Químicamente El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dosátomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su forma sólidallamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre.2 Se localiza principalmente en los océanos donde se concentra el 96,5% del agua total, los glaciares y casquetes polares poseen el 1,74%, los depósitos subterráneos (acuíferos), los permafrost y los glaciares continentales suponen el 1,72% y el restante 0,04% se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.3 El agua es un elemento común del sistema solar, hecho confirmado en descubrimientos recientes. Puede ser encontrada, principalmente, en forma de hielo; de hecho, es el material base de los cometas y el vapor que compone sus colas.
Desde el punto de vista físico, el agua circula constantemente en un ciclo deevaporación o transpiración (evapotranspiración), precipitación, y desplazamiento hacia el mar. Los vientos transportan tanto vapor de agua como el que se vierte en los mares mediante su curso sobre la tierra, en una cantidad aproximada de 45.000 km³ al año. En tierra firme, la evaporación y transpiración contribuyen con 74.000 km³ anuales al causar precipitaciones de 119.000 km³ cada año.4
en la biología El agua es esencial para la mayoría de las formas de vida conocidas por el hombre, incluida la humana. El acceso al agua potable se ha incrementado durante las últimas décadas en la superficie terrestre.7 8 Sin embargo estudios de la FAO, estiman que uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes del 2030; en esos países es vital un menor gasto de agua en la agricultura modernizando los sistemas de riego.6
Propiedades físicas y químicas del agua:
Las propiedades fisicoquímicas más notables del agua son:
El agua es insípida e inodora en condiciones normales de presión y temperatura. El color del agua varía según su estado: como líquido, puede parecer incolora en pequeñas cantidades, aunque en elespectrógrafo se prueba que tiene un ligero tono azul verdoso. El hielo también tiende al azul y en estado gaseoso (vapor de agua) es incolora.11
El agua bloquea sólo ligeramente la radiación solar UV fuerte, permitiendo que las plantas acuáticasabsorban su energía.
Ya que el oxígeno tiene una electronegatividad superior a la del hidrógeno, el agua es una molécula polar. El oxígeno tiene una ligera carga negativa, mientras que los átomos de hidrógenos tienen una carga ligeramente positiva del que resulta un fuerte momento dipolar eléctrico. La interacción entre los diferentes dipolos eléctricos de una molécula causa una atracción en red que explica el elevado índice de tensión superficial del agua.
La fuerza de interacción de la tensión superficial del agua es la fuerza de van der Waals entre moléculas de agua. La aparente elasticidad causada por la tensión superficial explica la formación de ondas capilares. A presión constante, el índice de tensión superficial del agua disminuye al aumentar sutemperatura.12 También tiene un alto valor adhesivo gracias a su naturaleza polar.
La capilaridad se refiere a la tendencia del agua de moverse por un tubo estrecho en contra de la fuerza de la gravedad. Esta propiedad es aprovechada por todas las plantas vasculares, como los árboles.
Otra fuerza muy importante que refuerza la unión entre moléculas de agua es el enlace por puente de hidrógeno.13
El punto de ebullición del agua (y de cualquier otro líquido) está directamente relacionado con la presión atmosférica. Por ejemplo, en la cima del Everest, el agua hierve a unos 68º C, mientras que al nivel del mareste valor sube hasta 100º. Del mismo modo, el agua cercana a fuentes geotérmicas puede alcanzar temperaturas de cientos de grados centígrados y seguir siendo líquida.14 Su temperatura crítica es de 373,85 °C (647,14 K), su valor específico de fusión es de 0,334 kJ/g y su índice específico de vaporización es de 2,23kJ/g.15
El agua es un disolvente muy potente, al que se ha catalogado como el disolvente universal, y afecta a muchos tipos de sustancias distintas. Las sustancias que se mezclan y se disuelven bien en agua —como las sales, azúcares, ácidos, álcalis, y algunos gases (como el oxígeno o el dióxido de carbono, mediante carbonación)— son llamadas hidrófilas, mientras que las que no combinan bien con el agua —como lípidos y grasas— se denominan sustanciashidrofóbicas. Todos los componentes principales de las células de proteínas, ADN y polisacáridos se disuelven en agua. Puede formar unazeótropo con muchos otros disolventes.
El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol, y en cualquier proporción, formando un líquido homogéneo. Por otra parte, losaceites son inmiscibles con el agua, y forman capas de variable densidad sobre la superficie del agua. Como cualquier gas, el vapor de agua es miscible completamente con el aire.
El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente baja, pero ese valor se incrementa significativamente con la disolución de una pequeña cantidad de material iónico, como el cloruro de sodio.
El agua tiene el segundo índice más alto de capacidad calorífica específica —sólo por detrás del amoníaco— así como una elevadaentalpía de vaporización (40.65 kJ mol-1); ambos factores se deben al enlace de hidrógeno entre moléculas. Estas dos inusuales propiedades son las que hacen que el agua "modere" las temperaturas terrestres, reconduciendo grandes variaciones de energía.
El equilibrio ácido-base del agua:
La cesión de protones por un ácido y la aceptación de protones por una base son procesos reversibles. Dado que este tipo de procesos desembocan al cabo de un cierto tiempo en una situación de equilibrio, su estudio puede efectuarse aplicando los conceptos fundamentales del equilibrio químico.
El equilibrio ácido-base más sencillo y fundamental a la vez es el que corresponde a la disociación del agua:
H2O + H2O [H3O+] + [OH-]
Base 1 Acido 2 Acido 1 Base 2
Esta reacción pone de manifiesto que el agua puede actuar como una base (base 1) ganando protones para convertirse en H3O + (ácido 1) y puede actuar como un ácido (ácido 2) perdiendo protones para convertirse en OH-(base 2). Se dice por ello que es una sustancia anfolita.
El grado de acidez de una disolución. Concepto de pH: En el agua pura la presencia de iones H3O+y OH- procede únicamente de su disociación iónica, por lo que sus concentraciones respectivas son iguales. Es decir que la presencia de un ácido en disolución dará lugar a un aumento de la concentración de ionesH3O+, o lo que es lo mismo, el exponente disminuirá en valor absoluto por debajo de siete.
La polaridad de la molécula de agua
no sólo es consecuencia de su geometría tetraédrica irregular,
sino que también de la naturaleza de sus átomos: hidrógeno, el átomo más pequeño de la Química, y oxígeno,
un átomo pequeño, pero principalmente de alta electronegatividad. Este término denota a los átomos que presentan
gran capacidad de atraer electrones de enlace hacia sí. Por lo tanto, el átomo de oxígeno de la molécula de agua atrae
hacia sí los electrones de los enlaces covalentes con los hidrógenos; hecho que da lugar a una polaridad de enlace. Si la
polaridad de enlace se representa por la letra , con su correspondiente signo, entonces la molécula de agua podrá representarse
como el dibujo de la izquierda.
PUENTE DE HIDROGENO…..PUENTE DE HIDROGENO EN EL AGUA….
El enlace puente de hidrógeno es una atracción que existe entre un átomo de hidrógeno (carga positiva) con un átomo de O , N o X (halógeno) que posee un par de electrones libres (carga negativa).
En el agua…
el agua, es una de las substancias que presenta este tipo de enlaces entre sus moléculas. Una molécula de agua se forma entre un átomo de Oxigeno con seis electrones de valencia (sólo comparte dos y le quedan dos pares de electrones libres) y dos hidrógenos con un electrón de valencia cada uno (ambos le ceden su único electrón al oxígeno para que complete el octeto).
La molecula de agua es una molécula polar, por lo que presenta cuatro cargas parciales, de esta manera la fracción positiva (un hidrógeno) genera una atracción con la fracción negativa de otra molécula (el par de electrones libres del oxígeno de otra molécula de agua). Teóricamente una molécula de agua tiene la capacidad de formar 4 puentes de Hidrógeno
El enlace puente de hidrógeno es 20 veces más débil o de menor contenido energético que un enlace normal. Pareciera ser de poca importancia, pero debido a la gran cantidad de moléculas y gran cantidad de enlaces de este tipo que puede contener una sustancia, el enlace puente de hidrógeno tiene una especial importancia.
Los puentes de hidrógeno que existe entre las moléculas de H2O , explican el incremento del pF, pEb, densidad, viscosidad, capacidad caloríca, etc (ya que las moléculas se encuentran unidas entre sí)
Purificación del agua:
Las impurezas suspendidas y disueltas en el agua natural impiden que ésta sea adecuada para numerosos fines. Los materiales indeseables, orgánicos e inorgánicos, se extraen por métodos de criba y sedimentación que eliminan los materiales suspendidos. Otro método es el tratamiento con ciertos compuestos, como el carbón activado, que eliminan los sabores y olores desagradables. También se puede purificar el agua por filtración, o por cloración o irradiación que matan los microorganismos infecciosos.
En la ventilación o saturación de agua con aire, se hace entrar el agua en contacto con el aire de forma que se produzca la máxima difusión; esto se lleva a cabo normalmente en fuentes, esparciendo agua en el aire. La ventilación elimina los olores y sabores producidos por la descomposición de la materia orgánica, al igual que los desechos industriales como los fenoles, y gases volátiles como el cloro. También convierte los compuestos de hierro y manganeso disueltos en óxidos hidratados insolubles que luego pueden ser extraídos con facilidad.
La dureza de las aguas naturales es producida sobre todo por las sales de calcio y magnesio, y en menor proporción por el hierro, el aluminio y otros metales. La que se debe a los bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio se denomina dureza temporal y puede eliminarse por ebullición, que al mismo tiempo esteriliza el agua. La dureza residual se conoce como dureza no carbónica o permanente. Las aguas que poseen esta dureza pueden ablandarse añadiendo carbonato de sodio y cal, o filtrándolas a través de ceolitas naturales o artificiales que absorben los iones metálicos que producen la dureza, y liberan iones sodio en el agua. Los detergentes contienen ciertos agentes separadores que inactivan las sustancias causantes de la dureza del agua.
El hierro, que produce un sabor desagradable en el agua potable, puede extraerse por medio de la ventilación y sedimentación, o pasando el agua a través de filtros de ceolita. También se puede estabilizar el hierro añadiendo ciertas sales, como los polifosfatos. El agua que se utiliza en los laboratorios, se destila o se desmineraliza pasándola a través de compuestos que absorben los iones. Las principales etapas de la purificación del agua son:
1. Clarificación. Consiste en adicionar sulfato de aluminio con el fin de disolver los bicarbonatos presentes, permitiendo que las impurezas se precipiten al fondo, según la ecuación:
2. Filtración. Se pasa atreves de filtros especiales que retienen las partículas en suspensión, con lo cual el agua queda libre de materia sólida.
3. Purificación química. Para destruir las bacterias se utilizan reactivos químicos, entre los cuales el más común es el cloro.
4. Aireación. Una vez que el agua ha pasado por su etapa de purificación química, se hace pasar por estanques especiales para que se ponga en contacto con el aire y el sol que le destruyen las bacterias que aún contenga. La aireación es indispensable por cuanto permite expulsar algunos gases que pueda contener el agua y hacerla más agradable.
5. Destilación. Es un proceso realizado por lo general en el laboratorio, con el fin de purificar el agua, cuando contiene grandes cantidades de sustancias en disolución; puede que esas sustancias no sean perjudiciales pero en el laboratorio pueden conducir a resultados erróneos en determinados experimentos. Consiste en evaporar el agua y luego condensarla.
6. Ablandamiento. De estas aguas consiste en la eliminación de sales de magnesio y de calcio. Si las sales son bicarbonatos la dureza del agua es temporal; pues por medio de la ebullición fácilmente precipitan los carbonatos de modo que se pueden retirar estas sustancias.
Clasificación del agua:
existen decenas de diferentes tipos de aguas existentes según su composición, uso y procendencia.
• El agua según sus propiedades para el consumo se divide en potable y no potable.
• Según la cantidad de minerales se la considera dura o blanda.
• Según la procedencia puede ser superficial o subterranea
• Las aguas embotelladas suelen proceder de manantiales ricos en minerales de ahí que se la conozco, en general, como agua mineral.
Esta es la lista con la gran mayoría de tipos de agua existentes:
• Agua dulce
• Agua dura
• Agua blanda
• Aguas negras
• Aguas grises
• Aguas residuales
• Aguas residuales municipales
• Agua bruta
• Aguas muertas
• Agua alcalina
• Agua capilar
• Agua de adhesión
• Agua de desborde
• Agua de formación
• Agua de gravedad
• Agua de suelo
• Agua disfórica
• Agua estancada
• Agua fósil
• Agua freática
• Agua funicular
• Agua primitiva
• Agua magmática
• Agua metamórfica
• Agua vadosa
• Agua subterranea
• Agua de superfie (océanos, mares, ríos, estanques, lagos, charcas, estuarios, humedales…)
el agua potable es la principalmente fuente de vida para el ser humano, al existir una escases de agua potable se ve afectado principalmente la agricultura y a las industrias en general al ser humano. También se iniciarían guerras por el agua como se a dicho que pasara.
No solo los humanos nos veríamos afectados sino también gran cantidad de la biodiversidad de todo el planeta lo cual se vería afectada la naturaleza en una forma inimaginable.