Agua Profesor: Mario Azan

El agua y sus características El agua es la sustancia mas abundante en los sistemas vivos. Constituye el 70% o mas del peso de la mayoría de los organismos. Nuestro cuerpo es en su mayoría pura agua. Los primeros organismos vivos se desarrollaron a partir del agua. El curso de la evolución de los organismos ha sido condicionado por el agua.

¿Desde cuándo? Más de 3.000 millones de años

¿Volumen? Tres cuartas partes de la superficie del planeta

¿Formas? Como líquidos, en lluvias, ríos, océanos, camanchaca, etc. Como sólidos en témpanos y nieves Como gas en las nubes.

¿Cuánta agua disponible tenemos? 98%, corresponde a agua salada que se encuentra en mares y océanos, El agua dulce que poseemos en un 69% corresponde a agua atrapada en glaciares y nieves eternas, 30% está constituida por aguas subterráneas No más del 0,7% se encuentra en forma de ríos y lagos.

Evolución Química Oparin (1894-1980) “el agua es la cuna de la vida donde surge la materia orgánica capaz de crear a los seres vivos” 1922

¿Agua en la vida? Entre el 65 y el 95% del peso de la mayor parte de las formas vivas es agua.

Henry Cavendish (1731-1810) “el mas rico de todos los sabios y el mas sabio de todos los ricos” H2= “aire inflamable” Síntesis del agua = 1781

Electrólisis Del Agua A través del proceso llamado electrolisis es posible demostrar que los elementos constitutivos del agua son el oxigeno y el hidrogeno.

Esquema De Electrólisis

Voltámetro Hoffman

Experiencia sencilla

La molécula de agua (H2O) presenta las siguientes características: Polaridad Triatómica Estructura de geometría angular

Estructura del agua

Enlaces entre moléculas de agua El agua tiene una carga total neutra (igual número de protones que de electrones ) pero presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar.

Propiedades físicas del agua Densidad. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4ºC, que es de 1g/ mL

El agua presenta una alta tensión superficial La superficie del liquido actúa como una membrana elástica y tensa capaz de soportar el peso de algunos objetos

Gran calor específico: 1 cal/gºC También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua. El agua puede absorber "calor" que utiliza para romper los p. de h. por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante .

El agua como solvente 1. Acción disolvente (sales)

Otras moléculas polares

Concentración El porcentaje peso/peso corresponde a la cantidad de soluto disuelto por cada 100 gramos de solución. Por ejemplo, una solución acuosa de sal 20%p/p quiere decir que hay 20g de sal disueltos en 100 g de solución.

El agua en la naturaleza Gracias al ciclo hidrológico, la distribución del agua en la naturaleza mantiene un permanente equilibrio, ya que se recicla una y otra vez.

Actividad sugerida Materiales: -          agua destilada -          tres frascos de vidrio etiquetados con sus respectivas tapas -          un gotario -          ralladuras de un jabón.   Procedimiento:   Frasco 1: Preparar una solución disolviendo una cucharada de jabón líquido o de ralladura del jabón, en seis cucharadas de agua caliente de la llave. Frasco 2: agregar 5 cucharadas de agua de la llave Frasco 3: agregar 5 cucharadas de agua destilada Frasco 4: agregar 5 cucharadas de agua de otro origen. -Para asegurarse de que las cantidades de agua sean similares, hacer una marca en otro frasco y utilizarlo para medir los volúmenes. -Con el gotario agregar 5 gotas de jabón del frasco 1 en el frasco 2,3,y 4; cerrar, agitar y ver si se forma espuma. Si no, continuar agregando gotas de solución y agitar; repetir hasta que se forme espuma. Registrar las observaciones en una tabla. Tomar especial atención en la cantidad de formación de espuma de los distintos tipos de agua.

Clases del agua Cantidad de CaCO3: Menor que 120ppm agua blanda Entre 120 y 350ppm agua moderadamente dura Mayor que 350ppm agua muy dura

Dureza temporal y dureza permanente Los bicarbonatos son los responsables de la dureza temporal: se eliminan mediante ebullición del agua. Los sulfatos son los responsables de la dureza permanente: se eliminan por intercambio iónico, a través, de resinas de intercambio iónico.

La contaminación del agua Contaminación natural: sin intervención del ser humano; producida por el paso del agua a través del aire y al mezclarse con sales minerales del suelo. Contaminación artificial: producida por actividades humanas, como: las industriales, las agrícolas y las domesticas.

¿Qué contaminantes provienen de las actividades humanas? Sustancias toxicas (cadmio y plomo) Sustancias que cambian el pH y la salinidad Nutrientes en exceso Residuos urbanos

Contaminantes del agua Efecto DE ORIGEN DOMESTICO Hidróxido de amonio Aguas negras DE ORIGEN INDUSTRIAL Ácido Nítrico Hidrocarburos DE ORIGEN AGRICOLA D.D.T Aumenta el pH del agua, destruye la vida acuática amebiasis Corroe las sustancias orgánicas de tipo proteico Posibles efectos cancerigenos Disminuye el efecto fotosintético de las plantas (empleo prohibido)

Actividad sugerida Trabaja junto a un compañero: ¿Qué le falta a este diagrama para estar completo? ¿Qué le pasaría al mar si continuamente ocurriera solo evaporación del agua del mar y precipitación desde las nubes a la tierra?  

Purificación y tratamiento del agua La evaporación, seguida de la condensación. La acción bacteriana. La filtración.

Procesos para obtener agua potable Sedimentación Filtración Cloración Aireación

Soluciones acuosas Se disolvieron 10 gramos de sal común en 100 mL de agua. ¿Qué concentración tiene la solución en porcentaje peso/peso (%p/p)? Nota: Como la densidad del agua es 1 g/mL, el volumen es igual a su masa, es decir, 100 gramos.

Se disolvieron 30 gramos de azúcar en 100 gramos de agua Se disolvieron 30 gramos de azúcar en 100 gramos de agua. ¿Qué concentración tiene la solución en %p/p?

La solubilidad de la sal común (NaCl) en 100 g de agua es 36 g a 20ºC y 39,2 g a 100ºC A) ¿Cuál es la relación entre la solubilidad y la temperatura? B) ¿Qué ocurre si 100 g de la solución saturada de NaCl se enfría desde 100ºC a 20ºC?

Actividad de investigación, en grupos de 4 personas, fecha de entrega 2 de Junio 1) Ingresar a la pagina www.explora.cl/otros/agua/ciclos2.html y averigua si el agua que bebieron los dinosaurios es la misma que encontramos hoy. Investigar cual es el consumo de agua en Chile 2) En www.conama.cl/portal/1255/propertyvalue-10482.html hacer clic en tu región y averigua sobre las condiciones del agua, los planes de descontaminación de aguas y las políticas ambientales en tu región

Actividad sugerida ¿Por qué el hielo flota? Interesante pregunta. La explicación científica es que en el agua, al ir congelándose o formando el hielo, las moléculas de agua se van ordenando de tal forma que entre ellas van quedando espacios o “huecos” que se llenan con aire, provocando que un cubo de hielo, por ejemplo, sea más liviano que un cubo de agua líquida de las mismas dimensiones. De esa forma el hielo es capaz de flotar en el agua.

Actividad sugerida ¿Por qué el hielo flota? Interesante pregunta. La explicación científica es que en el agua, al ir congelándose o formando el hielo, las moléculas de agua se van ordenando de tal forma que entre ellas van quedando espacios o “huecos” que se llenan con aire, provocando que un cubo de hielo, por ejemplo, sea más liviano que un cubo de agua líquida de las mismas dimensiones. De esa forma el hielo es capaz de flotar en el agua.

Ósmosis y presión osmótica Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable (deja pasar el disolvente pero no el soluto), se produce el fenómeno de la ósmosis que sería un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso del agua (disolvente) a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica), este movimiento continuará hasta que las dos soluciones tengan la misma concentración (isotónicas o isoosmóticas).

Actividad sugerida Averiguar de donde proviene el agua que se consume en tu ciudad y también donde se ubica la planta que trata el agua para hacerla potable.   1.      ¿Por qué al agua potable se le agrega cloro para eliminar los microorganismos? 2.      ¿Qué ventajas presenta el agua potable tratada con cloro respecto al agua sin tratamiento? 3.      Mencionar desventajas sobre el uso de agua con cloro.

Actividad sugerida Dejar un vaso de agua, con una marca del nivel, durante un par de días a temperatura ambiente. ¿Qué ocurre con el nivel de agua? ¿Se mantiene o cambia? Enuncia y explica situaciones de la vida cotidiana donde se presenten los fenómenos de evaporación, condensación y destilación.  

Actividad sugerida Averiguar la densidad que posee el gas natural doméstico que se ocupa diariamente en la cocina.

Actividad sugerida  Para entender y observar en forma práctica los fenómenos de la compresividad y difusividad de los gases se realizara la siguiente actividad experimental.   Material: una jeringa de plástico (no es necesaria la aguja). Al mover el émbolo de la jeringa se estará comprimiendo y expandiendo el aire en su interior ¿Qué otro ejemplo práctico puede ser utilizado para mostrar estos fenómenos de los gases? Averiguar para luego mostrarlo al curso. (Actividad grupal)

Actividad sugerida ¿Qué nombres de minas conocen de Chile? ¿Qué materia prima extraen principalmente?

Actividad Sugerida Experimentación de sobre contaminantes del agua para determinar sus efectos Materiales: Balanza de precisión de 0,1 gramos; tubos de ensayo; frascos de 100 ml; pipetas; tapones de goma para tubos; probetas; embudo; papel pH.   Reactivos: nitrato de plata; ácido oxálico; molibdato de amonio; ferrocianuro de potasio; nitrato de cobalto; fenolftaleína; agua destilada, de la llave y de otra fuente. Procedimiento: En tres tubos agregar cantidades iguales de agua destilada, agua de la llave y agua de otra fuente; adicionar gotas de reactivos específicos para detectar la presencia de cloruros (nitrato de plata), calcio (ácido oxálico), fosfatos (molibdato de amonio), hierro (ferrocianuro de potasio), potasio (nitrato de cobalto); esperar el tiempo necesario para observar reacciones nítidas.

Actividad sugerida Actividad grupal:   Buscar cuáles son las enfermedades más conocidas o más comunes que se generan por ingerir alimentos u hortalizas regadas con aguas contaminadas.

Actividad sugerida ¿Qué ejemplos de reacciones químicas conoces? Comenta