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Sumario control de agua. quimica y salud medioambiental
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Se describen las características del agua y su tratamiento según su origen y posterior uso
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UNIDAD 06El agua generalidades. Composición y características.
1. COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LA MOLÉCULA DEL AGUA
La molécula de agua está compuesta
por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno
unidos por un enlace covalente. Es decir, los
dos átomos de hidrógeno y el de oxígeno se
unen compartiendo electrones. Su fórmula es
H2O.
Mediante análisis espectroscópico y de
rayos X se ha determinado el ángulo de enlace
entre el hidrógeno y el oxígeno, que es de
104.5°, y la distancia media entre los átomos
de hidrógeno y oxígeno, que es de 96.5 pm o,
lo que es lo mismo, 9.65·10-8 milímetros.
La disposición de los electrones en la molécula de agua le comunica asimetría
eléctrica por la diferente electronegatividad del hidrógeno y del oxígeno. La
electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer los electrones compartidos
en un enlace covalente.
Como el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, es más probable que
los electrones, que poseen carga negativa, estén más cerca del átomo de oxígeno que
del de hidrógeno, lo cual provoca que cada átomo de hidrógeno tenga una cierta carga
positiva que se denomina carga parcial positiva, y el de oxígeno, una negativa, ya que
tiene los electrones más cerca. Esto significa que el agua es una molécula polar, pues
tiene una parte o polo negativa y otra positiva, aunque el conjunto de la molécula es
neutro. De este carácter polar derivan casi todas sus propiedades fisicoquímicas y
biológicas.
Cuando dos moléculas de agua están muy cerca entre sí se establece una
atracción entre el oxígeno de una de las moléculas, que tiene carga parcial negativa, y
uno de los hidrógenos de la otra molécula, que tiene carga parcial positiva. Una
interacción de este tipo se denomina enlace o puente de hidrógeno, y las moléculas de
agua se ordenan de tal modo que cada molécula puede asociarse con otras cuatro.
Esta interacción es la que se da con el hielo.
Estos enlaces de hidrógeno se forman entre un átomo con carga parcial negativa
y un hidrógeno con carga parcial positiva, por lo que no son exclusivos del agua. Se da
también entre el nitrógeno, o el flúor, y el hidrógeno en otras moléculas como proteínas
o el ADN.
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El agua generalidades. Composición y características.
En cuanto a las propiedades fisicoquímicas del agua podemos destacar la gran
capacidad disolvente, su elevado calor específico y elevado calor de vaporización, gran
cohesión y adhesión, densidad anómala y reactivo químico.
El agua es capaz de dispersar a un
elevado número de compuestos en su seno
debido a su carácter polar. Así, con las sales,
que son sustancias iónicas, la molécula de
agua orienta sus polos en función de las
cargas de los iones, oponiendo el polo
negativo a los iones positivos (cationes de la
sal) y el polo positivo a los iones negativos
(aniones de la sal). Con sustancias polares,
como el etanol, el agua actúa de modo
parecido, oponiendo un polo frente al polo de
signo contrario de la sustancia.
El calor específico es la cantidad de
calor que hay que administrar a un gramo
de agua para elevar 1ºC su temperatura,
mientras que el calor de vaporización es
la cantidad de calor que hay que aplicar a
un gramo de líquido para que pase a un
gramo de vapor. El agua tiene elevado calor
específico y de vaporización debido a los
puentes de hidrógeno, ya que, para elevar
su temperatura, las moléculas de agua
tienen que aumentar su vibración y, para
ello, romper enlaces de hidrógeno,
mientras que para pasar un gramo de
líquido a vapor también hay que romper
puentes de hidrógeno.
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El agua generalidades. Composición y características.
La cohesión es la tendencia de dos moléculas a estar unidas, y el agua tiene alta
cohesión debido a sus puentes de hidrógeno. La adhesión es la tendencia de dos
moléculas distintas a unirse, y el agua tiene elevada adhesión hacia compuestos iónicos
y polares.
El hielo tiene una densidad menor que el agua líquida y, por ello, flota, lo que
implica importantes consecuencias biológicas en la ecología de los organismos
acuáticos. El agua puede reaccionar con otros compuestos mediante reacciones de
hidrólisis, hidratación, etc.
Además, el agua en disolución se ioniza en pequeña proporción, produciéndose
el siguiente equilibrio:
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Este equilibrio constituirá la base para la escala de pH.
La idoneidad del entorno acuoso para los seres vivos es consecuencia de estas
propiedades fisicoquímicas. Por ejemplo, los compuestos reaccionan mejor cuanto más
disgregados estén, lo que se favorece en medio acuoso para compuestos iónicos y
polares.
El agua, por su elevado calor específico, permite que la temperatura del
organismo permanezca relativamente constante, aunque varíe la temperatura
ambiente, mientras que por su elevado calor de vaporización permite que los
vertebrados tengan un medio eficaz para perder calor mediante la evaporación del
sudor.
El agua presenta también una elevada cohesión y adhesión. Esta propiedad del
agua es explotada por las plantas superiores para el transporte de los elementos
nutritivos en disolución desde las raíces hasta las hojas.
El agua interviene entre otras en reacciones de hidrólisis, características de la
proteína en los procesos digestivos como la rotura del enlace peptídico entre
aminoácidos.
El agua es uno de los compuestos químicos más importante para el ser humano
y la vida en general, tal como se desarrolla en nuestro planeta Tierra.
Si nos fijamos en el aspecto cuantitativo, el agua cubre aproximadamente el
72% de la superficie terrestre. La materia viva incluye en su composición altísimos
porcentajes de esta sustancia. Valgan como ejemplos el contenido en agua de diversos
organismos;
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El agua generalidades. Composición y características.
Medusa 98%
Embrión humano >95%
Recién nacido 70%
Humano adulto 60%
Árboles 50%
Además, el agua es la única sustancia química que se encuentra de forma
natural en nuestro planeta en los tres estados de agregación; sólido, líquido y gaseoso.
Desde el punto de vista cualitativo, podemos señalar que todas las formas de
vida, aún en el desierto, requieren un aporte importante de agua, ya que casi todas las
funciones de nutrición y excreción en los seres vivos se basan en el agua.
El agua, además, actúa como fuente de oxígeno tanto en la foto
descomposición atmosférica como en la fotosíntesis de las plantas verdes, donde el
hidrógeno pasa a formar parte de la materia de la planta.
H2O + hv 2H + O H2 + ½ O2
2. ABUNDANCIA, CICLO Y USOS DEL AGUA.
2.1 Abundancia
En la siguiente tabla vamos a ver la distribución del total del agua que hay en
nuestro planeta, en los distintos tipos existentes. Podemos ver que el porcentaje mas
elevado es agua salada de mares y océanos (97.2%), y en principio no es útil para el
mayor tipo de actividades humanas. Esto nos obliga a su tratamiento de la misma con
anterioridad a su uso. Solamente algo menos del 0.7% es agua dulce, la cual si es
imprescindible y de gran importancia, por lo que será necesario el mantenimiento de su
calidad. Dentro del agua dulce, tan solo el 0,01% es agua superficial que es la más
accesible.
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