Estructura y Estructura y propiedades del propiedades del

aguaagua

Estructura del aguaEstructura del agua La molécula de agua está formada por dos átomos La molécula de agua está formada por dos átomos

de H unidos a un átomo de O por medio de dos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. enlaces covalentes.

El  ángulo entre los enlaces H-O-H   es  de 104,5º. El  ángulo entre los enlaces H-O-H   es  de 104,5º. El oxígeno es más electronegativo que el El oxígeno es más electronegativo que el

hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace. de cada enlace.

El resultado es que la molécula de agua El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra aunque tiene una carga total neutra (igual número de protones que de (igual número de protones que de electrones ), presenta una distribución electrones ), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, asimétrica de sus electrones,

lo que la convierte en una molécula polarlo que la convierte en una molécula polar alrededor del oxígeno se concentra una alrededor del oxígeno se concentra una

densidad de carga negativa , mientras densidad de carga negativa , mientras que los núcleos de hidrógeno quedan  que los núcleos de hidrógeno quedan  parcialmente desprovistos de sus parcialmente desprovistos de sus electrones y manifiestan, por tanto, una electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. densidad de carga positiva.

Puentes de hidrógenoPuentes de hidrógeno Se dan interacciones dipolo-dipolo Se dan interacciones dipolo-dipolo

entre las propias moléculas de aguaentre las propias moléculas de agua Formándose enlaces por puentes de Formándose enlaces por puentes de

hidrógeno, la carga parcial negativa hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras átomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes.moléculas adyacentes.

Puentes de hidrógenoPuentes de hidrógeno Es una Es una unión unión

intermoleculintermolecularar entre el entre el hidrógeno hidrógeno de una de una molécula de molécula de agua con el agua con el átomo de átomo de oxígeno de oxígeno de otra otra molécula de molécula de aguaagua

Aunque son uniones débiles, el hecho de Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras cuatro molécula se dispongan otras cuatro molécula unidas por puentes de hidrógeno unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura de tipo o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas. fisicoquímicas.

Estados del aguaEstados del agua

Estados del agua a nivel Estados del agua a nivel molecularmolecular

A=SólidaA=Sólida B=LíquidaB=Líquida C=GaseosaC=Gaseosa

Propiedades del aguaPropiedades del agua

Acción disolvente Acción disolvente Elevada fuerza de cohesión.Elevada fuerza de cohesión. Gran calor específicoGran calor específico Elevado calor de vaporización. Elevado calor de vaporización. Tensión superficialTensión superficial Comportamiento inusual de aguaComportamiento inusual de agua Punto de ebullición y fusiónPunto de ebullición y fusión

Acción disolventeAcción disolvente El agua es el líquido que más El agua es el líquido que más

sustancias disuelve, por eso decimos sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal. que es el disolvente universal.

Esta propiedad, tal vez la más Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de capacidad para formar puentes de hidrógeno.hidrógeno.

En el caso de las disoluciones iónicas  En el caso de las disoluciones iónicas  los iones de las sales son atraídos por los iones de las sales son atraídos por los dipolos del agua, quedando los dipolos del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de moléculas "atrapados" y recubiertos de moléculas de agua en forma de iones hidratados o de agua en forma de iones hidratados o solvatados.solvatados.

La capacidad disolvente es la La capacidad disolvente es la responsable de que sea el medio donde responsable de que sea el medio donde ocurren las reacciones del metabolismo.ocurren las reacciones del metabolismo.

Elevada fuerza de cohesión.Elevada fuerza de cohesión. Los puentes de hidrógeno mantienen Los puentes de hidrógeno mantienen

las moléculas de agua fuertemente las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. líquido casi incompresible.

Al no poder comprimirse puede Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático.un esqueleto hidrostático.

Gran calor específico.Gran calor específico. También esta propiedad está en relación con También esta propiedad está en relación con

los puentes de hidrógeno que se forman los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua. entre las moléculas de agua.

El agua puede absorber grandes cantidades El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los de "calor" que utiliza para romper los puentes de hidrógeno por lo que la puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. temperatura se eleva muy lentamente.

Esto permite que el citoplasma acuoso sirva Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura temperatura. Así se mantiene la temperatura constante .constante .

Elevado calor de Elevado calor de vaporización. vaporización. Sirve el mismo razonamiento, también los Sirve el mismo razonamiento, también los

puentes de hidrógeno son los puentes de hidrógeno son los responsables de esta propiedad. responsables de esta propiedad.

Para evaporar el agua , primero hay que Para evaporar el agua , primero hay que romper los puentes y posteriormente romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa.la fase líquida a la gaseosa.

Para evaporar un gramo de agua se Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura precisan 540 calorías, a una temperatura de 20º C y presión de 1 atmósfera.de 20º C y presión de 1 atmósfera.

Tensión superficialTensión superficial Es la fuerza que mantiene unidas las Es la fuerza que mantiene unidas las

moléculas de la superficie libre de moléculas de la superficie libre de los líquidoslos líquidos

El agua presenta alta tensión El agua presenta alta tensión superficial superficial

Comportamiento inusual de Comportamiento inusual de aguaagua El agua es la única sustancia que al El agua es la única sustancia que al

enfriarse se dilataenfriarse se dilata Es por esto que el hielo flota sobre el Es por esto que el hielo flota sobre el

agua líquidaagua líquida 1 kg de agua sólida posee un mayor 1 kg de agua sólida posee un mayor

volumen que 1 kg de agua líquidavolumen que 1 kg de agua líquida D HD H22O líquida =1 g/mlO líquida =1 g/ml

D HD H22O sólida =0.91g/mlO sólida =0.91g/ml

Punto de ebullición y fusión Punto de ebullición y fusión del aguadel agua

Punto de ebullición: a nivel del mar Punto de ebullición: a nivel del mar es de 100°Ces de 100°C

Punto de fusión: 0°CPunto de fusión: 0°C Sus puntos de ebullición y fusión son Sus puntos de ebullición y fusión son

más elevados que la mayoría de los más elevados que la mayoría de los líquidoslíquidos

Se debe a los puentes de hidrógeno Se debe a los puentes de hidrógeno entre las moléculas de aguaentre las moléculas de agua

Punto de fusión

Punto de ebullición

Composición iónica del Composición iónica del aguaagua El agua dulce o continentales El agua dulce o continentales

contienen 0,1% de sólidos disueltos.contienen 0,1% de sólidos disueltos. Los que se encuentran habitualmente Los que se encuentran habitualmente

son: son: CaCOCaCO33, MgCO, MgCO33, NaCl, NaHCO, NaCl, NaHCO33..

En el agua se encuentran como iones En el agua se encuentran como iones solvatados:solvatados:

MgMg2+2+,Ca,Ca2+2+, Na, Na++, CO, CO332-2-, Cl, Cl--, HCO, HCO33

--.. Las aguas oceánicas presentan una Las aguas oceánicas presentan una

alta concentración de sales disueltas alta concentración de sales disueltas especialmente: especialmente: NaNa++, Cl , Cl --

Composición iónicas del Composición iónicas del aguaagua

Dureza de las aguaDureza de las agua

Se clasifican en Se clasifican en aguas Durasaguas Duras y y aguas aguas blandasblandas según al tipo de sales minerales según al tipo de sales minerales disueltas.disueltas.

aguas Duras: aguas Duras: Contienen altasContienen altas concentraciones de iones calcio y magnesio concentraciones de iones calcio y magnesio disueltos (Mgdisueltos (Mg2+2+ y Ca y Ca2+2+))

aguas blandas: aguas blandas: Son las que están libre de Son las que están libre de los iones anteriores.los iones anteriores.

Aguas duras:Aguas duras: No son peligrosas para la salud del No son peligrosas para la salud del

ser humanoser humano Son perjudícales para el lavado de Son perjudícales para el lavado de

ropa en la casa ya que reaccionan ropa en la casa ya que reaccionan con el jabón e impiden la formación con el jabón e impiden la formación de espuma, esto hace que el lavado de espuma, esto hace que el lavado no sea óptimo.no sea óptimo.

Son perjudícales para la industria ya Son perjudícales para la industria ya que en las cañerías se forma un que en las cañerías se forma un precipitado que tapa estas e impide precipitado que tapa estas e impide el paso del flujo del agua.el paso del flujo del agua.

Tipos de aguas durasTipos de aguas duras

Temporalmente durasTemporalmente duras: Son aquellas : Son aquellas que tienen iones carbonato de calcio y que tienen iones carbonato de calcio y magnesio disueltas en ella. ( CaCOmagnesio disueltas en ella. ( CaCO33, , MgCOMgCO33))

Permanentemente durasPermanentemente duras: Son aquellas : Son aquellas que tienen iones sulfato de calcio y que tienen iones sulfato de calcio y magnesio disueltas en ella. (CaSOmagnesio disueltas en ella. (CaSO44, , MgSOMgSO44))

Ablandamiento de las aguas Ablandamiento de las aguas duras:duras:

Dureza temporalDureza temporal: Se ablandan : Se ablandan mediante la ebullición del agua.mediante la ebullición del agua.

Dureza permanenteDureza permanente: Se ablanda : Se ablanda haciendo pasar el agua por un haciendo pasar el agua por un cilindro que contiene una resina cilindro que contiene una resina especial, donde se produce un especial, donde se produce un intercambio iónico, los iones Caintercambio iónico, los iones Ca2+2+ y y MgMg2+2+ del agua se del agua se intercambian por Naintercambian por Na++ de la de la resina. resina.

El agua en la naturalezaEl agua en la naturaleza

Ciclo hidrológicoCiclo hidrológico Mantiene constante la cantidad de agua en Mantiene constante la cantidad de agua en

el planeta, se limpia una y otra vez.el planeta, se limpia una y otra vez. Se producen los siguientes procesos:Se producen los siguientes procesos:- - EvaporaciónEvaporación: Mares, ríos, lagos se : Mares, ríos, lagos se

transforman en vapor formando las nubes.transforman en vapor formando las nubes.- - Transpiración:Transpiración: El agua de plantas y animales El agua de plantas y animales

se evapora y forma parte de las nubes.se evapora y forma parte de las nubes.- CondensaciónCondensación: Con las bajas temperaturas : Con las bajas temperaturas

de la atmósfera las nubes se condensan y de la atmósfera las nubes se condensan y forman la lluvia.forman la lluvia.

- Infiltración:Infiltración: La lluvia es absorbida por el La lluvia es absorbida por el suelo produciendo las aguas subterráneas.suelo produciendo las aguas subterráneas.

- Precipitaciones:Precipitaciones: las nubes se condensan y las nubes se condensan y forman las lluvias.forman las lluvias.

Es casi imposible encontrar agua Es casi imposible encontrar agua pura en la naturaleza, pues se pura en la naturaleza, pues se mezcla fácilmente con otras mezcla fácilmente con otras sustancias.sustancias.

La lluvia al caer se mezcla con los La lluvia al caer se mezcla con los gases de la atmósfera.gases de la atmósfera.

El agua de los ríos disuelve las sales El agua de los ríos disuelve las sales minerales de las rocas.minerales de las rocas.

Todos los cauces naturales de agua Todos los cauces naturales de agua son soluciones acuosas.son soluciones acuosas.

Contaminación del agua:Contaminación del agua: Contaminación hídrica: Toda alteración Contaminación hídrica: Toda alteración

que cambia la composición o estado que cambia la composición o estado natural del agua.natural del agua.

Se añaden al agua sustancias que Se añaden al agua sustancias que producen efectos nocivos a seres vivos y producen efectos nocivos a seres vivos y al ambiente.al ambiente.

Tipos de contaminación:Tipos de contaminación:

a) a) Natural:Natural: sin intervención humana, se sin intervención humana, se produce por el paso del agua por el aire produce por el paso del agua por el aire y por sales minerales del sueloy por sales minerales del suelo

b) b) ArtificialArtificial: por actividad humana ej. : por actividad humana ej. Agrícola, industrial, doméstica.Agrícola, industrial, doméstica.

Contaminantes que Contaminantes que provienen de la actividad provienen de la actividad

humana:humana: Sustancias tóxicasSustancias tóxicas

Sustancias que cambian el pH y la Sustancias que cambian el pH y la salinidadsalinidad

Nutrientes en excesoNutrientes en exceso

Residuos urbanosResiduos urbanos

Sustancias tóxicasSustancias tóxicas Son contaminantes derivados de la Son contaminantes derivados de la

actividad industrial Ej. Metales actividad industrial Ej. Metales pesados.( cadmio y plomo)pesados.( cadmio y plomo)

Se acumulan en los seres vivos a Se acumulan en los seres vivos a través de la través de la BIOACUMULACIÓNBIOACUMULACIÓN

BioacumulaciónBioacumulación: Proceso en el cual : Proceso en el cual se acumula sustancias tóxicas en los se acumula sustancias tóxicas en los tejidos de los organismostejidos de los organismos

Bioacumulación:Bioacumulación:

Sustancias que cambian el Sustancias que cambian el pH y la salinidadpH y la salinidad

Son contaminantes que provienen de Son contaminantes que provienen de la actividad minera Ej. Sustancias la actividad minera Ej. Sustancias ácidas que cambian el pH del agua ácidas que cambian el pH del agua por lo cual se pueden formar sales.por lo cual se pueden formar sales.

La composición del agua se ve La composición del agua se ve alterada por los cambios en la alterada por los cambios en la salinidad y esto afecta a los salinidad y esto afecta a los organismos que allí habitan.organismos que allí habitan.

Nutrientes en excesoNutrientes en exceso Provienen de los fertilizantes de la Provienen de los fertilizantes de la

agricultura y de los detergentes agricultura y de los detergentes industriales y domésticos.industriales y domésticos.

Aumenta la cantidad de iones: CaAumenta la cantidad de iones: Ca2+2+, , KK++, SO, SO44

2-2-, NO, NO33-- y PO y PO44

3-3-.. Con lo anterior hay nutrientes en Con lo anterior hay nutrientes en

exceso lo que aumenta la cantidad de exceso lo que aumenta la cantidad de algas en el agua.algas en el agua.

EUTROFICACIÓN:EUTROFICACIÓN: Aumento de la Aumento de la cantidad de nutrientes en el aguacantidad de nutrientes en el agua

EUTROFICACIÓN

Residuos urbanosResiduos urbanos Contaminantes producidos por la Contaminantes producidos por la

población humana.población humana. Formados por una mezcla de materia Formados por una mezcla de materia

orgánica (orina, fecas y restos de orgánica (orina, fecas y restos de comida), materiales sólidos, comida), materiales sólidos, detergentes, productos de limpieza detergentes, productos de limpieza entre otros.entre otros.

Lo anterior se denomina aguas Lo anterior se denomina aguas servidas que poseen un olor fétido servidas que poseen un olor fétido por la liberación de gases CHpor la liberación de gases CH44, H, H22SS

Purificación y tratamiento Purificación y tratamiento del aguadel agua

El agua a través del ciclo hidrológico El agua a través del ciclo hidrológico se recicla una y otra vez, se limpia por:se recicla una y otra vez, se limpia por:

- Evaporación, condensaciónEvaporación, condensación- Acción de bacterias que descomponen Acción de bacterias que descomponen

las sustancias orgánicas en más las sustancias orgánicas en más simples.simples.

- Filtración por la arena y piedrecillas Filtración por la arena y piedrecillas del suelo se eliminan la mayor parte de del suelo se eliminan la mayor parte de residuos de mayor tamaño.residuos de mayor tamaño.

Plantas de purificación Plantas de purificación de aguade agua

Se han construido con el fin Se han construido con el fin de controlar y reducir el de controlar y reducir el daño ambiental de las daño ambiental de las descargas de agua descargas de agua contaminada.contaminada.

En ella el agua se purifica En ella el agua se purifica alcanzando la concentración alcanzando la concentración de sustancias aceptadas por de sustancias aceptadas por la norma.la norma.

Se encuentran en diferentes Se encuentran en diferentes ciudades del país ciudades del país produciendo aguas para uso produciendo aguas para uso doméstico, producción doméstico, producción industrial y regadíoindustrial y regadío

El agua potableEl agua potable Agua potable: es Agua potable: es

el agua apta para el agua apta para ser consumida.ser consumida.

En las plantas de En las plantas de potabilización se potabilización se recibe el agua recibe el agua desde los ríos.desde los ríos.

Se somete a un Se somete a un tratamiento y se tratamiento y se distribuye a los distribuye a los hogares.hogares.

Etapas de potabilizar el Etapas de potabilizar el aguaagua

TamizadoTamizado PrecloraciónPrecloración Coagulación Coagulación o floculacióno floculación SedimetaciónSedimetación FiltraciónFiltración CloraciónCloración FluoraciónFluoración

Tamizado:Tamizado:

Consiste en impedir el paso de Consiste en impedir el paso de objetos sólidos ( botellas, plásticos objetos sólidos ( botellas, plásticos etc.) y seres vivos (peces, moluscos), etc.) y seres vivos (peces, moluscos), poniendo una malla en la toma de poniendo una malla en la toma de aguaagua

Precloración:Precloración:

Se burbujea cloro gaseoso al agua Se burbujea cloro gaseoso al agua para matar microorganismos que para matar microorganismos que producen enfermedades tales como producen enfermedades tales como tifus, cólera.tifus, cólera.

Coagulación o Coagulación o floculación:floculación:

Se le agregan al agua sustancias Se le agregan al agua sustancias químicas que retiran del agua químicas que retiran del agua partículas sólidas en suspensión.partículas sólidas en suspensión.

Lo que se agrega es: Ca(OH)Lo que se agrega es: Ca(OH)22 y y AlAl22(SO(SO44))33 que en el agua reacciona y que en el agua reacciona y se forma Al(OH)se forma Al(OH)33 que es pegajoso, que es pegajoso, donde quedan atrapadas las donde quedan atrapadas las partículas.partículas.

Sedimentación:Sedimentación:

Las partículas atrapadas en la Las partículas atrapadas en la coagulación caen al fondo del coagulación caen al fondo del estanque por gravedad.estanque por gravedad.

Solo se ocupa el agua que está sobre Solo se ocupa el agua que está sobre estas partículasestas partículas

FiltraciónFiltración

A través de un filtro de arena y A través de un filtro de arena y piedras se retiran gran parte de las piedras se retiran gran parte de las impurezas que permanecen aún en impurezas que permanecen aún en el aguael agua

Cloración:Cloración:

Se burbujea cloro gaseoso al agua Se burbujea cloro gaseoso al agua para evitar la contaminación por para evitar la contaminación por bacterias patógenas, en el trayecto bacterias patógenas, en el trayecto hacia los hogareshacia los hogares

Fluoración:Fluoración:

Se burbujea flúor en el agua para Se burbujea flúor en el agua para prevenir las caries dentales en la prevenir las caries dentales en la poblaciónpoblación

TRATAMIENTO DE AGUA TRATAMIENTO DE AGUA

SERVIDASSERVIDAS TRATAMIENTO PRIMARIO DE AGUAS NEGRAS

TRATAMIENTO SECUNDARIO DE AGUAS NEGRAS

Planta de tratamiento de Planta de tratamiento de aguas contaminadasaguas contaminadas