1. Facultad de biología
E.E. Química Inorgánica
El Agua
Prof. Bertha María Rocío
Jesús Emmanuel Castro González
10 de noviembre del 2012
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2. Índice:
Definición……………………………………………………………………..3
Propiedades físicas y químicas……………………………………………4
Importancia biológica……………………………………………………….8
Ciclo del agua……………………………………………………………….11
Problemáticas del agua…………………………………………………….14
Medios de remediación…………………………………………………….17
Conclusión…………………………………………………………………..18
Bibliografía…………………………………………………………………..19
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3. Definición:
El agua es una sustancia cuya molécula está formada por
dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Es esencial para la supervivencia de
todas las formas conocidas de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la
sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su
forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre
el 71% de la superficie de la corteza terrestre. Se localiza principalmente en los
océanos donde se concentra el 96,5% del agua total, los glaciares y casquetes
polares poseen el 1,74%, los depósitos subterráneos (acuíferos), los permafrost y
los glaciares continentales suponen el 1,72% y el restante 0,04% se reparte en
orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y
seres vivos. El agua es un elemento común del sistema solar, hecho confirmado
en descubrimientos recientes. Puede ser encontrada, principalmente, en forma de
hielo; de hecho, es el material base de los cometas y el vapor que compone sus
colas.
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4. Propiedades físicas y químicas del agua:
El agua es una sustancia que químicamente se formula como H2O(imagen 1.1); es
decir, que una molécula de agua se compone de dos átomos de dos átomos de
hidrógeno enlazados covalentemente a un átomos de oxigeno.
Fue Henry Cavendish quien descubrió
en 1781 que el agua es una sustancia
compuesta y no un elemento, como se
pensaba desde la Antigüedad. Los
resultados de dicho descubrimiento fueron
desarrollados por Antoine Laurent de
Lavoisier dando a conocer que el agua
Imagen 1.1 estaba formada por oxígeno e hidrógeno.
En 1804, el químico francés Joseph Louis
Gay-Lussac y el naturalista y geógrafo alemán Alexander von
Humboldt demostraron que el agua estaba formada por dos volúmenes de
hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
Las propiedades fisicoquímicas más notables del agua son:
 El agua es insípida e inodora en condiciones normales de presión y
temperatura. El color del agua varía según su estado: como líquido, puede
parecer incolora en pequeñas cantidades, aunque en el espectrógrafo se
prueba que tiene un ligero tono azul verdoso. El hielo también tiende al azul y
en estado gaseoso (vapor de agua) es incolora.
 El agua bloquea sólo ligeramente la radiación solar UV fuerte, permitiendo que
las plantas acuáticas absorban su energía.
 Ya que el oxígeno tiene una electronegatividad superior a la del hidrógeno, el
agua es una molécula polar. El oxígeno tiene una ligera carga negativa,
mientras que los átomos de hidrógenos tienen una carga ligeramente positiva
del que resulta un fuerte momento dipolar eléctrico. La interacción entre los
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5. diferentes dipolos eléctricos de una molécula causa una atracción en red que
explica el elevado índice de tensión superficialdel agua.(imagen 1.2)
Imagen 1.2
 La fuerza de interacción de la tensión superficial del agua es la fuerza de van
der Waals entre moléculas de agua. La aparente elasticidad causada por la
tensión superficial explica la formación de ondas capilares. A presión
constante, el índice de tensión superficial del agua disminuye al aumentar
su temperatura. También tiene un alto valor adhesivo gracias a su naturaleza
polar.
 La capilaridad se refiere a la tendencia del agua de moverse por un tubo
estrecho en contra de la fuerza de la gravedad. Esta propiedad es
aprovechada por todas las plantas vasculares, como los árboles.
 Otra fuerza muy importante que refuerza la unión entre moléculas de agua es
el enlace por puente de hidrógeno.
 El punto de ebullición del agua (y de cualquier otro líquido) está directamente
relacionado con la presión atmosférica. Por ejemplo, en la cima delEverest, el
agua hierve a unos 68º C, mientras que al nivel del mar este valor sube hasta
100º. Del mismo modo, el agua cercana a fuentesgeotérmicas puede alcanzar
temperaturas de cientos de grados centígrados y seguir siendo líquida. Su
temperatura crítica es de 373,85 °C (647,14 K), su valor específico de fusión
es de 0,334 kJ/g y su índice específico de vaporización es de 2,23kJ/g.
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6.  El agua es un disolvente muy potente, al que se ha catalogado como
el disolvente universal, y afecta a muchos tipos de sustancias distintas. Las
sustancias que se mezclan y se disuelven bien en agua —como
las sales, azúcares, ácidos, álcalis, y algunos gases (como el oxígeno o
eldióxido de carbono, mediante carbonación)— son llamadas hidrófilas,
mientras que las que no combinan bien con el agua —como lípidos ygrasas—
se denominan sustancias hidrófobas. Todos los componentes principales de
las células de proteínas, ADN y polisacáridos se disuelven en agua. Puede
formar un azeótropo con muchos otros disolventes.
 El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol, y en cualquier
proporción, formando un líquido homogéneo. Por otra parte, los aceites
son inmiscibles con el agua, y forman capas de variable densidad sobre la
superficie del agua. Como cualquier gas, el vapor de agua es miscible
completamente con el aire.
 El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente baja, pero ese
valor se incrementa significativamente con la disolución de una pequeña
cantidad de material iónico, como el cloruro de sodio.
 El agua tiene el segundo índice más alto de capacidad calorífica específica —
sólo por detrás del amoníaco— así como una elevada entalpía de
vaporización (40,65 kJ mol-1); ambos factores se deben al enlace de hidrógeno
entre moléculas. Estas dos inusuales propiedades son las que hacen que el
agua "modere" las temperaturas terrestres, reconduciendo grandes variaciones
de energía.
 La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de
temperatura y presión. A la presión normal (1 atmósfera), el agua líquida tiene
una mínima densidad (0,958 kg/l) a los 100 °C. Al bajar la temperatura,
aumenta la densidad (por ejemplo, a 90 °C tiene 0,965 kg/l) y ese aumento es
constante hasta llegar a los 3,8 °C donde alcanza una densidad de 1 kg/litro.
Esa temperatura (3,8 °C) representa un punto de inflexión y es cuando alcanza
su máxima densidad (a la presión mencionada). A partir de ese punto, al bajar
la temperatura, la densidad comienza a disminuir, aunque muy lentamente
(casi nada en la práctica), hasta que a los 0 °C disminuye hasta 0,9999 kg/litro.
Cuando pasa al estado sólido (a 0 °C), ocurre una brusca disminución de la
densidad pasando de 0,9999 kg/l a 0,917 kg/l.
 El agua puede descomponerse en partículas
de hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis.
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7.  Como un óxido de hidrógeno, el agua se forma cuando el hidrógeno —o
un compuesto conteniendo hidrógeno— se quema o reacciona con oxígeno—o
un compuesto de oxígeno—. El agua no es combustible, puesto que es un
producto residual de la combustión del hidrógeno. La energía requerida para
separar el agua en sus dos componentes mediante electrólisis es superior a la
energía desprendida por la recombinación de hidrógeno y oxígeno. Esto hace
que el agua, en contra de lo que sostienen algunos rumores no sea una fuente
de energía eficaz.
 Los elementos que tienen mayor electropositividad que el hidrógeno —como
el litio, el sodio, el calcio, el potasio y el cesio— desplazan el hidrógeno del
agua, formando hidróxidos. Dada su naturaleza de gas inflamable, el
hidrógeno liberado es peligroso y la reacción del agua combinada con los más
electropositivos de estos elementos es una violenta explosión.
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8. Importancia biológica:
Es fundamental para todas las formas de vida conocida. Los humanos consumen
agua potable. Los recursos naturales se han vuelto escasos con la creciente
población mundial y su disposición en varias regiones habitadas es la
preocupación de muchas organizaciones gubernamentales.
El cuerpo humano esta compuesto en un 75% por agua.
El agua cubre tres cuartas partes (71 por ciento) de la superficie de la Tierra, pese
al área por la cual se extiende, la hidrósfera terrestre es comparativamente
bastante escasa, para dar un ejemplo citado por Jacques Cousteau: si se
sumergiera una bola de billar en agua y se la quitase la película de humedad que
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9. quedaría inmediatamente tras ser sacada, sería proporcionalmente mayor que la
de todos los océanos. A pesar de que es una sustancia tan abundante, sólo
supone el 0,022% de la masa de la Tierra. Se puede encontrar esta sustancia en
prácticamente cualquier lugar de la biosfera y en los tres estados de agregación
de la materia: sólido, líquido y gaseoso.
El 97 por ciento es agua salada, la cual se encuentra principalmente en los
océanos y mares; sólo el 3 por ciento de su volumen es dulce. De esta última, un 1
por ciento está en estado líquido, componiendo los ríos y lagos. El 2% restante se
encuentra en estado sólido en capas, campos y plataformas de hielo o banquisas
en las latitudes próximas a los polos. Fuera de las regiones polares el agua dulce
se encuentra principalmente en humedales y, subterráneamente, en acuíferos.
Hacia 1970 se consideraba ya que la mitad del agua dulce del planeta Tierra
estaba contaminada.
El agua representa entre el 50 y el 90% de la masa de los seres vivos
(aproximadamente el 75% del cuerpo humano es agua; en el caso de las algas, el
porcentaje ronda el 90%).
En la superficie de la Tierra hay unos 1.360.000.000 km³ de agua que se
distribuyen de la siguiente forma:
1.320.000.000 km³ (97,2%) son agua de mar.
40.000.000 km³ (2,8%) son agua dulce.
25.000.000 km³ (1,8%) como hielo.
13.000.000 km³ (0,96%) como agua subterránea.
250.000 km³ (0,02%) en lagos y ríos.
13.000 km³ (0,001%) como vapor de agua.
A estas cantidades hay que sumarle la que forma parte de la composición del
manto, la zona terrestre que representa un 84% del volumen planetario. Parte de
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10. esta agua alcanza la superficie tras separarse de las masas subterráneas de
magma (agua juvenil) o en forma de vapor, junto a otros volátiles, durante las
erupciones volcánicas. Este proceso, que llamamos desgasificación del manto,
compensa permanentemente, y lo hará mientras no cese la dinámica interna
planetaria, la pérdida de agua por fotólisis en la alta atmósfera; allí, los átomos de
hidrógeno liberados tienen a perderse en el espacio. El día que el planeta no
contenga ya calor suficiente para mantener la tectónica de placas y el vulcanismo,
esa pérdida paulatina terminará por convertir su superficie en un desierto
universal.
En uno de los procesos básicos de purificación y tratamiento del agua que se
realiza en plantas industriales, agregando hipoclorito de sodio y sulfato de
aluminio, que son agentes coagulantes; esto forma hidróxido de aluminio, que es
más conocido como flóculo, que queda flotando en el agua. Este proceso se
denomina floculación.
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.
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 materias inorgánicas estables. Las aguas negras se depositan en
tanques y se airean con potentes ventiladores, lo cual provoca la formación de
floculos que sirven para filtrar y absorber contaminantes. Las bacterias aeróbicas
convierten el material orgánico en lodos y partes de el se reciclan para mantener
funcionando el proceso. El lodo eliminado se almacena en amplios terrenos, se
vierten al mar o se queman (algunas veces son utilizados como fertilizantes).
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11. El ciclo del agua:
Se pudiera admitir que la cantidad total de agua que existe en la Tierra, en sus
tres fases: sólida, líquida y gaseosa, se ha mantenido constante desde la aparición
de la Humanidad. El agua de la Tierra - que constituye la hidrósfera - se distribuye
en tres reservorios principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre
los cuales existe una circulación contínua - el ciclo del agua o ciclo hidrológico.
El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la energía
radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.
El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los
cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y
regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie
de la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a
la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y
por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua).
Ciclo del agua
La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrológico, por el fenómeno de
sublimación es insignificante en relación a las cantidades movidas por evaporación
y por transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiración.
El vapor de agua es transportado por la circulación atmosférica y se condensa
luego de haber recorrido distancias que pueden sobrepasar 1,000 km. El agua
condensada da lugar a la formación de nieblas y nubes y, posteriormente, a
precipitación.
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12. La precipitación puede ocurrir en la fase líquida (lluvia) o en la fase sólida
(nieve o granizo). El agua precipitada en la fase sólida se presenta con una
estructura cristalina, en el caso de la nieve, y con estructura granular, regular en
capas, en el caso del granizo.
La precipitación incluye también incluye el agua que pasa de la atmósfera a la
superficie terrestre por condensación del vapor de agua (rocío) o por congelación
del vapor (helada) y por intercepción de las gotas de agua de las nieblas (nubes
que tocan el suelo o el mar).
El agua que precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta
directamente a la atmósfera por evaporación; otra parte escurre por la superficie
del terreno, escorrentía superficial, que se concentra en surcos y va a originar las
líneas de agua. El agua restante se infiltra, esto es penetra en el interior del suelo;
esta agua infiltrada puede volver a la atmósfera por evapotranspiración o
profundizarse hasta alcanzar las capas freáticas.
Tanto el escurrimiento superficial como el subterráneo van a alimentar los cursos
de agua que desaguan en lagos y en océanos.
La escorrentía superficial se presenta siempre que hay precipitación y termina
poco después de haber terminado la precipitación. Por otro lado, el escurrimiento
subterráneo, especialmente cuando se da a través de medios porosos, ocurre con
gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho después de haber
terminado la precipitación que le dio origen.
Así, los cursos de agua alimentados por capas freáticas presentan unos caudales
más regulares.
Como se dijo arriba, los procesos del ciclo hidrológico decurren en la atmósfera y
en la superficie terrestre por lo que se puede admitir dividir el ciclo del agua en dos
ramas: aérea y terrestre.
El agua que precipita sobre los suelos va a repartirse, a su vez, en tres grupos:
una que es devuelta a la atmósfera por evapotranspiración y dos que producen
escurrimiento superficial y subterráneo. Esta división está condicionada por varios
factores, unos de orden climático y otros dependientes de las características
físicas del lugar donde ocurre la precipitación.
Así, la precipitación, al encontrar una zona impermeable, origina escurrimiento
superficial y la evaporación directa del agua que se acumula y queda en la
superficie. Si ocurre en un suelo permeable, poco espeso y localizado sobre una
formación geológica impermeable, se produce entonces escurrimiento superficial,
evaporación del agua que permanece en la superficie y aún evapotranspiración
del agua que fue retenida por la cubierta vegetal. En ambos casos, no hay
escurrimiento subterráneo; este ocurre en el caso de una formación geológica
subyacente permeable y espesa.
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13. La energía solar es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua
desde las fases líquida y sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las
circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes.
La fuerza de gravedad da lugar a la precipitación y al escurrimiento. El ciclo
hidrológico es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosión y al
transporte y deposición de sedimentos por vía hidráulica. Condiciona la cobertura
vegetal y, de una forma más general, la vida en la Tierra.
El ciclo hidrológico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco
sistema de destilación, extendido por todo el Planeta. El calentamiento de las
regiones tropicales debido a la radiación solar provoca la evaporación contínua del
agua de los océanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua por la
circulación general de la atmósfera, a otras regiones. Durante la transferencia,
parte del vapor de agua se condensa debido al enfriamiento y forma nubes que
originan la precipitación. El regreso a las regiones de origen resulta de la acción
combinada del escurrimiento proveniente de los ríos y de las corrientes marinas.
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14. Problemáticas del agua:
Los problemas de abastecimiento
Debemos reconocer el alto grado de desigualdad en la disponibilidad de un
recurso tan preciado como el agua. Otra cuestión que dificulta el abastecimiento
del agua es el crecimiento demográfico, en tanto el aumento del número de
habitantes provoca una mayor demanda.
Cuando se habla de abastecimiento adecuado de agua se hace referencia a la
cantidad de líquido disponible y a su calidad. Por eso, es importante la
implementación de programas de provisión de agua potable, que implican su
obtención, su purificación y ponerla al alcance de los usuarios.
Contaminación:
Corresponde a las alteraciones de la caída del agua como producto de las
actividades humanas.
Las ciudades con alto grado de urbanización arrojan a ríos, lagos y mares,
grandes volúmenes de aguas residuales, debido al uso doméstico, industrial y
agrícola que se hace del agua.
Desagüe de aguas negras.
Los agentes contaminantes del agua son de tipo biológico, químico y físico.
Contaminantes biológicos. Corresponden a los desechos orgánicos, tales como la
materia fecal y restos de alimentos. Estos tienen la propiedad de fermentar, es
decir, se descomponen utilizando el oxígeno disuelto en el agua, a la cual llegan
principalmente por los alcantarillados de las ciudades.
Otros contaminantes biológicos son las evacuaciones de desechos industriales
provenientes del procesamiento de alimentos y de los mataderos.
La mayoría de los desechos orgánicos de tipo biológico son biodegradables, es
decir, las bacterias que normalmente viven en el agua degradan o descomponen
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15. esta materia en sustancias más simples haciendo uso del oxígeno presente en el
agua. Aún así, resultan menos dañinos que los no biodegradables.
Contaminantes químicos. Son los compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos,
que llegan al agua provenientes de las actividades domésticas, industriales y
agropecuarias.
Entre los de tipo orgánico destacan los hidrocarburos derivados del petróleo y los
compuestos sintéticos o creados por el hombre, tales como plaguicidas, solventes
industriales, aceites, detergentes y plásticos. Estos no suelen ser generalmente
biodegradables, razón por la que mantienen en el agua por mucho tiempo.
Entre las sustancias inorgánicas están las del origen mineral: sales de metales de
mercurio y de arsénico, como el salitre.
Contaminantes físicos. Son los materiales sólidos e inertes que afectan las
transparencias de las aguas, como basuras, polvo y arcillas. También son
contaminantes físicos, por una parte, los vertidos de líquidos calientes, que
modifican la temperatura del agua de los ríos y de los lagos, y ponen en peligro la
vida de la flora y fauna acuáticas, y por otra, las sustancias radioactivas
provienen de hospitales, laboratorios y centrales nucleares.
La demanda en los centros urbanos:
En general, los núcleos urbanos se formaron inicialmente asociados a las
posibilidades de obtener agua. Una posibilidad ampliamente difundida es la
utilización de acuíferos subterráneos.
Pero, con el crecimiento de las ciudades, la provisión de agua potable se tornó
problemática. Las fuentes tradicionales de aprovisionamiento se tornaron
inadecuadas tanto en cantidad como en calidad. Los ríos se contaminan y los
acuíferos subterráneos se agotan o se contaminan también.
El abastecimiento de agua se torna mas difícil y costoso. La explotación de
acuíferos subterráneos se encarece por la necesidad de acceder a napas mas
profundas; se debe recurrir a ríos mas lejanos, lo cual también implica el
inconveniente de competir por el recurso, sea con otras poblaciones o por otros
usos.
Otra cuestión relaciones con la problemática del agua en los centros urbanos es la
eliminación de residuos y efluentes. Para ello, las ciudades de países
desarrollados y algunas de países del Tercer Mundo, como Buenos Aires,
disponen de un sistema de alcantarillado que permite la recolección de efluentes
domésticos e industriales, aunque esto no siempre alcanza para evitar la
disposición de efluentes a cielo abierto.
Una gran cantidad de ciudades, en cambio, no disponen de infraestructura y los
efluentes son directamente arrojados al suelo.
La existencia de infraestructura para el suministro de agua influye directamente en
los niveles de consumo, ya que los hogares que no están conectados a sistemas
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16. de conducción, tratamiento, almacenamiento y distribución, suelen consumir
mucho menos que aquellos que si lo están.
En resumen, tanto los países pobres como ricos, el crecimiento urbano genera
cambios importantes en el ciclo natural del agua.
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17. Medios de remediación:
Esté problema que se nos presenta en la actualidad es un tema que cada día
ocupa más la atención de científicos, técnicos, políticos y en general, de muchos
de los habitantes del planeta.
La escasez de este vital líquido obliga a reiterar nuevamente una llamada a la
moderación de consumo por parte de la población a nivel mundial, ya que sin su
colaboración los esfuerzos técnicos que llevan a cabo algunas organizaciones
resultarían insuficientes.
La creciente necesidad de lograr el equilibrio hidrológico que asegure el abasto
suficiente de agua a la población se logrará armonizando la disponibilidad natural
con las extracciones del recurso mediante el uso eficiente del agua.
La función ecológica para la ecología el agua tiene un doble valor, por una parte
es un elemento del ecosistema y es consecuentemente un activo social, por otra
es generador de ecosistemas.
Con ser cuestiones muy importantes a considerar, cuando se trata de llevar a cabo
aprovechamientos de agua, la conservación de las especies y de los ecosistemas
afectados, no podemos olvidar la función que realiza el agua cuando fluye, de
modo variable, desde las cabeceras de los ríos hasta el mar, puesto que moviliza
y distribuye elementos químicos tan importantes para la vida como el fósforo o el
anhídrido carbónico.
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18. Conclusiones:
La aparente abundancia del agua en el mundo ha dado la impresión, en el pasado,
de que se trataba de un bien inagotable. Era también el más barato. En la mayor
parte de regiones el agua era gratuita. Todo ello ha conducido al hombre a
derrocharla. El riego se efectúa de forma excesivamente generosa, hasta el punto
de anegar los suelos y de provocar una salinización secundaria. Las fugas en las
redes de alimentación de agua de las ciudades son enormes. El agua se
considera en la actualidad como un recurso económico del mismo valor que los
minerales, y debe ser administrada racionalmente. En el origen de esta toma de
conciencia aparece una importante disminución de este recurso en múltiples
puntos del globo y, a partir de la mitad de la década de los setenta, el crecimiento
del coste de la energía. Se ha constatado que la explotación irracional de un
recurso de superficie o subterráneo provoca déficit de agua y que esos déficit
tienden a aparecer en nuevos lugares y a menudo varias veces por año. Es
probable que los déficit sean causados por la contaminación; en todos los casos,
comprometen el desarrollo urbano y económico.
Planta de tratamiento de aguas residuales.
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19. Bibliografía:
Earth's water distribution». U.S. Geological Survey
“El Libro del Agua” Editorial Debate Random House Mondadori Barcelona,
2008
“Agua, un Derecho y no una Mercancía” Icaria Editorial, 2009
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