y que la masa se conserva después de la reacción. Además, la reacción de hidrógeno y oxígeno para producir agua le sirvió para estudiar las reacciones de oxidación.
Experimento 1
Uno de los experimentos más sencillos para formar agua es poner oxígeno e hidrógeno en un recipiente y encenderlo.
Esto se debe realizar de manera controlada, preferentemente en un laboratorio y teniendo precaución en la manipulación del oxígeno y el hidrógeno. Se recomienza utilizar una cantidad pequeña de cada elemento. También se sugiere usar un recipiente resistente al calor y preferentemente, de algún material irrompible.
Experimento 2
Otro experimento químico común es llenar un globo pequeño con hidrógeno y oxígeno. Se debe colocar un escudo protector, y desde lejos, tocar el globo con una varilla encendida.
Otra opción es llenar el globo con hidrógeno y encenderlo en el aire. El oxígeno del aire reaccionará para formar agua, pero la reacción será más controlada.
Bibliografía
- Saxena, S. K.; V.K. Chhibber, V. K. El agua con su química. (2020). España. Editorial Académica Española.
- Moreno Rodríguez, J. A.; Moreno Rdz, A.; Moreno Rdz, L. A. Química en acción. Experimentos de Química General. (2018). España. Editorial Académica Española.
