Agua y hielo

CAPÍTULO 1: AGUA
INTRODUCCIÓN:
Es el principal componente de la mayoría de los alimentos, influye en la estructura, aspecto, sabor y susceptibilidad a la alteración. La eliminación de agua por deshidratación o por separación en cristales de hielo (congelación) afecta a las propiedades nativas de los alimentos.
CONSTANTES FISICAS DEL AGUA Y HIELO:
Se compara el agua con sustancias de similarpeso molecular. Cuando se hace esto se observa que funde y hierve a temperaturas altas, es también alta la tensión superficial, la constante dieléctrica, la capacidad calórica y los calores de transición de fases; la densidad es baja, se expande al solidificar y su viscosidad es extrañamente normal. La conductividad térmica es grande comparada con la de otros líquidos y la del hielo moderadamentegrande comparada con otros sólidos no metálicos.
Es interesante saber que la conductividad del hielo es mayor a 0°C que la del agua a igual temperatura, lo que indica que el hielo conducirá el calor más rápido que el agua inmovilizada. La difusividad térmica indican como cada estado experimenta cambios de temperatura, la del hielo es mayor, por lo que en un ambiente dado experimentará cambios detemperaturas a mayor velocidad. Ésto explica porque los tejidos se congelan más rápido que se descongelan cuando se usan diferenciales de temperatura iguales pero invertidos.
LA MOLÉCULA DE AGUA:
Las propiedades anómalas nombradas anteriormente se explican en base a que existen fuerzas atractivas altas, estructuras anormales y diferentes para el agua y hielo.
Dos átomos de hidrógeno se aproximana los dos orbitales sp3 del oxígeno y forman dos enlaces sigma covalentes, y los orbitales se orientan formando una estructura tetraédrica. El ángulo de enlace de la molécula aislada es de 104° y no 109° como se esperaría para ésta estructura.
ASOCIACIÓN DE MOLÉCULAS DE AGUA:
El enlace H-O es polar, lo cual determina una distribución de cargas asimétrica. Esta polaridad y la posibilidad deformar puentes hidrógenos entre las moléculas explican porque se unen con tanta tenacidad. El oxígeno es altamente electronegativa, por lo que atrae con fuerza los electrones de los hidrógenos dejándolos como protones desnudos, estos dos ejes del tetraedro representan líneas de fuerzas positivas (sitios donadores de enlace de hidrogeno) y los dos pares de electrones libres del oxígeno puedenrepresentar líneas de fuerzas negativas (sitios receptores de puente hidrogeno); en virtud de esto cada molécula puede unirse con otras cuatro. Como cada molécula tiene el mismo número de sitios aceptores y donadores las fuerzas atractivas son muy grandes, lo cual explica porque son grandes los valores de algunas constantes (se necesita más energía para romper los enlaces de hidrógeno).
El valor alto dela constante dieléctrica del agua se da por los dipolos y porque al unirse muchas moléculas por enlaces de hidrogeno se generan dipolos multimoleculares que la incrementan.

ESTRUCTURA DEL HIELO:
* HIELO PURO: El agua con sus fuerzas dirigidas tetraédricamente cristaliza en una estructura más abierta (de baja densidad). El ángulo de enlace entre tres átomos de oxígeno es de 109° (muy próximoa 109,28°) y el número de coordinación es 4, ya que cada molécula se une con otras 4.
Cuando se unen varias celdas unidad se puede ver desde la parte superior la forma hexagonal del hielo. Cuando se ve en tres dimensiones se pueden observar 2 planos (planos basales del hielo) de moléculas paralelos y próximos entre sí, que se mueven juntos bajo presión. Los planos basales están perfectamentealineados. En dirección paralela al eje c el hielo es monorrefringente (eje óptico) y en las demás direcciones birrefringente.
* Entre dos átomos de oxígeno más próximos hay uno de hidrógeno (más cerca del que está unido por enlace de hidrogeno que al que está unido covalentemente). Esta distribución se da 50 y 50% con respecto al tiempo, lo cual es posible porque la molécula de agua...