¿Cómo es el agua más pesada que la gasolina, a pesar de que su peso molecular es menor que la gasolina?

Question

El peso molecular de la gasolina es mucho más alto que el del agua, pero en cuanto a propiedad física , peso, un litro de agua pesa más que un litro de gasolina. ¿Como es posible?

Answer 1

La densidad se relaciona con la masa por unidad de volumen. Si tus moléculas son más pesadas pero ocupan más espacio, el resultado neto podría ser más o menos masa por unidad de volumen.

Cuando miras un hidrocarburo típico, tiene mucho carbono e hidrógeno. Ahora, átomo por átomo, el oxígeno es más pesado que el carbono (ignorando la abundancia isotópica, aproximadamente en una proporción de 16:12). Así que si las moléculas fueran de otra manera de la misma forma, si reemplazáramos los carbonos por oxígenos, el hidrocarburo se volvería más pesado (por supuesto que no puedes hacer eso, la química es diferente).

Pero la forma más grande y compleja de las moléculas de hidrocarburos tiene otro efecto. Imagina dos ascensores. En un ascensor metemos a un grupo de bailarines de ballet - altos, elegantes y capaces de ser empacados muy cerca. En el otro ascensor hay un grupo de personas que acaban de ir de compras - llevan bolsas grandes y generalmente ocupan mucho espacio. Es muy posible que puedas meter 15 bailarines en el primer ascensor y solo cinco compradores en el segundo. Entonces, aunque los bailarines puedan pesar 100 libras cada uno y los compradores 200 libras, el primer ascensor será más pesado.

La misma analogía puede ayudar a explicar por qué la densidad de la mayoría de los materiales disminuye cuando la temperatura aumenta. ¡Imagina que los bailarines escuchan música y comienzan a bailar! ¡De repente, 15 de ellos no van a caber en ese ascensor!

¡Quizás por eso la música del ascensor suele ser tan terrible?

Answer 2

Debido a que las moléculas de agua son pequeñas y se empaquetan estrechamente, lo que provoca que el agua tenga una mayor densidad que la gasolina.

Answer 3

Uno de mis profesores de Química tenía una forma interesante de describir este tipo de fenómeno.
Como la molécula de agua tiene forma de triángulo, es posible que las moléculas de agua se "acurruquen" entre sí y se empaquen cerca unas de otras. Como esto:
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Él afirmaba que las moléculas de agua se comportan más como H(100) O(50) que H(2) O.
Ahora, estoy seguro de que podríamos pensar en una docena de razones por las cuales esto no es correcto, pero: esto muestra una propiedad única del agua. Se relaciona estrechamente con las respuestas proporcionadas por @Floris y @G. Smith.

Si el agua realmente fuera H(100) O(50), ¿explicaría eso la propiedad de tu pregunta original? Creo que sí lo haría.
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Answer 4

Otro enfoque para responder esto por ti mismo podría ser seguir con la idea y observar las moléculas con un peso molecular aún más alto.

Por ejemplo, ¿por qué los plásticos no son mucho más pesados que el plomo? ¿Por qué no lo es el ADN? Estas son moléculas realmente masivas, sin embargo, su densidad es bastante baja (comparable a la del agua).

Con los polímeros, deberías comprender rápidamente que la disposición de los átomos importa. Aunque las moléculas en sí son muy pesadas, también ocupan más espacio y, por lo tanto, son menos densas. Con la gasolina, las moléculas normales no son tan mucho más grandes que el agua, por lo que los efectos de la disposición no son tan evidentes.

Además, las fuerzas intermoleculares también juegan un papel: aquí entra en juego la atracción del agua hacia otras moléculas de agua. En cambio, los plásticos dejan huecos y a menudo no están particularmente fuertemente atraídos entre sí, lo que lleva a densidades más bajas.

Answer 5

Imagina esto. Tienes una canasta de bolas de espuma y una canasta de bolas de madera. Digamos que cada canasta tiene el mismo volumen y cada bola el mismo volumen también. Mete tantas bolas de espuma como puedas en la primera canasta y haz lo mismo para la otra canasta pero con bolas de madera. Cada bola de espuma pesa 10 gramos, y cada bola de madera pesa 20 gramos. Te das cuenta de que puedes colocar 3 veces más bolas de espuma en la canasta que bolas de madera. Haciendo la cuenta, encuentras que:

10 gramos * 3 veces más bolas > 20 gramos.

30 > 20.

Esto significa que aunque las bolas de espuma pesan menos que las bolas de madera, se pueden empacar más densamente, resultando en una masa total mayor que las bolas de madera. ¡Espero que esto aclare algo!