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COLEGIO “JESÚS DE NAZARET” LABORATORIO DE CIENCIAS NATURALES – 1° AÑO – EL Agua

LOS GRANDES HOMBRES HABLAN DE IDEAS;, LOS HOMBRES MEDIANOS, DE COSAS;, LOS PEQUEÑOS, DE OTROS HOMBRES. (MATEMÁTICA, ESTÁS AHÍ / ADRIAN PAENZA)

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EL AGUA: PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS INTRODUCCIÓN

Casi tres cuartos de la superficie de la tierra se cubren con agua. Quizás el compuesto químico más importante del mundo, el agua es generalmente fácil de conseguir, de la lluvia, de los ríos, del subsuelo, y de los lagos. Como vapor, el agua está también presente en el aire, donde condensa en las nubes. La mayoría de las cosas vivas contienen una proporción grande de agua. Por ejemplo, el agua abarca cerca de 60 por ciento del peso del cuerpo humano. El agua es necesaria para la vida.

El agua líquida es la única sustancia común que cuando se congela se expande, al contrario de lo que ocurre con las demás sustancias, el hielo tiene una densidad menor que el agua líquida. Esta propiedad del agua hace que el hielo flote en el agua.

El agua es un solvente de gran cantidad de sales inorgánicas, de compuestos orgánicos como el alcohol y de gases como en las bebidas gaseosas (el oxígeno también es soluble, lo que permite la respiración de los peces).

El agua tiene la capacidad de disolver una gran cantidad y variedad de sustancias lo que le proporciona la posibilidad de ser un buen medio de transporte de muchas sustancias en los seres vivos (Oxígeno y minerales) y, productos de desecho (Dióxido de Carbono y toxinas). Esta propiedad también implica que sirve como medio de transporte de contaminantes de los océanos, ríos, lagos, suelo y aire. EVAPORACIÓN DE AGUA DE MAR – RÍO – POTABLE EN LATAS DE ATÚN (COMPARAR).

El agua líquida tiene una gran tensión superficial debido a las fuerzas de atracción entre sus moléculas (hace que la superficie de un líquido se contraiga) y una gran capacidad humectante (capacidad para adherirse y recubrir a un sólido). UTILIZAR DOS MONEDAS DEL MISMO VALOR, CONTAR LA CANTIDAD DE GOTAS QUE SE PUEDEN DEPOSITAR SIN DERRAMARSE, EN LA PRIMERA SE UTILIZA AGUA DE LA CANILLA, EN LA SEGUNDA AGUA CON DETERGENTE.

La gran tensión superficial del agua hace posible el fenómeno de la capilaridad, que junto con su capacidad disolvente hacen posible que las plantas puedan tomar los nutrientes del suelo necesarios para su crecimiento.

Acción Capilar

La acción capilar ocurre porque el agua es pegajosa, las moléculas del agua se pegan unas a otras y a otras substancias como el vidrio, la ropa, tejidos orgánicos y la tierra. Pongamos una toalla de papel dentro de un vaso de agua y el agua se le "pegará" a la toalla de papel. Aún más, empezará el agua a moverse hacia arriba de la toalla hasta que la gravedad sea mucho para ella y no pueda continuar. Esto es más importante de lo que se piensa:

Las plantas y los árboles no podrían crecer sin acción capilar. Las plantas ponen las raíces dentro de la tierra y éstas son capaces de llevar agua de la tierra hacia la planta. El agua, que contiene nutrientes disueltos, químicos y minerales se introduce dentro de las raíces y empieza a elevarse por dentro de los tejidos de la planta.

Los vasos sanguíneos del cuerpo son capilares. La mayor parte de la sangre es agua y la acción capilar ayuda a la acción de bombeo que ejecuta su corazón al mantener la sangre moviéndose dentro de los vasos sanguíneos.

REALIZAR LAS SIGUIENTES EXPERIENCIAS:

http://water.usgs.gov/gotita/waterproperties.html



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CONECTAR A TRAVÉS DE UN PAPEL DE COCINA DOS VASOS DE PP, UNO DE ELLOS CON AGUA Y EL OTRO VACÍO. OBSERVAR QUÉ SUCEDE.

COLOCAR UN TALLO DE APIO EN UN VASO CON COLORANTE, DEJAR 24 HS Y OBSERVAR.

AGUA PARA CONSUMO HUMANO

Es aquella agradable al paladar, sin olor ni sabor, libre de microorganismos y sustancias químicas perjudiciales para nuestro organismo o que pongan en

riesgo nuestra salud.

Diariamente necesitamos entre 2,5 y 3 litros a agua, pero mucho mayor es lo utilizado en la higiene personal y limpieza. ESTIMAR EL CONSUMO DIARIO POR GRUPO FAMILIAR Y PERSONAL, COMO TAMBIÉN DISCRIMINAR EN QUÉ SE CONSUME EL AGUA (HACER LA ESTIMACIÓN DE ACUERDO A LO INDICADO EN LOS MEDIDORES).

EL CICLO DEL AGUA

Tres cuartas partes de la superficie de la Tierra están cubiertas por las aguas de los océanos, lagos, ríos, arroyos y manantiales. Al perforar el subsuelo, por lo general, se puede encontrar agua. Ésta se halla a profundidades diversas (agua subterránea o mantos freáticos).

El proceso conocido como "ciclo del agua" es aquel por el cual el agua de los océanos se evapora y precipita en la tierra, donde se distribuye en ríos y lagos, principalmente, asegurando la recarga de mantos freáticos. Esta agua es la que utilizan plantas, animales y el hombre.

Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie terrestre y en las masas de agua, y por transpiración de los seres vivos. Este vapor circula por la

atmósfera y precipita en forma de lluvia o nieve. Al llegar a la superficie terrestre, el agua sigue dos trayectorias.

Una parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo, y puede evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las plantas para ser transpirada por las hojas. La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo, se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturación para formar un depósito de agua subterránea, cuya superficie se conoce como nivel freático.

Estructura de la molécula de agua

La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O



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H2O / H-O-H

Propiedades del agua

Propiedades físicas del agua

Es un líquido incoloro, inodoro e insaboro. Se transforma fácilmente en los tres estados de agregación (sólido, líquido y

gaseoso). A 100º C se produce su ebullición en condiciones normales de presión. Se solidifica a 0º C en forma de hielo. Es el disolvente universal por excelencia; todos los gases, así como numerosos

sólidos y líquidos se disuelven en ella. COLOCAR UN TUBO DE VIDRIO EN FORMA VERTICAR LLENO DE AGUA,

COLOCAR UNA GOTA DE COLORANTE EN SU PARTE SUPERIOR, OBERVAR CÓMO SE DIFUNDE.

REPETIR LA EXPERIENCIA LLENADO EL TUBO CON FERRICIANURO FÉRRICO Y DEJAR CAER DENTRO DEL MISMO UN CRISTAR DE SULFATO FERROSO.

LLENAR EL TUBO CON ACETATO DE PLOMO Y DEJAR CAER UNA GOTAS DE CROMATO DE POTASIO. OBSERVAR.

En estado químicamente puro, es mala conductora del calor y la electricidad. Su densidad y fluidez permiten que su energía potencial, al ser almacenada en

presas, se aproveche en las caídas de agua para producir energía eléctrica.

Funciones del agua en un organismo

Disolvente: El agua disuelve sustancias. Ej. Azúcar + agua, Sal + agua. Su acción disolvente es lo que nos permite a través del jabón y del detergente, como otros artículos de limpieza, realizar el aseo personal, (comprobar en el laboratorio la presencia de sales en agua de río y del arroyo Saladillo)

1. Bioquímica: El agua disuelve sustancias dentro del cuerpo. EJ. La saliva disuelve los alimentos jugos gástricos = alimentos (estómago)

2. Transporte: Transporta sustancias en nuestro cuerpo. 3. Estructural: El agua da forma a las células 4. Termorregulador: El agua regula y mantiene la temperatura corporal a través

del sistema circulatorio.

ACIDEZ Y ALCALINIDAD. El pH: POTENCIAL HIDRÓGENO

pH quiere decir potencial de hidrógeno. El pH es una escala de medida simplificada, que indica la acidez o alcalinidad de una solución. La acidez y la alcalinidad son 2 extremos que describen propiedades químicas. La escala del pH va desde 0 hasta 14. Un pH de 7 es neutro. Un pH menor de 7 es ácido puede quemarnos. Un pH mayor que 7 es básico o alcalino, puede disolver las grasas de nuestra piel. El agua pura tiene un pH neutro, o sea de 7. Cuando es mezclada con otros químicos se convierte en ácida o alcalina. Algunos ejemplos de sustancias ácidas son: el vinagre y el jugo de limón. Algunos ejemplos de sustancias alcalinas son: la soda cáustica, los jabones en polvo y el amoníaco. Al mezclar ácidos con bases se pueden cancelar o neutralizar sus efectos extremos.



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H+ + OH

- H2O

ácido + alcalino (base) agua (neutro)

ESCALA DE pH

1 7 14

H+ H+ H+

OH- OH- OH

-

Consecuencias de la alteración del pH El pH del suelo afecta la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Muchas plantas prefieren un suelo ligeramente ácido (pH entre 4.5 y 5.5) como los helechos, mientras que otras prefieren un suelo menos ácido (pH entre 6.5 y 7). Los suelos altamente ácidos (con un pH menor de 4.5) alcanzan concentraciones de elementos químicos tóxicos para las plantas ya que disuelven muchos minerales del suelo. El pH del agua afecta la vida acuática. El agua de los lagos, lagunas y ríos sanos generalmente tiene un pH entre 6 y 8. La mayoría de los peces tolera el agua con pH entre 6 y 9. La reproducción de los peces. (continúa en lluvia ácida)

Material extraído de: http://www.educando.edu.do/articulos/estudiante/el-ph-en-nuestra-vida/

EFECTO INVERNADERO El efecto invernadero y la contaminación de la atmósfera con dióxido de carbono Se demostrarás que la presencia del dióxido de carbono en la atmósfera provoca el incremento de la temperatura, como resultado del efecto invernadero.



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Materiales Botellas de plástico / conexiones de goma / vaso de precipitado / termómetros Sustancias Cal / Bicarbonato de sodio / Ácido acético Técnica Preparar una solución de cal, dejar reposar el exceso y luego filtrar. Tápala y agita para disolver el hidróxido. Deja reposar para que se asiente el polvo blanco. Toma ahora las otras dos botellas y sin su tapa, usando dos tramos del tubo flexible, haz un dispositivo como el que se muestra en la figura

En la primera botella agregar bicarbonato de sodio y luego ácido acético (el ácido al reaccionar con el bicarbonato libera CO2). El CO2 formado pasará a la segunda botella y desalojará el aire. Al observar una turbiedad blanca en el vaso que contiene agua de cal (el CO2 con el hidróxido de calcio forma carbonato de calcio insoluble de color blanco), nos aseguramos que la segunda botella esté llena de CO2. Dejar transcurrir el tiempo necesario para que ya no veas la producción de burbujeo en el vaso. Retirar el tapón con los tubos. Tapar la botella cuidando de que siempre esté vertical y boca arriba. Formar ahora dos nuevos tapones de plastilina rodeando a los termómetros por la parte media. Colocarlos uno en una botella vacía (que contiene sólo aire atmosférico) y el otro en la botella que contiene el gas producido con el bicarbonato y el vinagre, según la figura siguiente.

Acomoda las dos botellas verticales y boca arriba, en un lugar soleado y seguro. Toma la lectura de los dos termómetros en el momento de colocarlos en el lugar escogido y anótala en la siguiente tabla:

TIEMPO TRANSCURRIDO EN MINUTOS

TEMPERATURA BOTELLA CON CO2

TEMPERATURA BOTELLA CON AIRE



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Material extraído de: Laboratorio de Ciencias Experimentales_Biología1°. https://docs.google.com/document/d/1bAROeU4Ij.../edit

LLUVIA ÁCIDA Lluvia ácida es un término muy amplio que se refiere a una mezcla de sedimentación húmeda y seca (materiales depositados) de la atmósfera que contienen cantidades más altas de las normales de ácidos nítrico y sulfúrico. Los precursores químicos de la formación de la lluvia ácida provienen de fuentes naturales, como los volcanes, y de fuentes artificiales, principalmente las emisiones de dióxido de azufre (SO2) y óxido de nitrógeno (NOx) que provienen de la combustión de derivados del petróleo, mayoritariamente por los automotores. La lluvia ácida ocurre cuando esos gases reaccionan en la atmósfera con el agua, el oxígeno y otras sustancias químicas para formar distintos compuestos ácidos. El resultado consiste en una solución suave de ácido sulfuroso, sulfúrico y ácido nítrico.

En el laboratorio se simulará la formación de lluvia ácida:

TRÍPODE CON TELA DE AMIANTO

FRASCO LAVADOR

Se quema azufre, y genera dióxido de azufre, el que por vacío es aspirado dentro

del embudo para burbujear en el frasco lavador.

S + O2 SO2(g)

Se conecta a una bomba de vació para hacer que el dióxido de azufre burbujee en el frasco

el dióxido de azufre reacciona con el agua para

forma ácido sulfuroso.

Comprobamos la presencia

midiendo el pH de la solución

SO2(g) + H2O

H2SO3

http://www.epa.gov/acidrain/spanish/glossary.html#SO2

http://www.epa.gov/acidrain/spanish/glossary.html#Nox

http://www.epa.gov/acidrain/spanish/glossary.html#Nox



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Se quemará azufre (S) para formar con el oxígeno del aire el Dióxido de Azufre (SO2), que se lo hará burbujear en agua, con quien reaccionará y formará ácido sulfuroso. Comprobaremos la presencia a través de papel de pH, midiendo la acidez del medio. Reacciones:

S + O2 SO2 azufre oxigeno dióxido de azufre

SO2 + H2O H2SO3 dióxido de azufre água ácido sulfuroso El ácido sulfuroso en agua se disocia según

H2SO3 SO32- + 2 H+

anión sulfito protones los protones son quienes dan la acidez a una solución. Efectos: debilita a las plantas haciéndolas más vulnerables y alterando la acción fotosintética, degrada edificaciones, y es responsable de algunas muertes de lagos. Si se acidifica un medio acuático, éste hará que no sea posible la reproducción de los peces, disminuye la población y con ello el número de aves que se alimentan de éstos. Al contrario, los insectos aumentan por acumulación pues los peces no se los comen. De esta forma, podemos decir que el lago está “muerto” cuando su pH alcanza el valor de 4,5. Material extraído de: http://www.epa.gov/acidrain/spanish/what/index.html y http://queaprendemoshoy.com/la-lluvia-acida.

POTABILIZACIÓN La potabilización es el proceso por el cual el agua de río es tratada químicamente (por el agregado de determinados productos), y físicamente (por someter el agua a determinadas operaciones, como ser la filtración), para transformarla en una agua apta para el consumo humano. Fuente de agua para consumo domiciliario En la ciudad de Rosario el proceso de potabilización se inicia desde la toma del agua desde el río Paraná. El siguiente esquema representa todo el proceso hasta el envío del fluido a los domicilio de los rosarinos.

http://www.epa.gov/acidrain/spanish/what/index.html



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1. TOMA DEL RIO. Punto de captación de las aguas; REJA. Impide la penetración de elementos de gran tamaño (ramas, troncos, peces, etc.).

2. DESARENADOR. Sedimenta arenas que van suspendidas para evitar dañar las bombas.

3. BOMBEO DE BAJA (Bombas también llamadas de baja presión). Toman el agua directamente del río enviando el agua cruda a la cámara de mezcla.

4. CAMARA DE MEZCLA. Donde se agrega al agua productos químicos. Los principales son los coagulantes (sulfato de aluminio) y alcalinizantes (cal)

5. DECANTADOR. El agua llega velozmente a una pileta muy amplia donde se aquieta, permitiendo que se depositen las impurezas en el fondo. Para acelerar esta operación, se le agrega al agua coagulante que atrapan las impurezas formando pesados coágulos. El agua sale muy clarificada y junto con la suciedad quedan gran parte de las bacterias que contenía.

6. FILTRO. El agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a través de sucesivas capas de arena de distinto grosor. Sale prácticamente potable.

7. DESINFECCIÓN. Para asegurar aún más la potabilidad del agua, se le agrega cloro que elimina el exceso de bacterias y lo que es muy importante, su desarrollo en el recorrido hasta las viviendas.

8. BOMBEO DE ALTA. Toma el agua del depósito de la ciudad. 9. TANQUE DE RESERVA. Desde donde se distribuye a toda la ciudad. Muestras

tomadas en distintos lugares del sistema. 10. CONTROL FINAL. Antes de llegar al consumo, el agua es severamente controlada por

químicos, que la analizan Material extraído de: educasitios.educ.ar. Proceso de potabilización de Aguas Santafesinas.

En el laboratorio se simulará el proceso de potabilización utilizando agua del río Paraná, o bien del arroyo Saladillo que se realizará de acuerdo al esquema siguiente



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PROCESO DE POTABILIZACIÓN EN EL LABORATORIO

H2O de

río

Agregamos sulfato de aluminio (SO4)3Al2

para formar los flóculos

Agregamos agua de Cal Ca(OH)2 para

neutralizar la acidez

Filtro de

arena y

grava

Agregamos hipoclorito de sódio

(lavandina)

NaClO

H2O

potable

Se formarán

los flóculos

SOPORTE

UNIVERSAL

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