FISICOQUÍMICA DEL MEDIO NATURAL Lic. en Información Ambiental Universidad Nacional de Luján Liliana Saucede

Propiedades del agua CLASE 7

EL AGUA A temperatura ambiente es líquida, inodora, insípida e incolora, aunque adquiere una leve tonalidad azul en grandes volúmenes. Esto se debe a la refracción de la luz al atravesarla, ya que absorbe con mayor facilidad las longitudes de onda larga (rojo, naranja y amarillo) que las longitudes de onda corta (azul, violeta), desviando levemente estas últimas, lo que provoca que en grandes cantidades de agua esas ondas cortas se hagan apreciables.

EL AGUA Es el único compuesto que puede estar en los tres estados (sólido, líquido y gaseoso) a las temperaturas que se dan en la Tierra. Se halla en forma líquida en los mares, ríos, lagos y océanos; en forma sólida, nieve o hielo, en los casquetes polares, en las cumbres de las montañas y en los lugares de la Tierra donde la temperatura es inferior a cero grados Celsius; y en forma gaseosa se encuentra formando parte de la atmósfera terrestre como vapor de agua.

EL AGUA

EL AGUA En la foto anterior aparece el agua en sus tres estados físicos: sólido, líquido y vapor . Se muestra un fenómeno climatico que ocurre en el hemisferio norte y al que llaman hot spring. Se caracteriza porque el agua del lago está a temperaturas bastante altas coexistiendo con la nieve, lo que provoca desprendimiento de vapor en grandes cantidades. Todas las fases citadas tienen las mismas propiedades químicas, no así las prop. físicas que son bastante diferentes. Estas dependen del estado físico para todas las sustancias químicas.

EL AGUA El agua es el medio donde se disuelven casi todas las sustancias y se producen muchas reacciones químicas. El agua posee una tensión superficial producida por la fuerte unión entre moléculas. Es el compuesto con el calor latente de vaporización más alto, 540 cal/g (2,26 kJ/g) y con el calor específico más alto después del litio , 1 cal/g (4,18 J/g).

PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA Punto de fusión Punto de ebullición Densidad Calor molar latente de ebullición Tensión superficial

PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA El estado físico de una sustancia depende en gran medida del balance entre las energías cinéticas de las partículas y las energías de atracción entre partículas. La energía que depende de la temperatura (cinética) tiende a mantener a las partículas separadas y en movimiento. Las atracciones interpartículas tienden a mantener a las partículas unidas.

PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA Desorden total, mucho Desorden, Distribución volumen vacío, libertad las partículas o ordenada, las part. total de movimiento de grupos de ellas ocupan posiciones las partículas . tienen mov. relativo fijas.

PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DEL AGUA UNION COVALENTE - fuerte - FUERZA INTERMOLECULAR - débil -

EL AGUA Variación del punto de ebullición con el peso molecular. Las atracciones intermoleculares fuertes en el H2O son resultado de las uniones puente hidrógeno. Clase especial de atracción intermolecular que ocurre entre el H en una unión muy polarizada : H—F, H—O ó H—N y un átomo con un par electrónico disponible, por ej F, O ó N en otra molécula.

UNION PUENTE HIDROGENO Ejemplos de unión puente hidrógeno H ….

UNION PUENTE HIDROGENO Unión puente hidrógeno en hielo a) La forma hexagonal es característica de los copos de nieve. b) Cada átomo de hidrógeno de la molec. de agua está orientado hacia un par electrónico disponible de la molec. adyacente . El resultado es un arreglo hexagonal de las moléculas de H2O.c) Distancias medidas en ambas uniones – covalente y puente hidrógeno – en hielo. UNION PUENTE HIDROGENO

TRATAMIENTOS En uno de los procesos básicos de purificación y tratamiento del agua que se realiza en plantas industriales, se agrega hipoclorito de sodio y sulfato de aluminio, que son agentes coagulantes. Se forma hidróxido de aluminio por hidrólisis de la sal: es un sólido que precipita como flóculos y que queda flotando en el agua. Este proceso se denomina floculación.

TRATAMIENTOS Para limpiar las aguas negras o residuales se utiliza un tratamiento primario de aguas negras que elimina parte de los sólidos en forma de lodos. El efluente tiene una enorme demanda biológica de oxígeno (DBO) y a menudo se agota todo el oxigeno disuelto en el estanque y se inicia la descomposición anaeróbica. El efluente de una planta de tratamiento primario contiene mucha materia orgánica disuelta y suspendida.

TRATAMIENTOS Una planta de tratamiento secundario de aguas negras hace pasar el efluente de la planta de tratamiento primario por filtros de arena y grava. En este paso hay cierta aireación y las bacterias aeróbicas convierten la mayor parte de la materia orgánica en materia inorgánica estable. Las bacterias aeróbicas convierten el material orgánico en lodos y partes de él se reciclan para mantener funcionando el proceso. El lodo eliminado se almacena en amplios terrenos, se vierte al mar o se quema (algunas veces son utilizados como fertilizantes)

CONTAMINACION El estado natural del agua puede ser afectado por procesos naturales; por ejemplo: los suelos, las rocas, algunos insectos y excrementos de animales. Otra forma como puede cambiar su estado natural es artificialmente, fundamentalmente por causas humanas. Por ejemplo: con sustancias que cambien el pH y la salinidad del agua, producidas por actividades mineras. La contaminación del agua ocurre en poblaciones que no tienen desagües, sistemas de disposición de excretas o deficientes procesos de recogida y almacenaje de desechos; y arrojan basuras y aguas fecales (o servidas) a los ríos.

CONTAMINACION Otra causa de degradación del recurso es el exceso de nutrientes: fertilizantes vertidos en agua, especialmente los compuestos por fósforo y su derivados, hacen que se originen algas en exceso, impidiendo la entrada de luz solar al lago o laguna, y la muerte de los peces. Sustancias tóxicas, como los metales pesados (plomo y cadmio), generan bioacumulación. Los residuos urbanos (aguas negras o aguas servidas), que contienen excrementos, también generan contaminación.

AGUAS DURAS Existe el tipo de agua llamada agua dura, la cual alberga minerales, como carbonatos de calcio y magnesio. Esto provoca inconvenientes de tipo diverso tanto en el uso industrial como hogareño. Se debe a la presencia de sales cálcicas y magnésicas cuya presencia (dureza temporal) puede producir depósitos de sarro en las teteras y otras superficies en contacto con el agua dura como cañería industriales.. Para "mejorar“ las cualidades del agua dura, se utilizan ablandadores de intercambio iónico, en aparatos especialmente diseñados para el proceso de ablandamiento.

AGUAS DURAS El agua dura puede ser sacada directamente de pozos, dependiendo de la tierra; por lo general, el agua dura no pertenece a una red citadina de distribución, sino que es un recurso del campo. Una forma de cuantificar la dureza total del agua, es sumar la dureza cálcica (concentración de masa de cationes cálcicos Ca2+ en el agua) y la dureza magnésica (concentración de masa de cationes magnésicos Mg2+ en el agua). Uno de los métodos más modernos para purificar agua es la ósmosis reversa o inversa

Posibles soluciones para mejorar la disponibilidad del agua Producir más, distribuirla mejor y desperdiciarla menos. Hervirla y destilarla. Existen otras técnicas más avanzadas, como la ósmosis inversa. Mejorar la distribución En general se lleva a cabo por medio de los sistemas de agua municipal o como agua embotellada. Algunos países tienen programas para distribuir el agua a los más necesitados libre de cargos.

Posibles soluciones para mejorar la disponibilidad del agua Desde un punto de vista político, el agua podría llegar a ser declarada un derecho humano. Algunos países como Uruguay o España han dado pasos en ese sentido al declararlo un bien colectivo o de dominio público.

Se denomina tensión superficial al fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica. Es una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos. A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido.