EL AGUA
EL AGUA
PROPIEDADES FISICAS1.- El agua pura es incolora (sin color),
inodora (sin olor) e inspida (sin sabor).2.- El agua en grandes
cantidades, como en el mar, presenta un color azul verdoso debido a
la reflexin de la luz del cielo.3.- Hierve a 100 C y se congela a 0
C a presin normal (760 mm de mercurio) al nivel del mar.
2PROPIEDADES FISICAS4.- Tiene gran capacidad calorfica (1 cal/g
C) , puede almacenar gran cantidad de energa calorfica sin cambiar
mucho su temperatura. Por ello, donde hay cerca una gran
concentracin de agua (rio, lago, mar, etc.) hace menos frio en
invierno y ms fresco en verano.5.- La densidad del agua en estado
lquido a 4 C es 1 g/ml. Sin embargo, a diferencia del resto de las
sustancias, su densidad disminuye al bajar esta temperatura (aprox.
10%). Incluso, en estado slido, es mucho menos densa (0.917
g/ml).
PROPIEDADES FISICAS6.- El agua lquida tiene un calor de
vaporizacin muy grande (539.6 cal/g), lo que significa que absorbe
539.6 cal por cada gramo de agua que se evapore y la libera al
condensarse. La transformacin del agua en vapor en las calderas y
las cadas de agua producen energa elctrica que es aprovechada por
el hombre para obtener diferentes tipos de energa (calorfica,
luminosa, etc.). Y calor de fusin del hielo 79.7 cal/g
PROPIEDADES FISICAS7.- El agua pura es mala conductora de la
electricidad, porque no contiene sales que puedan permitir la
transferencia de iones.8.- Es un gran disolvente. Disuelve algunos
de los compuestos orgnicos. Disuelve sustancias gaseosas y solidas
pero no reacciona qumicamente con ellas. Cuando el agua de la
lluvia choca contra el suelo, disuelve materiales solubles de la
tierra, rocas y residuos de vegetacin; por lo tanto los lagos y ros
pueden acarrear diferentes cantidades de compuestos orgnicos,
partculas minerales entre otras.
resumenFrmula qumicaH2Ongulo de enlace de su molcula105Longitud
de enlace0.95 angstromsTipo de molculaPolar y forma puentes de
hidrgenoMasa molecular18.0148Punto normal (presin de 1 atm) de
ebullicin100 CPunto normal de fusin0 CDensidad a y presin de 1
atm1.0000 g/mLDensidad a y presin de 1 atm0.99998 g/mLCalor de
fusin79.7 cal/g. = 333.146 J/gCalor de vaporizacin539.6 cal/g. =
2255.528 J/gCalor especfico a y presin de 1 atm4.18 J/gK
(joules/gramo grados Kelvin)Calor de fusin a y presin de 1 atm0.333
kJ/gCalor de vaporizacin a y presin de 1 atm2.257 kJ/gTensin
superficial a 20 C0.0729 J/m2Constante dielctrica a 78.5PROPIEDADES
QUIMICAS1) Reacciona con los xidos cidos
2) Reacciona con los xidos bsicos
3) Reacciona con los metales
4) Reacciona con los no metales
5) Se une en las sales formando hidratos
PROPIEDADES QUIMICAS1) Los anhdridos u xidos cidos reaccionan
con el agua y forman cidos oxocidos.Ejemplos:CO2 + H2O H2CO3 (cido
carbnico)SO2 + H2O H2SO4 (cido sulfrico)N2O5 + H2O 2.HNO3 (cido
ntrico)
2) Los xidos de los metales u xidos bsicos reaccionan con el
agua para formar hidrxidos. Muchos xidos no se disuelven en el
agua, pero los xidos de los metales activos se combinan con gran
facilidad.Ejemplos:Na2O + H2O 2.NaOH (hidrxido de sodio)CaO + H2O
Ca(OH)2 (hidrxido de calcio)MgO + H2O Mg(OH)2 (hidrxido de
magnesio)
3) Algunos metales descomponen el agua en fro y otros lo hacan a
temperatura elevada.Ejemplos:En agua fra2.Na + 2.H2O 2.NaOH + H2
(Hidrxido de sodio mas hidrgeno)Ca + 2.H2O Ca(OH)2 + H2 (Hidrxido
de calcio mas hidrgeno)En agua a temperatura elevadaMg + H2O +
calor MgO + H2 (xido de magnesio mas hidrgeno)3.Fe + 4.H2O + calor
Fe3O4 + 4.H2 (xido ferroso-frrico mas hidrgeno)
4) El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los
halgenos,dando los siguientes compuestos:Cl2 + H2O HCl + HClO (cido
clorhdrico y cido hipocloroso)Br2 + H2O HBr + HBrO (cido bromhdrico
y cido hipobromoso)Haciendo pasar carbn al rojo sobre el agua se
descompone y se forma una mezcla de monxido de carbono e hidrgeno
(gas de agua):C + H2O CO + H2 (gas de agua)
5) El agua forma combinaciones complejas con algunas sales,
denominndose hidratos,como son:CuSO45.H2O (sulfato cprico hidratado
con 5 molculas de agua)FeSO47.H2O (sulfato ferroso hidratado con 7
molculas de agua)ZnSO47.H2O (sulfato de zinc hidratado con 7
molculas de agua)Na2CO310.H2O (carbonato sdico hidratado con 10
molculas de agua)En algunos casos los hidratos pierden agua de
cristalizacin cambiando de aspecto, y se dice que son
eflorescentes, como le sucede al sulfato cprico, que cuando est
hidratado es de color azul, pero por prdida de agua se transforma
en sulfato cprico anhidro de color blanco.
ENLACE PUENTE DE HIDROGENOEl enlace puente de hidrgeno en
realidad no es un enlace propiamente dicho, sino que es la atraccin
experimentada por un tomo electronegativo y un tomo de hidrgeno que
estn formando parte de distintos enlaces covalentes polares.El tomo
con mayor electronegatividad atraer hacia si los electrones del
enlace, formndose un dipolo negativo, mientras que el tomo de
hidrgeno, al ceder parcialmente sus electrones, genera un dipolo de
carga positiva en su entorno. Estas cargas opuestas se atraen.
ENLACE PUENTE DE HIDROGENOEl puente de hidrgeno es un caso
especial de la interaccin dipolo-dipolo. El enlace por puente de
hidrgeno puede ser intermolecular (en el caso del agua por ejemplo)
o puede darse tambin dentro de una misma molcula, siendo denominado
en este caso puente de hidrgeno intramolecular.
ENLACE PUENTE DE HIDROGENOEl enlace de hidrgeno intermolecular
es el responsable de muchas de las cualidades del agua. Por
ejemplo, para una molcula tan simple como la de agua, los puntos de
ebullicin, fusin y la viscosidad de la misma son sorprendentemente
altos. Esto se debe a la fuerza de los enlaces de hidrgeno.Adems,
cada molcula de agua puede estar unida con cuatro molculas ms,
mediante puentes de hidrgeno, ya que cada oxgeno puede formar,
mediante su par libre de electrones, dos puentes de hidrgeno, y
adems, los dos tomos de hidrgeno de la molcula forman dos puentes
ms. Esta multitud de enlaces por puente de hidrgeno es lo que
brinda cualidades especiales al agua.
Solvatacion La solvatacin es el proceso de asociacin de molculas
de un disolvente con molculas o iones de un soluto. Al disolverse
los iones en un solvente, se dispersan y son rodeados por molculas
de solvente. A mayor tamao del ion, ms molculas de solvente son
capaces de rodearlo, y ms solvatado se encuentra el ion
Solvatacion La razn de ello es que la fuerza electrosttica entre
el ncleo del ion y la molcula del solvente disminuye de forma
marcada con la distancia entre la molcula de solvente y el ncleo
del ion. As, el ion ms grande se une fuertemente con el solvente y
por ello se rodea de un gran nmero de molculas de solvente.
Diferencia entre solvatacin, disolucin y solubilidadPor
definicin de la IUPAC, la solvatacin es una interaccin de un soluto
con un solvente que conduce a la estabilizacin de las especies del
soluto en la solucin. Tambin se puede referir a estado solvatado,
donde un ion en una solucin est complexado por molculas del
solvente. El concepto de interaccin de solvatacin tambin puede ser
aplicado a un material insoluble, por ejemplo, la solvatacin de los
grupos funcionales en la superficie de una resina de intercambio
inico.
COMPORTAMIENTO ANFOTERO DEL AGUA
El agua es un electrolito dbil y es capaz de disociarse en una
proporcin muy escasa y originar tanto H+ como OH- (Figura izquierda
de la tabla). Se comporta, por tanto, como cido y como base. Por
este motivo se dice que el agua es una sustancia anftera o
anfolito.La teora inica de ARRHENIUS define conceptualmente a cidos
y bases: cido es una sustancia que, disuelta en agua, da cationes
de hidrgeno. Anin + H+ Base es una sustancia que, disuelta en agua,
da aniones de oxhidrilo. Catin + OH-cidos y bases segn BRNSTED;De
acuerdo con BRNSTED, basta considerar un solo elemento, el catin de
hidrgeno.Un cido suministra cationes de hidrgeno: H +.Una base
acepta cationes de hidrgeno: H +.Por qu el cloruro de hidrgeno
gaseoso: ClH(g) , disuelto en agua, se transforma en cido
clorhdrico?El cloruro de hidrgeno es un "cido de BRNSTED" y cede
catin hidrgeno:Este catin hidrgeno puede ser aceptado por una
molcula de agua, que cuando lo coordina- se convierte en catin
hidronio:Las dos ecuaciones pueden sumarse miembro a miembro: el
catin hidrgeno producido en la primera se consume en la segunda:La
misma idea es aplicable a otros cidos.H2O = H+ + OH-NH3(g) + H+ =
NH+4Amonaco catin amonioLa suma de ambas ecuaciones da:El anin
oxhidrilo, derivado de esta reaccin, confiere las propiedades
bsicas a la solucin amoniacal. La asociacin del catin amonio con el
anin oxhidrilo invirtiendo la ionizacin origina el hidrxido de
amonio.NH+4 + OH- = NH4OHHidrxido de amonioEl agua es anftera,
cuando reacciona con cloruro de hidrgeno acepta cationes de
hidrgeno: acta como una "base de BRNSTED" , y cuando reacciona con
amonaco, le cede un catin hidrgeno: es un "cido de
BRNSTED"`.hidrcidos, oxcidos e hidrxidos
COMPOSICION DE LAS AGUAS NATURALESLas aguas naturales van a
contener en su seno una amplia variedad de sustancias o especies
quimicas, a causa fundamentalmente de la gran capacidad disolvente
del agua y su potencial erosivo.En la composicion de las aguas van
a influenciar una serie de variables como: el tipo de agua que se
trate (marina, lacustre, superficial, subterranea, hielo, lluvia),
el tipo de terreno en el que se encuentre o atraviese, la
temperatura y presion del medio, la epoca del ao, etc.COMPOSICION
DE LAS AGUAS NATURALESEncontraremos tambin especies en suspensin o
en estado coloidal, que segn su naturaleza, podrn ser de carcter
inanimado (arenas, arcillas, macromolculas orgnicas, etc.) o por el
contrario, poseer vida propia (algas, bacterias, virus, etc.).Los
gases mas abundantes son los provenientes de la disolucin de gases
atmosfricos (CO2,N2, O2 principalmente), los producidos por
actividades del hombre (CO2 y O2) y los originados por la
descomposicin aerobia o anaerobia (CO2,CH4, H2S,NH3)Los iones que
se presentan en mayor concentracin provienen:De la disolucin y
meteorizacin de los materiales de la corteza terrestre contndose
entre los mas abundantes los cationes Ca+2, Na+, Mg+2, K+, Fe+2,
(algunos de estos metales pueden estar en forma de especies
complejas) y los aniones HCO3-, Cl-, SO42-, PO43-, F-, NO3-De iones
presentes en el agua de lluvia, como el HCO3-De los procesos de
descomposicin de los seres vivos SO42-, PO43-Cabe sealar la
presencia de especies acidas en las aguas, que pueden tener un
efecto importante en los procesos de meteorizacin, cono el CO2 y
los cidos orgnicos provenientes de la materia orgnica.Otras
especies inorgnicas que se encuentran en suspensin proceden de la
erosin y el ataque qumico del agua sobre los materiales terrestres
slice y arcillasLa materia orgnica disuelta presente en el agua y
procedentes de fuentes naturales a las provenientes de seres vivos
tales como aminocidos, hidratos de carbono, cidos grasos,
alcoholes, terpenos, pigmentos naturales, etc. y en suspensin o
estado coloidal las sustancias hmicas y fulvicas y otras
macromolculas como protenas y polisacridos.Si consideramos los
factores que influyen sobre la composicin de las aguas naturales,
las especies reseadas anteriormente pueden sufrir importantes
variaciones en cuanto a su naturaleza y concentracin, segn el tipo
de agua que estemos considerando.COMPOSICION DE LAS AGUAS
NATURALESComposicion de aguas naturales FuenteEn suspensinEn
dispersin coloidalEn solucinLitosferaarenas, arcillas,
limosarcillas, limosIones: Na1+, K1+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cl1-,
SO42-, HCO31+, NO31+, PO43-, F1-Atmsferapartculas, polvospartculas,
polvosO2, N2, CO2, H3O 1+, HCO31+
Biosferaalgas, bacterias, plantas y animalesmacromolculas
orgnicas, virusCO2-, O2, N2, H2S, CH4, NH41+, NO31+, SO42-,
macromolculas orgnicasAGUA ATMOSFERICALleva en disolucin los gases
presentes en el aire: CO2, NO,SO2, O2, O3,CH4Bajas en salinidad
Ricas en gases: oxigeno, nitrgeno,.. Pueden llevar cierta carga
microbiana por arrastre en la atmsfera. Aguas con bajas
concentraciones en sustancias orgnicas, provenientes de la oxidacin
de materia orgnica y de hidrocarburos
AGUAS SU ERFICIALES (ESCORRENTIA)Salinidad variable, pues
depende del terreno con el que est en contactoSu composicin va
depender fundamentalmente del tipo de terreno a travesadoLa
composicin es variable en funcin del tramo del rio considerado;
proceso de erosin y disolucinLa composicin qumica de las aguas
continentales es muy heterognea. Los aniones ms abundantes son
CO3H- y SO42- , y los cationes Ca2+ y Mg2+. No obstante depende del
tipo de rocas por las que discurra el agua ya que el origen
principal de las sales es el proceso de lavado de las rocas de la
corteza. Las precipitaciones y la evaporacin tambin influyen en la
composicin qumica.
AGUAS LACUSTRES Y ENVALASESPara profundidades superiores a 8
metros, se produce una estratificacin trmica que lleva a la
existencia de 2 zonas separadas por el termoclina.En las zonas
superficiales (epilimnion) se encuentran especies oxidadas como:
O2, CO2, SO4-2, NO3-, Fe3+, Mn4+En las zonas profundas
(Hypolimnion) se encuentran especies reducidas: CH4, H2S, NH3,
Fe2+, Mn2+
Especies oxidadasEspecies reducidasO2 >> O2
