Características Físico – químicas
del agua:
.
.
-Fórmula: H2O
-Punto de fusión: 0°C
- Densidad: 1gr/cm3 a 3,98°C.
- Elevado poder de disolución (puede ser disolvente en muchas sustancias distintas).
- Elevado calor específico.
- Elevado calor de vaporización
- Abundancia: ¾ partes de la superficie terrestre, 50-90% del peso de animales y vegetales, 2/3 partes del peso del cuerpo humano.
- Es considerada modelo o prototipo de sustancias químicas
- Se presenta en la naturaleza en sus tres estados: líquida, sólida y gaseosa.
- Combinación: dos átomos de Hidrógeno y 1 de Oxígeno.
- Estado físico: Sólido, líquido y gaseoso.
- Color: Incolora.
- Sabor: Insípida.
- Olor: Inodora.
- Densidad: 1g/cc a 4°C.
- Punto de Congelación: 0°C.
- Punto de Ebullición: 100°C.
- Presión Crítica: 217,5 atm.
- Temperatura crítica: 374°C.
Propiedades Físicas:
-
Estructura del agua. Hielo. Agua líquida.
Estructura del agua:
Desde el punto de vista químico, el agua es una combinación de dos
átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). La unión de estos tres
átomos se produce de forma que el ángulo que se forma entre sus
respectivos centros es siempre 104,5°. Por esta razón la carga eléctrica
contenida en los electrones y el núcleo de cada átomo se halla
desigualmente distribuida. Así aunque la molécula en su conjunto es neutra,
la carga negativa se encuentra desplazada hacia el átomo de oxígeno y la
positiva, hacia los átomos de Hidrógeno. De este modo la molécula
constituye un dipolo. Es decir, la molécula se comporta como si por un
extremo tuviera carga negativa y por otro lado carga positiva. Que la
molécula de agua sea un dipolo tiene importantes implicaciones en sus
propiedades. Ello determina, por ejemplo, que sea capaz de disolver
muchas sustancias. También influye en que se mantenga un estado líquido
en un rango muy amplio de temperatura (de 0 a 100°C), ya que las
moléculas están asociadas entre sí por enlaces débiles, los llamados
puentes de hidrógeno (las cargas de signos contrarios se atraen.
Meteóricas
Aguas Naturales
Potables
Telúricas Ordinarias
No potables
Hielo:
Estado sólido y cristalino (cristales hexagonales) que adquiere el agua cuando en
condiciones normales de presión la temperatura llega a 0°C. La congelación del
agua va acompañada de un aumento de volumen (un 8%) y una disminución de
densidad, difiriendo así de la mayoría de las sustancias. La menor densidad del hielo es (0,917grs/cm3) respecto al agua en estado
líquido, hace que aquel flote sobre ella.
En estado sólido el agua se encuentra formando la nieve, el hielo y el granizo.
Agua Líquida:
Por lo general el agua a la presión de 760mmHg entre 0° a 100°C adopta la forma líquida.
El agua líquida es muy abundante y constituye las llamadas aguas naturales. En el cuadro adjunto se indica en forma esquemática la clasificación más aceptada de las aguas naturales:
Contaminación del agua. Fuentes y tipos de Contaminantes:
Las impurezas que contiene el agua y que en estas condiciones ya no son
aptas para el consumo son:
1) Gases: Anhídrido carbónico, amoníaco.
2) Sales: cloruros, sulfatos, bicarbonatos, Impurezas en soluciones
El crecimiento poblacional
ha traído como
consecuencia una mayor
actividad industrial y un
aumento en la basura y
excrementos que son
volcados a las aguas de
ríos y lagos, constituyendo
uno de sus principales
agentes contaminantes.
Otro factor lo constituye
el petróleo, parte de sus
derivados son arrojados al
mar por los barcos o por las
mismas industrias. En
nuestro país los derrames
petroleros han ocasionado
graves daños a los
ecosistemas acuáticos. Los
vapores de los
contaminantes químicos de
origen industrial y
doméstico, llegan a la
atmósfera y cuando llueve
caen a las aguas. Esta
lluvia es llamada “ácida” y
afecta no solo a las aguas,
sino a la vegetación.
Desde el punto de vista
químico, se observan las
impurezas del agua que
son sustancias extrañas y
pueden estar disueltas o en
suspensión.
Sulfuros, nitratos, nitritos, sales de Mg, de Ca, Sales férricos
1) Arcilla muy fina.
2) Restos de animales y vegetales.
3) Microbios
Impurezas en suspensión
Los tipos de contaminantes del agua puede estar producida por:
1. Compuestos minerales: pueden ser sustancias tóxicas como los
metales pesados (plomo, mercurio, etc.), nitratos, nitritos. Otros
elementos afectan a las propiedades organolépticas (olor, color y sabor)
del agua que son el cobre, el hierro, etc. Otros producen el desarrollo de
las algas y la eutrofización (disminución de la cantidad de O2 disuelto en
el agua) como el fósforo.
2. Compuestos orgánicos (fenoles, hidrocarburos, detergentes, etc.)
Producen también eutrofización del agua debido a una disminución de
la concentración de oxigeno, ya que permite el desarrollo de los seres
vivos y éstos consumen O2. .
3. La contaminación microbiológica se produce principalmente por la
presencia de fenoles, bacterias, virus, protozoos, algas unicelulares
4. La contaminación térmica provoca una disminución de la solubilidad del
oxigeno en el agua
Purificación del Agua:
El proceso a que se somete el agua con el fin de despojarla de todas
aquellas impurezas indeseables que contiene constituye l Purificación
del agua natural. Las aguas empleadas para el suministro de la
población han de filtrarse primeramente para quitarle las sustancias en
suspensión y disminuir la proporción de sales que llevan disueltos y
además han de privarse de las bacterias patógenas que pudieran ser
causa de enfermedades infecciosas.
Para privar el agua de estos microorganismos es preciso
someterla a una esterilización mediante la acción de
productos químicos o de rayos ultravioletas.
Según sea la clase de impurezas, se emplean diversos
procedimientos que se pueden agrupar en los siguientes:
a) Procedimientos Físicos: Sedimentación, filtración,
ebullición y destilación.
b) Procedimientos químicos: (alumbre, sulfato ferroso, cal,
cloro, ozono) para destruir los microorganismos y
precipitar las impurezas.
Eliminación de materias en suspensión:
Si se trata de eliminar impurezas en suspensión se
emplea la filtración, es decir, se hace pasar el agua a
través de un material poroso apropiado (capas alternas
de arena, carbón o grava). Los materiales en
suspensión responsables del enturbamiento quedan
retenidos por el filtro, saliendo en consecuencia el agua
limpia y transparente. En la mayoría de los casos, no es
fácil separar por este procedimiento a la totalidad de los
materiales que el agua lleva en suspensión; por esta
circunstancia, se acostumbra a añadir pequeñas
cantidades de Sulfato alumínico, hidróxido cálcico,
Sulfato ferroso, los cuales forman con las impurezas,
precipitados gelatinosos que facilitan notablemente la
eliminación de aquellas por sedimentación.
método más frecuentemente empleado la
cloración, específicamente la cloración hasta
conseguir cloro residual libre (proceso de break-
point) en precloración, para conseguir una
oxidación completa, ya que algunos compuestos
clorados intermedios, pueden causar o intensificar
los sabores y olores ya existentes, o modificarlos
“sabores medicinales”, al formar compuestos
organoclorados, de aquí la necesidad de
aumentar la dosis de cloro hasta conseguir el
break-point para que desaparezcan en la medida
de lo posible estos compuestos inicialmente
formados. El propio cloro por sí mismo es a veces
el origen de las quejas por olor y sabor del agua
tratada por parte de los consumidores.
Desinfección:
Se realiza a través de la esterilización, en la cual se logra destruir los
gérmenes contenidos en las aguas. Con este fin se emplean la ebullición y
algunas sustancias químicas. Hirviendo el agua durante algunos minutos, la
mayor parte de los microorganismos son exterminados en poco tiempo. Si se
desea una esterilización completa es mucho más efectivo emplear sustancias
químicas con fines bactericidas, en este sentido las industrias utilizan,
indistintamente el cloro o el ozono como productos de desinfección; el
primero se emplea en forma gaseosa y de Cloruro de Cal (Hipoclorito
Cálcico), produciendo una esterilización suficiente en algunos casos; a pesar
de sus inconvenientes es un procedimiento muy empleado por su sencillez y
fácil manipulación. La ozonización del agua produce una esterilización más
completa. La desinfección con cloro tiene su desventaja pues afecta el sabor
y aroma del agua.
Supresión del sabor:
Uno de los principales orígenes del sabor y olor en el agua, es el producido
por el metabolismo de determinados microorganismos, especialmente el
fitoplancton, concretamente determinados tipos de algas, como las algas
verdes-azules, las verdes, las diatomeas y los flagelados. Las técnicas para
eliminación de olores y sabores que suelen emplearse son: en primer lugar,
un tratamiento con sulfato de cobre en el origen (embalse o lago), con la
intención de evitar el desarrollo de algas, es decir, como algicida. El
tratamiento con sulfato de cobre se puede considerar limitado a una capa de
unos cinco metros desde la superficie, no empleándose dosis mayores de
0,5 p.p.m., que pueden ser tóxicas para algunos peces, a este respecto sería
más apropiado el empleo de compuestos quelatos de cobre.
En las propias estaciones de tratamiento, la técnica que en primer lugar se
emplea, se basa en la oxidación de las sustancias odoríferas, siendo el El
Ablandamiento del Agua:
Todas las aguas que discurren por la superficie terrestre contienen
numerosas sustancias disueltas, con frecuencia, tienen color de tonos
variados. Si solo llevan pequeñas cantidades de materia minerales disueltas
se llaman aguas blandas o dulces, y si contienen una concentración
relativamente grande de Ca2, Mg2 y otros cationes divalentes se conoce
como agua dura. Aunque la presencia de estos iones no representa en
general una amenaza para la salud, puede ser inadecuadas el agua para
ciertos usos domésticos e industriales.
La eliminación de los iones que endurecen el agua se conoce como
ablandamiento del agua. No todas las Plantas de Tratamiento requieren
ablandamiento del agua. En lo que sí es necesario, por lo general es en la
toma de agua de fuentes subterráneas donde ha tenido un contacto
considerable con piedra caliza, CaCo3 y otros minerales que contienen Ca2+,
Mg2+, Fe2+. En el ablandamiento de agua municipales en gran escala se
utiliza el proceso de cal – carbonato. El Agua se trata con cal, CaO [o cal
hidratada Ca (OH)2)] y Carbonato de Sodio, Na2CO3. Estas sustancias
precipitan el Ca2+ en forma de CaCO3 y Mg2+ como Mg (OH)2.
Ca2+(ac) + CO3
2-(ac) CaCO3 (s)
Mg2+(ac) + 2OH-
(ac) Mg (OH)2 (s)
El intercambio de iones es un método doméstico típico para ablandar el
agua. En este procedimiento se hace pasar el agua a través de un lecho de
resina intercambiadora de iones: perlas de plástico con grupos aniónicos
unidos de forma covalente como _COO- ó SO3-. Estos grupos con cargas
negativas tienen iones Na+ unidos a ellos que balancean sus cargas. Los
iones Ca2+ y otros cationes del agua dura son atraídos por los grupos
aniónicos y desplazan los iones Na+ de menor carga hacia el agua. De este
modo se intercambia un tipo de ión por otro. Para mantener el balance de
carga, dos iones Na+ entran en el agua por cada Ca2+ extraido. Si se
representa la resina con su sitio aniónico como R_COO-, la ecuación del
proceso se escribe como sigue:
2Na(R_ COO)(s) + Ca2+(ac) Ca ((R_ COO)2(s) + 2Na+
(ac).
El agua así ablandada contiene una concentración mayor de iones Na+.
Aunque los iones de Na+ no forman precipitados que originan los cationes de
agua dura, las personas preocupadas por su ingesta de sodio, deben evitar
beber agua ablandada de esta forma.
Desalinización:
La extracción de sales del agua de mar o del agua salubre para hacerla
aprovechable se conoce como DESALINIZACION.
Debido a su alto contenido de sales, el agua de mar es inadecuada para
consumo humano y para la mayor parte de los usos que le damos al agua.
El agua se puede separar de as sales disueltas por destilación, porque el
agua es un sustancia volátil y las sales no lo son.
El agua de mar también se puede desalinizar por osmosis inversa, que es
el desplazamiento neto de moléculas de disolvente, pero no de soluto a
través de una membrana semipermeable. En la osmosis el disolvente pasa
de la disolución más diluida a la más concentrada. Sin embargo si se aplica
suficiente presión externa, la osmosis se puede detener y, a presiones aun
mayores, se puede invertir. Cuando esto ocurre, el disolvente pasa de la
disolución concentrada a la más diluida.
Operaciones Unitarias en el Tratamiento del Agua:
El agua, necesaria para el uso doméstico, agrícola y para los procesos
industriales, se toma de los lagos, ríos, fuentes subterráneas de origen
natural o bien de represas y para evitar que lleve elementos contaminantes
como bacterias, virus y huevos o quistes de animales es sometida a un
proceso de potabilización para hacerla apta para el consumo humano.
En las plantas de tratamiento, el agua se somete a varios procedimientos,
normalmente 5 etapas: Filtración gruesa, sedimentación, filtración por arena,
aereación y esterilización.
Después de una filtración gruesa a través de un tamiz, se deja reposar el
agua en grandes tanques de sedimentación, donde se asienta la arena
finamente dividida y otras partículas diminutas. Para facilitar la eliminación de
las partículas muy pequeñas se puede alcalinizar primero ligeramente
agregando CaO, para después añadir Al2(SO4)3. El Sulfato de Aluminio
reacciona con los iones OH- para formar un precipitado gelatinoso y
esponjoso de Al(OH)3. Este precipitado se sedimenta lentamente,
arrastrando consigo las partículas en suspensión, con lo cual se elimina casi
toda la materia finamente dividida y la mayor parte de las bacterias. A
continuación se filtra el agua a través de un lecho de arena, después de lo
cual se puede lanzar al aire en forma de rocío para apresurar la oxidación de
las sustancias orgánicas disueltas.
La etapa final de la operación consiste normalmente en tratar el agua con
un agente químico para asegurar la destrucción de las bacterias. El ozono es
el más eficaz, pero se debe generar en el lugar donde se utiliza. El cloro, Cl2,
es por lo tanto más conveniente.
El cloro se puede transportar en tanques en forma de gas licuado y
dosificar desde los tanques a través de un dispositivo de medición,
directamente en el abasto del agua. La cantidad que se utiliza depende de la
presencia de otras sustancias con las que el cloro podría reaccionar y de las
concentraciones de bacterias y virus por eliminar.
Una vez que es utilizada se transforma en agua residual o negra, la cual,
antes de ser devuelta a los ríos, lagos y mares debe depurarse, eliminando
los residuos dejándola limpia más no potable con el fin de evitar su
contaminación.
Tecnología Especializada para el Tratamiento del Agua:
Se dispone de distintos métodos de tratamiento del agua. Estos métodos
dependen del uso de las características del agua, su propósito es: eliminar
impurezas suspendidas o disueltas, eliminar o inactivar bacterias. El
tratamiento se realiza por: aireación, sedimentación, clarificación:
coagulación, floculación, filtración y cloración.
Aireación: Consiste en lograr el más íntimo contacto entre el aire y el agua
para conseguir en términos de efectividad la mayor reducción posible de
gases y sólidos disueltos indeseables.
Sedimentación: Se busca que sedimenten materiales gruesos y finos los
cuales pueden producir olor y turbiedad.
Coagulación – Floculación: En esta fase se trata de eliminar la turbiedad,
bacterias, algas, etc. Que producen olores y sabores.
Filtración: Esta fase completa el proceso de clarificación. Se hace pasar el
agua por un medio poroso, generalmente arena y carbón.
Cloración: se lleva a cabo el control microbiológico por su gran efectividad
contra bacterias, virus, hongos y esporas, permite eliminar y controlar
compuestos o sustancias indeseables que están dispuestos en el agua.
Usos del Agua:
Los usos del agua pueden resumirse así:
a) Como alimento y para el consumo de todos los seres vivos.
b) Para el aseo general.
c) Sirve como medio de comunicación.
d) En la industria: 1) Para producir energía eléctrica y fuerza motriz, 2)
como refrigerante en los motores de combustión interna. 3) materia
prima de industria de bebidas gaseosas, fabricación de sueros y
productos medicinales diversos, fabricación industrial del Hidrógeno y
oxígeno, etc.
e) En agricultura, para mantener sistemas de riego.
Recommended
