El estado lquido

El estado LquidoIng. Nilo Ricardo Garca Corzo

Estados fsicos del agua Slido Lquido Vapor

REACCIN DE FORMACIN DEL AGUA2 H2 + O2 2 H2O + Q

4Las fuerzas intermoleculares ylos lquidos y slidos

Curva de calentamientoTemperaturaSe aade calorLquido y vaporen equilibrioPunto de ebullicinLquidoPunto de fusinSlido y lquidoen equilibrioLa energa calorfica para cambiar de estado no se emplea en aumentar la temperatura, sino en romper las fuerzas atractivas entre las molculas.vaporizacingaslquidoFase de CambiolquidofusinFase de cambioslidoSlidovaporDiagrama de fases Punto CrticoPunto TripleTemperaturaPresinPT1T2LQUIDOSLIDOGAS

Fuerzas intramolecularesmantienen juntos a los tomos en una molcula.

Fuerzas intermoleculares intermolecular contra intramolecular41 kJ para evaporar 1 mol de agua (inter)930 kJ para romper todos los enlaces O-H en 1 mol de agua (intra)Por lo general, las fuerzas intermoleculares son mucho ms dbiles que las fuerzas intramoleculares.

Medida de fuerza intermolecular punto de ebullicin punto de fundicin DHvapDHfusDHsub

Fuerzas intermolecularesFuerzas dipolo-dipoloFuerzas de atraccin entre molculas polares

Fuerzas intermolecularesFuerzas ion-dipoloFuerzas de atraccin entre un ion y una molcula polarFuerzas intermolecularesFuerzas de dispersinFuerzas de atraccin que se generan como resultado de los dipolos temporales inducidos en tomos o molculas dipolo inducido - iondipolo inducido - Dipolo

interaccin

Fuerzas intermolecularesFuerzas de dispersin continuaPolarizacin es la facilidad con que la distribucin del electrn en el tomo o molcula puede distorsionarse La polarizacin aumenta con:mayor nmero de electrones ms difusa la nube del electrn Las fuerzas de dispersin normalmente aumentan con la masa molar

POLARIDAD DEL AGUAComo el oxgeno es un tomo de mayor tamao que el hidrgeno, tiene ms electrones y mayor densidad electrnica que el hidrgeno. Esto genera polos de carga positiva y negativas, haciendo del agua una molcula polar.15

Fuerzas intermolecularesEnlace de hidrgenoEs una interaccin especial dipolo-dipolo, el tomo de hidrgeno en un enlace con un tomo electronegativo.

Lquido y Slido

Por qu el hielo flota?En el hielo, los puentes de hidrgeno fijan las molculas en una red cristalina

Las molculas de agua en la red son ms espaciadas que en agua lquida

Por tanto el hielo es menos denso que el agua lquida

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Hielo y deshielo

Por qu el enlace de hidrgeno se considera una interaccin especial dipolo-dipolo?

Propiedades fsicas del aguaA temperatura ambiente el agua es un lquido:InspidoInodoroincoloro

24Densidad La densidad de la mayora de las sustancias slidases mayor que la densidad de su estado lquido. Una excepcin es el agua,

Los Patinadores del agua

Tensin superficialPresin en una burbujaCapilaridadDebido a las fuerzas de cohesin entre las molculas de un lquido, la superficie se comporta como una membrana capaz de resistir cierta tensin.La fuerza debida a ste fenmeno se conoce como Tensin Superficial.Desbalance de fuerzas y tensin superficialExiste una fuerza neta atractiva para las molculas en la superficie que de aquellas que estn en el interior.

La tendencia del sistema ser a disminuir la energa total, y ello se logra disminuyendo el nmero de molculas situadas en la superficie, de ah la reduccin de rea hasta el mnimo posible

Tensin superficial (N/m)Agua a 20C72,8Agua a 60C66,2Agua a 100C58,9Agua jabonosa25,0Aceite de olivo32,0Glicerina63,1Mercurio465,0Tensin superficial y TemperaturaEl valor de disminuye con la temperatura,

debido al aumento de la agitacin trmica, lo que redunda en una menor intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares.

T = tensin superficial interfacial (N/m) = ngulo de contacto = densidad del lquido (kg/m) g = aceleracin debido a la gravedad (m/s) r = radio del tubo (m)

Propiedades de los lquidosCohesin es una atraccin intermolecular entre molculas semejantesAdhesin es una atraccin entre molculas distintas.Si las fuerzas de adhesin del lquido al slido son > a las fuerzas de cohesin dentro del lquido, la superficie del lquido ser cncava, el lquido subir por el tubo, es decir, por encima del nivel hidrosttico.

Viscosidad

?EL AGUA COMO SOLVENTEEl agua es considerado un solvente universal, debido a su estructura y composicin permite disolver una gran cantidad de sustancias.La solubilidad es la cantidad mxima de sustancia que puede ser disuelta en 100 gramos de agua a una cierta temperatura.Sustancias hidrofbicasSustancias hidroflicas32Las molculas de agua se acercan por el dipolo de carga opuesta para lograr desprender el in. Por el lado del oxgeno para desprender los iones de sodio y por el lado de los hidrgenos para desprender los iones de cloro.PROCESO DE DISOLUCIN DEL NaCl

33Antes de la evaporacinla presin de vapor de un lquidoVelocidad decondensacinVelocidad deevaporacin=En equilibrio dinmicoH2O (l) H2O (g)

Calor especfico: 1 cal/g C

El ciclo hdricoprecipitacinprecipitacinevapotranspiracinevaporacin Escorrenta movimiento deagua subterrneainfiltracinParmetros de calidad del aguaParmetroUnidad de medidaEstndar nacional de calidadTurbiedadUNT5ColorTCU15pHUnidades6,5 8,5Alcalinidadmg/L CaCO3300Durezamg/L CaCO3500Oxigeno DisueltoppmDBODQONitratosmg/L NO310Clorurosmg/L Cl250Sulfatosmg/L250Slidosmg/L1000Hierro y manganesomg/L0,3 0,1Fsforo y fosfatosmg/L39DUREZA DE AGUALas aguas duras son aquellas que contienen iones calcio Ca2+ y/o iones magnesio Mg2+ en altas concentraciones.

Las aguas blandas son las que estn prcticamente libres de estos iones.

La dureza temporal es debida a la presencia de bicarbonato de calcio Ca(HCO3)2 y bicarbonato de magnesio Mg(HCO3)2 en el agua, los cuales pueden eliminarse mediante ebullicin del agua.

La dureza permanente es debida a la presencia de sulfato de calcio CaSO4 y sulfato de magnesio MgSO4 en el agua, los cuales no se pueden eliminar mediante ebullicin.

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ABLANDAMIENTO DE AGUALa dureza temporal se puede eliminar mediante la ebullicin del agua.

La dureza permanente se puede eliminar haciendo pasar el agua a travs de una columna de intercambio inico. Este mtodo tambin permite la eliminacin de la dureza temporal.41OSMOSIS INVERSA (OI) Es un proceso que consiste en la aplicacin de una presin, cuyo valor est por encima de la presin osmtica de la solucin salina, a una solucin concentrada, de tal modo que se fuerza el pasaje del solvente a travs de una membrana semipermeable, capaz de retener sales y solutos de bajo peso molecular.

Es capaz de rechazar contaminantes o partculas, con dimetros del orden de los 0,0001 m, por lo cual puede lograrse la remocin de sales, dureza, patgenos, turbiedad, compuestos orgnicos sintticos, plaguicidas y la mayora de los contaminantes ms comnmente encontrados en el agua potable.

SULFATOSION SULFATO ES UNO DE LOS ANIONES MAS COMUNES EN LAS AGUAS NATURALES.

EN AGUAS RESIDUALES ES UN FACTOR MUY IMPORTANTE PROBLEMAS DE OLORES Y CORROSION DE LAS ALCANTARILLAS.

REDUCCION DE SULFATOS A ACIDO SULFIHIDRICO H2S, BAJO CONDICIONES ANAEROBICAS.

SUBSECUENTE OXIDACION DEL H2S, POR BACTERIAS, ATAQUE DEL CONCRETO POR EL H2SO4 (ACIDO)CLORUROSEL IN CLORURO ES UNO DE LOS ANIONES INORGNICOS PRINCIPALES EN EL AGUA.

LA CONCENTRACIN DE CLORUROS ES MAYOR EN AGUAS RESIDUALES.

LOS EXCREMENTOS HUMANOS, PRINCIPALMENTE LA ORINA, CONTIENEN CLORUROS EN UNA CANTIDAD CASI IGUAL A LA DE LOS CLORUROS CONSUMIDOS CON LOS ALIMENTOS Y EL AGUA. EN PROMEDIO UNOS 6 GRAMOS DE CLORUROS POR PERSONA POR DIA, LO QUE INCREMENTA EL CONTENIDO DE CLORUROS EN LAS AGUAS RESIDUALES A 20 mg/L POR ENCIMA DE SU VALOR NORMALOXIGENO DISUELTOEL OXIGENO DISUELTO EN LAS AGUAS DETERMINA LA EXISTENCIA DE CONDICIONES AEROBICAS O ANAEROBICAS EN UN MEDIO PARTICULAR.SIRVE PARA DETERMINAR LA DBOPROCESOS DE TRATAMIENTO AEROBIOTASAS DE AIREACION EN LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO AEROBICOGRADO DE POLUCION DE RIOS (AUTOPURIFICACION DE RIOS)VARIA CON LA TEMPERATURA, PRESION BAROMETRICA, SALINIDAD. DBOLa cantidad de O2 requerido por las bacterias para la estabilizacin de la Materia Orgnica (M.O) susceptible de biodegradacin en condiciones aerbicas

Es un bioensayo que simula a la naturaleza Oxidacin hmeda de la M.O a CO2 y H2O Duracin 5 das 46DQOMide en un residuo la cantidad total de O2 requerido para la oxidacin de la M.O a CO2 y H2O

Oxidacin de toda la M.O por oxidantes fuertes en condiciones cidas (ejm: glucosa y lignina)

No diferencia entre M.O biolgicamente oxidable y M.O inerte

No determina la velocidad de estabilizacin de M.O

Determinacin en corto tiempo (3 horas)47CONTAMINACIN DEL AGUA Es toda alteracin que cambia la composicin o el estado natural del agua.Contaminacin Natural, Es producida por el paso del agua a travs del aire y al mezclarse con sales minerales del suelo.Contaminacin Artificial, Es producida por actividades humanas como las industriales, agrcolas y las domsticas.48Escenario de contaminacin

CONTAMINANTES HDRICOSSustancias txicas: Contaminantes derivados de la actividad industrial, como metales pesados como cadmio y plomo, los cuales permanecen en el agua sin reaccionar, acumulndose en los organismos vivos a travs del proceso de bioacumulacin.

Sustancias que cambian el pH y la salinidad: Contaminantes provenientes de las actividades mineras, bajan el pH porque son cidas y favorecen la formacin de sales, las cuales afectan a los organismos presentes en el medio acutico. 50CONTAMINANTES HDRICOSNutrientes en exceso: Provenientes de los fertilizantes y detergentes industriales y domsticos. Aumentan la concentracin en el agua de sulfato (SO42-), nitrato (NO3-), fosfato (PO43-), calcio (Ca2+) y potasio (K+). Este tipo de nutrientes acelera el exceso de algas produciendo su excesivo crecimiento, proceso llamado eutroficacin.

Residuos urbanos: Producidos por la poblacin humana. (orina, fecas, restos de comida, materiales slidos, detergentes, productos de limpieza, todos ellos llamados aguas servidas.51POTABILIZACION DEL AGUA Es el tratamiento del agua a fin de mejorar la calidad fsica, qumica y bacteriolgica del agua proveniente de fuentes naturales, con contaminacin o sin ella, a fin de entregarla al consumo apta, inocua y aprovechable para el hombre, animales, agricultura e industria.

Su tratamiento debe incidir en 3 aspectos: a) Higiene b) Esttico c) Econmico POTABILIZACION AGUA

Captacin de rioDesarenadoresFiltracinDosificacin de coagulantesDecantacinTanques de resinaCloracinReservorio de almacenamientoPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS CONTAMINADAS

Tamizado Sedimentacin Degradacin bacteriana Decantacin Tratamiento qumico Desinfeccin

54Laguna de OxidacinEl agua se depura en forma natural por accin de bacterias, algas y protozoarios que se alimentan de la materia orgnica y la descomponen en sustancias menos nocivas.

Uso: Reforestacin