el agua
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El AguaEl Agua
El aguaEl agua
Desde que se originó la vida en el planeta Desde que se originó la vida en el planeta tierra, emergimos desde las profundidades tierra, emergimos desde las profundidades marinas, al principio solo fuimos unos marinas, al principio solo fuimos unos minúsculos seres que gracias a la minúsculos seres que gracias a la Creación Creación DivinaDivina o o La Evolución de lasLa Evolución de las EspeciesEspecies, , somos ahora unos seres biológicamente somos ahora unos seres biológicamente formados y vivientes tanto animales como formados y vivientes tanto animales como vegetales vegetales
El líquido más El líquido más importante:importante:
Entre el 60% y 90% del peso de Entre el 60% y 90% del peso de los organismos vivientes los organismos vivientes corresponde a agua. El agua corresponde a agua. El agua cubre las tres cuartas partes de cubre las tres cuartas partes de la superficie terrestre y en ella la superficie terrestre y en ella se inició la vida hace cuatro mil se inició la vida hace cuatro mil millones de años.millones de años.
El agua en nuestro planetaEl agua en nuestro planeta En nuestra Tierra, sólo 1/4000 de la masa En nuestra Tierra, sólo 1/4000 de la masa
del planeta es agua y de su superficie, las del planeta es agua y de su superficie, las tres cuartas partes están cubiertas por tres cuartas partes están cubiertas por agua.agua.
De esta agua, casi el 98% es salada, agua De esta agua, casi el 98% es salada, agua de mar que no se puede beber ni usar en de mar que no se puede beber ni usar en la mayor parte de los procesos la mayor parte de los procesos industriales.industriales.
En virtud de su naturaleza polar, el agua En virtud de su naturaleza polar, el agua tiende a disolver a las sustancias iónicas. tiende a disolver a las sustancias iónicas. Esta capacidad de disolución del agua Esta capacidad de disolución del agua explica lo salado del mar.explica lo salado del mar.
El agua de lluvia disuelve minerales y los El agua de lluvia disuelve minerales y los transporta por los arroyos y ríos hasta el transporta por los arroyos y ríos hasta el mar.mar.
La lluvia cae sobre la Tierra en grandes La lluvia cae sobre la Tierra en grandes cantidades, sin embargo, la mayor parte cantidades, sin embargo, la mayor parte del agua de lluvia cae sobre el mar o en del agua de lluvia cae sobre el mar o en regiones inaccesibles. Un poco menos de regiones inaccesibles. Un poco menos de un 2% del agua de la Tierra se encuentra un 2% del agua de la Tierra se encuentra congelada en los casquetes polares, lo congelada en los casquetes polares, lo que deja menos del 1% disponible como que deja menos del 1% disponible como agua dulce.agua dulce.
El ciclo del aguaEl ciclo del agua
El Ciclo del AguaEl Ciclo del Agua La distribución del agua entre los La distribución del agua entre los
océanos, los casquetes polares y océanos, los casquetes polares y los ríos, lagos y arroyos de agua los ríos, lagos y arroyos de agua dulce es relativamente constante.dulce es relativamente constante.
Existe un ciclo dinámico del agua Existe un ciclo dinámico del agua entre todos ellos: el ciclo del agua.entre todos ellos: el ciclo del agua.
El agua se evapora de las El agua se evapora de las superficies, tanto acuáticas como superficies, tanto acuáticas como terrestres. Este vapor de agua se terrestres. Este vapor de agua se condensa en nubes y regresa a la condensa en nubes y regresa a la Tierra en forma de lluvia, aguanieve Tierra en forma de lluvia, aguanieve y nieve. Esta agua dulce llega a ser y nieve. Esta agua dulce llega a ser parte de los casquetes polares, parte de los casquetes polares, fluye en forma de arroyos y ríos y fluye en forma de arroyos y ríos y llena los lagos y depósitos llena los lagos y depósitos subterráneos.subterráneos.
El reciclaje del agua renueva El reciclaje del agua renueva nuestro suministro de agua dulce.nuestro suministro de agua dulce.
Cuando se evapora el agua de mar, Cuando se evapora el agua de mar, las sales quedan como residuos; las sales quedan como residuos; cuando el agua se filtra por la cuando el agua se filtra por la Tierra, las impurezas quedan Tierra, las impurezas quedan atrapadas en las roca, grava, arena atrapadas en las roca, grava, arena y arcilla. Sin embargo, esta y arcilla. Sin embargo, esta capacidad de purificación no es capacidad de purificación no es infinita.infinita.
Agua y su estructuraAgua y su estructura Henry Cavendih en el siglo XVII Henry Cavendih en el siglo XVII
preparó agua quemando hidrógeno preparó agua quemando hidrógeno en el aire.en el aire.
Antoine Lavoisier, demostró que el Antoine Lavoisier, demostró que el agua se forma únicamente de agua se forma únicamente de hidrógeno y oxígeno.hidrógeno y oxígeno.
Edward Morley en 1890, logró Edward Morley en 1890, logró determinar que 16 partes ponderales determinar que 16 partes ponderales de oxígeno se unen con 2,0154 de oxígeno se unen con 2,0154 partes de hidrógenopartes de hidrógeno
Estructura del aguaEstructura del agua
El agua tiene geometría angularEl agua tiene geometría angular
Propiedades físicas del aguaPropiedades físicas del agua
Fórmula molecular: HFórmula molecular: H22OO
Punto de ebullición a 1 atm: 100ºCPunto de ebullición a 1 atm: 100ºC Punto de congelación a 1 atm: 0ºCPunto de congelación a 1 atm: 0ºC Fórmula estructural : molécula angularFórmula estructural : molécula angular Calor específico: 1cal/gºCCalor específico: 1cal/gºC
Densidad del agua
Estado Variación de la temperatura ºC
Densidad del agua
(g/cc)
Líquido 0 0,9168
Líquido 0 0,99984
Líquido 3,98 1,0000
Líquido 10 0,99970
Líquido 20 0,99821
Líquido 100 0,95849
Comportamiento excepcional del agua
El agua, a excepción de otros líquidos, en estado sólido posee menor densidad que en estado líquido. Esto se debe a que en estado sólido las moléculas de agua se enlazan en una red tridimensional ocupando mayor espacio, es decir, el agua posee mayor volumen en estado sólido. Este comportamiento es inusual, ya que el resto de los líquidos, al pasar al estado sólido, se contraen.
El agua tiene una alta tensión superficial
Se define la tensión superficial como la fuerza elástica que hay en la superficie de un líquido. Las moléculas que se encuentran bajo la superficie del agua son atraídas en todas las direcciones por fuerzas intermoleculares. En cambio, las que se encuentran en la superficie, solo son atraídas hacia abajo o hacia el lado por otras moléculas, provocando que la superficie se tense como una capa elástica.
1.Punto de ebullición Es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión
atmosférica externa. El punto de ebullición de un líquido depende de la presión externa. Por ejemplo, a nivel del mar, el agua hierve a 100ºC; sin embargo, si se hace hervir agua en una montaña, la temperatura a la cual hervirá será menor.
2.Punto de fusión (o solidificación): Es la temperatura a la cual coexisten en equilibrio la fase sólida y líquida a 1 atmósfera
de presión.
3.Calor específico Es la cantidad de energía calórica que se necesita para elevar en 1ºC la temperatura de
1g de agua. El agua tiene una capacidad termorreguladora, esto quiere decir que cuesta elevar su
temperatura y demora en enfriarse, por lo que entrega lentamente al medio el calor que contiene. El alto calor específico del agua ayuda a templar la temperatura ambiente.
El agua como solvente
El agua es el mejor solvente que la mayoría de los líquidos, debido a su estructura y composición. Entonces se dice que el agua es un solvente universal.
El agua disuelve una gran variedad de sustancias, pero algunas, como el aceite y el petróleo, no se disuelven y otras como la tiza lo hacen parcialmente.
¿Cómo se disuelven los solutos en el agua?
Cuando una sustancia “desaparece” en el solvente se dice que es soluble y que se ha disuelto completamente.
Si una sustancia es poco soluble, se puede ver parte de ella en el solvente, entonces la disolución es parcial.
Cuando una sustancia es insoluble, se mantiene inalterable en el solvente y definitivamente no se disuelve.
La solubilidad de una sustancia en un solvente es la cantidad de soluto, en gramos, que se puede disolver en 100g de solvente, hasta formar una solución saturada, a una temperatura de 25ºC.
Para indicar la cantidad de soluto que se disuelve en una cierta cantidad de disolvente, hablamos de concentración. Una solución es concentrada cuando contiene mucho soluto y es diluida si tiene poco soluto.
Composición iónica del agua Las aguas continentales o dulces contienen, en promedio un 0,1% de
sólidos disueltos. Las sustancias que habitualmente encontramos son sales, como el
carbonato de sodio y carbonato de magnesio, además del cloruro de sodio y bicarbonato de sodio.
En el agua estas sales se hallan en forma de iones solvatados: Ca2+,Mg2+,CO3
2-,Na+, Cl- y HCO3- en diferentes concentraciones.
Las aguas oceánicas o saladas presentan una alta concentración de sales disueltas; principalmente cloruro de sodio. (NaCl)
Dureza del agua
De acuerdo al tipo de sales minerales disueltas, las aguas pueden ser duras o blandas.
El agua que contiene un exceso de sales de calcio, magnesio o hierro se denomina agua dura. (aproximadamente 0,6g/L)
Las aguas blandas son las que están prácticamente libres de estos iones.
En general, las aguas duras que contienen cantidades apreciables de bicarbonatos y sulfatos de calcio y de magnesio. Los bicarbonatos son responsables de la dureza temporal del agua y los sulfatos de la dureza permanente.
El agua dura no puede ser usada para cocinar los alimentos, ni industrialmente porque forma costras en las calderas.
¿Cómo ablandar el agua dura?
El proceso de ablandamiento consiste en precipitar las sales de calcio y magnesio o utilizar resinas denominadas de intercambio iónico, que retienen los iones Ca2+, Mg2+, Fe2+ y los cambian por otros cationes que no causen problemas.
Se han ideado diferentes agentes y métodos para ablandar el agua, a fin de facilitar la acción de los jabones.
Un ablandador de agua eficaz es la sosa para lavar (Na2CO3. 10 H2O). Este compuesto alcaliniza el agua, lo que evita la precipitación de los ácidos grasos y elimina la presencia de los iones calcio y magnesio del agua dura.
El fosfato trisódico (Na3PO4) hace alcalina a la solución y precipita a los iones calcio y magnesio.
¿Qué ocurre con el jabón y el agua dura?
Los iones positivos reaccionan con los iones negativos del jabón para formar una sustancia insoluble (especie de nata), impidiendo la acción limpiadora del jabón ya que se pega a la ropa y hace que se vea sucia.
Aguas negras Los microorganismos patógenos (que causan enfermedades) no son el único
problema que tiene su origen en los desechos humanos que vertimos en nuestras vías de agua.
La mayor parte de los materiales orgánicos pueden ser degradados por microorganismos, esta degradación puede ser aeróbica o anaeróbica.
La oxidación aeróbica ocurre en presencia de oxígeno disuelto, una medida de la cantidad de oxígeno necesaria para esta degradación es la demanda bioquímica de oxígeno (DBO)
Cuanto mayor es la cantidad de desechos orgánicos degradables, lógicamente mayor será la DBO.
Algunas sustancias que van a dar al agua por descomposición de materia orgánica
Sustancia Fórmula Condiciones aeróbicas Dióxido de carbono CO2
Iones nitrato NO3-
Iones sulfato SO42-
Iones fosfato PO43-
Iones bicarbonatos HCO3-
Condiciones anaerobias Metano CH4
Aminas R-NH2 Amoníaco NH3
Sulfuro de hidrógeno H2S
Metanotiol CH3SH
EUTROFICACIÓN
La eutroficación puede definirse como un proceso evolutivo, natural o provocado, por el que un lago experimenta un progresivo aumento de nutrientes (nitratos y fosfatos especialmente) que causan un enriquecimiento cada vez mayor en algas ,planctónicas, algas filamentosas y algunas hierbas acuáticas tales como el jacinto (Eichhornia crassipes) y la lechuga de agua .
En términos generales, la eutroficación excesiva se debe, entre otras, a las siguientes causas: Arrastre y acumulación de abonos nitrogenados y fosfatos procedentes de las tierras agrícolas y ganaderas, vertimiento de aguas residuales municipales sobre los ríos alimentadores de los lagos, utilización masiva de detergentes y la descomposición (bajo agua) de los bosques y cultivos inundados por las aguas del embalse )
Entre los efectos de la eutroficación merecen citarse los siguientes: Disminución de la profundidad del lago, disminución del oxigeno disuelto en el agua, disminución en la diversidad de especies y cambios notables en la comunidad biológica dominante, aumento de la biomasa y de la turbiedad y deterioro de la calidad del agua para varios usos (olor y sabor desagradables
Aguas ácidas Las aguas lluvias arrastran por disolución algunos contaminantes atmosféricos
como: öxidos de nitrógeno, que se convierten en ácido nítrico y los óxidos de azufre que se convierten en ácido sulfúrico.
La lluvia ácida se define como lluvia que presenta un pH menor que 5,6 La lluvia ácida se debe principalmente a los óxidos de azufre, que emiten las
plantas termoeléctricas y fundidoras y a los óxidos de nitrógeno emitidos por las plantas termoeléctricas y los automóviles.
Aguas potables Se definen las aguas potables, como aquellas aptas para beber y contienen
sustancias como sales de Ca, Mg, Na y K y aire, pero en ausencia de microorganismos patógenos, nitritos, nitratos y material orgánico.
Tratamiento del agua, para que sea potable: Se coloca en un tanque de asentamiento, donde se le trata con cal apagada y
un floculador como sulfato de aluminio. Estos materiales reaccionan para formar una masa coloidal de hidróxido de
aluminio 3Ca(OH)2 + Al2(SO4)3 2Al(OH)3 + 3CaSO4
Cal apagada sulfato de aluminio hidróxido de aluminio sulfato de calcio
El hidróxido de aluminio atrapa partículas de tierra y bacterias,, a continuación, el agua se filtra a través de arena y grava
Por lo regular, el agua se somete a una aireación: se rocía el aire para eliminar olores y mejorar su sabor.
A veces el agua se filtra a través de carbón activado para eliminar compuestos coloridos y aromáticos.
En el paso final, llamado cloración, se añade cloro para eliminar cualquier bacteria que pudiera quedar.
Fluoruros: La dureza del esmalte de nuestros dientes puede correlacionarse hasta cierto
punto con la cantidad de fluoruro presente, el esmalte dental es un fosfato de calcio complejo hidroxiapatita.
Los iones fluoruros sustituyen a algunos de los iones hidroxilo para formar una mineral más duro llamado fluoroapatita.
Nitratos: Los habitantes de zonas rurales suelen obtener agua de pozos. En muchas áreas agrícolas la concentración de nitratos (NO3
-)en el agua de pozos es superior al máximo nivel seguro. Para bebés el nivel seguro máximo es de 10ppm y para adultos es de 45ppm.
Un exceso de nitratos causa metahemoglobinemia, el síndrome de bebé azul.
Contaminación del agua Química: Por los fertilizantes y plaguicidas que van a dar al sistema acuático. El transporte de petróleo causa derrames en los océanos, estuarios y ríos. Los ácidos que provienen de minas, fábricas y de la precipitación ácida. Las sustancias químicas de uso doméstico, como detergentes, disolventes,etc Biológica: Eliminación de los desechos humanos.
