Monografías
Publicar | Monografías por Categorías | Directorio de Sitios | Software Educativo | Juegos Educativos | Cursos On-Line Gratis

 

Agua Propiedades físicas y químicas parte 1 - Monografía



 
DESCARGA ESTA MONOGRAFÍA EN TU PC
Esta monografía en formato html para que puedas guardarla en tu pc e imprimirla.



Vínculo Patrocinado




Aquí te dejamos la descarga gratuita
Nota: para poder abrir archivos html solo necesitas tener instalado internet explorer u otro navegador web.




Química. Inorgánica. Propiedades físicas y químicas. Contaminación. Aguas residuales. Vertidos: consecuencias. Potabilidad



INTRODUCCION



EL AGUA:



El agua desde los albores de la civilización ha sido fundamental no solo para la subsistencia sino también para el desarrollo de diversas actividades, sobretodo económicas. El agua es imprescindible para el desarrollo de la agricultura, siendo utilizada principalmente para sistemas de riego. Las industrias requieren del agua (sobretodo en forma de vapor de agua) para llevar a cabo el proceso de producción. El agua también se utiliza como medio de navegación para el transporte tanto de personas como productos. Y además el agua es utilizada por las centrales hidroeléctricas para la obtención de energía.
Ya desde hace 4500 años se construían canales para el abastecimiento del agua. En los últimos siglos debido a la industrialización y al crecimiento demográfico se tuvo que implementar otro sistema para el abastecimiento del agua capaz de potabilizar el agua.
El filósofo griego Tales de Mileto imaginaba el universo como un Océano, sobre el que flotaba el disco de la tierra.  Creía por ello, que el agua era el principio de todas las cosas.
Podría afirmarse que en cierta forma el tenia razón.  El agua resulta de la unión de dos elementos básicos: oxigeno e hidrógeno; este ultimo elemento es el mas abundante en el universo.
A fines del siglo XVIII, varios investigadores estudiaron la composición del agua, descubriendo que uno de los elementos integrantes era el oxígeno.  En 1780, Henry Cavendish observó que si se efectuaba la combustión del oxígeno y “aire combustible”, esto es, hidrogeno, en ciertas proporciones, se ocasionaba una potente explosión.  Pero lo más notable era que, en el recipiente utilizado para el experimento, aparecían unas gotitas de agua.
El inglés Dalton, padre de la teoría atómica moderna, estableció que una molécula de agua se componía de un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno.  Más tarde el italiano Avogadro dio la formula molecular correcta del agua: dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, lo que, en el lenguaje simbólico empleado en la actualidad, se expresa con la conocida formula  .  El agua puede presentarse bajo tres formas: en estado sólido, liquido y gaseoso.     El agua es la unica sustancia que, a temperatura normal aparece en forma sólida liquida y gaseosa.

Pero el agua no se compone de un solo tipo de moléculas.  Los átomos de oxígeno, al igual que los de hidrógeno, pueden presentar ligeras diferencias entre si: se dice que estos elementos tienen isótopos diferentes.  Uno de los hidrógenos (que entra en su composición en un 0.01%) pesa el doble que el propio átomo de hidrogeno(Deuterio pesa el doble porque en su núcleo hay otro neutrón).  Si el agua lo posee, es mas pesada que lo normal, por ello recibe el nombre de agua pesada, que, a diferencia de la normal, no apaga la sed, frecuentemente se emplea en trabajos sobre radiactividad.
Las moléculas de agua tienen además otra propiedad.  Sus cargas eléctricas se reparten en los extremos de la molécula, de modo que uno de ellos se hace positivo y el otro negativo.  Las moléculas son, pues, dipolares y por ello se atraen fuertemente, como si fuese un imán.  Este tipo de unión se llama puente de hidrogeno y da origen a varias propiedades del agua, el angulo de estas uniones permite que se formen redes exagonales.

Figuras



5864.gif


Propiedades físicas y químicas del Agua



Se le llama agua a la combinación de 2 átomos de hidrógeno con un átomo de oxígeno en estado líquido cuya representación simbólica es .
La molécula de agua presenta una forma triangular y la unión que se establece entre los dos átomos de hidrógeno con el átomo de oxígeno es una unión química covalente ya que el oxígeno comparte dos electrones con los electrones de los átomos de hidrógeno, de esta manera la molécula de agua se estabiliza porque los átomos de hidrógeno reúnen dos electrones en el último nivel y el oxígeno logra reunir ocho electrones en el último nivel.
La molécula de agua es bipolar debido a que los átomos de hidrógeno presentan una carga eléctrica positiva mientras que el átomo de oxígeno presenta una carga eléctrica negativa.
En estado sólido y líquido las moléculas de agua se unen por puentes de hidrógeno con moléculas que posean átomos de nitrógeno u oxígeno, esta acción se conoce como mojar.
De esta manera el agua tiene una gran capacidad para disolver sustancias iónicas, ya que al neutralizar las atracciones electrostáticas de los iones de una sustancia los disocia.
La mayoría de los átomos de hidrógeno que componen al agua tienen una masa atómica de 1. Luego se encuentran en menor cantidad los átomos de hidrógeno con masa atómica de 2 (deuterio), cuya formación en el agua la hace conocer a ésta como agua pesada y todavía en cantidad menor se hallan los de masa atómica de 3.
El punto de congelación del agua en la escala de celsius es de 0ºC mientras que el punto de ebullición es de 100ºC al nivel del mar mientras que hierve a temperatura inferior a medida que disminuye la presión. Justamente los valores de esta escala se basan en los puntos ebullición y congelación del agua, como también muchas otras escalas basan sus valores en las propiedades físicas del agua.
El agua pura es incolora, inodora, insípida, y mala conductora de la electricidad, pero puesto que es el disolvente que contiene mayores solutos es imposible conocer el agua pura, ya que casi instantáneamente ya se encuentra en alguna solución.

Propiedades desusadas del agua



- El agua es el único de todos los elementos naturales que aparece sobre la tierra en estado sólido, líquido y gaseoso al mismo tiempo en un mismo ambiente.
- El agua es la única sustancia que aumenta su volumen al congelarse. Cuando llega a los cuatro grados en vez de seguir disminuyendo su volumen como todas las sustancias, disminuye gradualmente su densidad  hasta llegar a los 0ºC y en ese punto disminuye su densidad abruptamente y se congela aumentando su volumen en una onceava parte.
Este hecho favorece la supervivencia humana ya que si el hielo fuera mas pesado que el agua liquida, se reducirían gravemente los efectos moderadores del agua y del vapor de agua sobre el clima.  Pero sin embargo ya que el agua se aumenta su volumen cuando se solidifica, en las grietas donde se encuentra agua muchas veces al congelarse se parten las rocas y se erosionan las montañas.
- Posee una gran capacidad calórica ya que puede absorber una gran cantidad de calor sin aumentar relativamente su temperatura; puede almacenar más energía térmica con menor agitación molecular y atómica que cualquier otra sustancia. Su calor específico es igual a 1 y es el mas elevado en la escala de calor específico de las sustancias.
- Según su peso molecular, que es de 18, con respecto a la escala de puntos de fusión y ebullición de  sustancias con dos átomos de hidrógeno y estructura similar debería hervir a -80ºC y congelarse a 100ºC, sin embargo como ya sabemos su punto de fusión es de 0ºC su punto de ebullición es de 100ºC. Estos elevados puntos de cambio de agregación se deben a los numerosos enlaces entre las moléculas de agua logrados por los puentes de hidrógeno, y aumentan eficazmente su peso molecular.
- Posee un calor latente elevado que produce un efecto vital sobre las temperaturas terrestres ya que el calor que absorbe el agua en los procesos de evaporación y fusión no se destruye. Durante los puntos de cambio de fase el agua libera una cantidad de calor mayor que la de cualquier sustancia.
Como muchas reacciones químicas se llevan a cabo con desprendimiento de calor, el agua es el medio más adecuado y favorable para varias reacciones químicas.
- El agua es la sustancia que mayor cantidad de sustancias puede disolver, por esto suele llamársela como “el solvente químico universal”. Además es un solvente inerte ya que las sustancias que se disuelven en ella son incapaces de modificar sus propiedades químicas, con lo que una cierta cantidad de agua puede utilizarse como solvente infinitas veces.
El agua se utiliza varias veces para extraer sustancias de las mezclas que los contienen y algunas veces también para conservar ciertos productos.  Los ácidos y bases cuando se disuelven en agua se disocian en iones que conducen la corriente eléctrica.
- El agua es la sustancia en la cual se formó y se desarrollaron las primeras formas de vida, esto se debió a la peculiaridad del agua como solvente químico universal e inerte.  Más del 50% de la masa de todos los seres vivos esta constituida por agua. Participa en la descomposición metabólica de las moléculas, y está presente en la sangre que circula por el cuerpo de los animales y en la savia en las plantas.
- Posee una tensión superficial elevada únicamente superada por la del mercurio. El agua tiende a cerrarse sobre sí misma y recuperarse por la cohesión entre sus moléculas convirtiédose en una esfera, que tiene una superficie mínima para un cierto volumen. De esta manera, por la cohesión entre las moléculas, la superficie de una cantidad de agua tiene una tensión que para dividirla se necesita de una fuerza muy grande.  Aparte el agua se adhiere con fuerza a los sólidos con los que se contacta y la fuerza adhesiva levanta al líquido debido a su alta cohesión y el borde del agua tiende a ser arrastrado sobre las paredes del sólido.

Estados de agregación en los que se presenta el agua



Hielo



El hielo es el agua en estado sólido. Es una estructura cristalina incolora y transparente.  El hielo es un factor importante en la erosión, como se dijo anteriormente flota sobre el agua, ocasionando efectos geológicos importantes.

Vapor de agua



El vapor de agua es el agua en estado gaseoso que se utiliza en muchos procesos industriales y para generar energía. El vapor de agua se forma cuando el agua líquida alcanza los 100ºC a presión atmosférica, este es llamado vapor saturado, mientras que si éste se forma a una temperatura mayor a 100ºC se llama vapor sobrecalentado.

Niebla


La niebla es una nube condensada en gotas de agua o cristales de hielo que se encuentra cerca de la superficie terrestre sobre la atmósfera y que solo se puede formar con partículas de polvo. Hay cuatro tipos de niebla: la niebla por advección que se forma cuando una corriente cálida  se mueve sobre una masa terrestre y acuosa más fría; la niebla por radiación, que únicamente aparece sobre el suelo, ocasionada por el enfriamiento de la tierra por radiación;  la niebla ascendente que se forma cuando el aire se enfría al ascender; y la niebla por precipitación que se forma por una lluvia o nevada.

Lluvia



La lluvia es la precipitación del agua en gotas líquidas, estas tienen un diámetro entre 0,5 mm. hasta 3mm. y se produce cuando una nube en la que se contiene el vapor de agua choca con otra, o con las montañas.

Nubes


Condensación de humedad atmosférica compuesta por gotas de agua o cristales de hielo. Estas se forman debido al enfriamiento de la atmósfera provocado por la condensación del vapor de agua. Las nubes modifican la distribución del calor solar sobre la corteza terrestre y la atmósfera.   Estas se diferencian entre sí según sus diferentes temperaturas de condensación, dividiéndose en nubes altas, medias, bajas y de desarrollo vertical.

Océanos



El océano constituye el 97% del agua de la Tierra y  las tres cuartas de la superficie terrestre.
Cuanto más fría es el agua de mar más pesada es, con lo cual este agua pesada desciende hacia las profundidades del Océano, en donde además se encuentra un mayor porcentaje de salinidad. La densidad del agua oceánica disminuye con el aumento de la temperatura ambiente y aumenta con la salinidad y la presión. La variación entre la salinidad y la temperatura es un índice para saber de donde provienen originalmente las masa de agua, ya que las masas de agua conservan su relación entre temperatura y salinidad.

El agua de los océanos es una gran solución en la que están disueltas un montón de sustancias, entre las sustancias que mayormente se encuentran disueltas en el agua oceánica están el cloruro, sodio, sulfato y magnesio, y luego en menor cantidad el calcio, potasio, bicarbonato, bromuro, estroncio, boro y fluoruro.
El agua que se encuentra sobre la superficie en los océanos suele estar saturada de gases atmosféricos principalmente de oxígeno, pero fuera de la superficie disminuye su concentración de oxígeno ya que es ingerido por los organismos marinos y porque participa en la descomposición de detrito. De esta manera el oxígeno puede indicar el tiempo transcurrido desde que el agua se alejó de la superficie.
El agua oceánica tiene una gran capacidad para absorber la radiación electromagnética y es movilizada por el viento que circula por la superficie en forma de olas


CONTAMINACIÓN



Ahora que tanto se habla de contaminación del medio ambiente, de polución, sabemos realmente qué es la contaminación.

Podría afirmarse que cualquier cambio químico, físico o biológico respecto a un nivel base “natural” constituye un fenómeno de contaminación. En este sentido, la contaminación se considera como una consecuencia del progreso, especialmente del desarrollo industrial.
Podríamos decir entonces, que la contaminación se considera un cierto grado de impurificación del aire, agua o suelo, que pueda originar efectos adversos a la salud de un número representativo de personas durante períodos previsibles de tiempo.

AGUAS RESIDUALES:



La contaminación actúa sobre el medio ambiente acuático alterando el delicado equilibrio de los diversos ecosistemas integrado por organismos productores, consumidores y descomponedores que interactúan con componentes sin vida originando un intercambio cíclico de materiales.
Aunque el hombre no es un ser acuático, ha llegado a depender intensamente del medio ambiente acuático para satisfacer sus necesidades tecnológicas y sociales.
El hombre continúa utilizando el agua con su contaminación. Es difícil eliminar los contaminantes y si el agua original tiene gran proporción de minerales, el problema se complica.
No se pretende afirmar que antes de llegar el hombre con su tecnología, el agua era pura. Aún después de la aparición del hombre, transcurrieron muchos años antes de que hubiera ningún cambio en el ambiente. Cuando las poblaciones empezaron a verter sus desechos en ríos y lagos fue cuando las aguas se deterioraron.

Las aguas residuales constituyen un importante foco de contaminación de los sistemas acuáticos, siendo necesarios los sistemas de depuración antes de evacuarlas, como medida importante para la conservación de dichos sistemas.

Las aguas residuales, contaminadas, son las que han perdido su calidad como resultado de su uso en diversas actividades. También se denominan vertidos. Se trata de aguas con un alto contenido en elementos contaminantes, que a su vez van a contaminar aquellos sistemas en los que son evacuadas.
Del total de vertido generado por los focos de contaminación, sólo una parte debiera ser recogida en redes de saneamiento, mientras que el resto debiera ser evacuado a sistemas naturales directamente.

TIPOS DE CONTAMINACION:



Se clasifican según el factor ecológico que altere, aunque suelen afectar a más de un factor.

Contaminación física



Las sustancias que modifican factores físicos, pueden no ser tóxicas en sí mismas, pero modifican las características físicas del agua y afectan a la vidaa acuática.
-    Sólidos en suspensión, turbidez y color
-    Agentes sensoactivos
-    Temperatura

Contaminación química


Algunos efluentes cambian la concentración de los componentes químicos naturales del agua causando niveles anormales de los mismos. Otros, generalmente de tipo industrial, introducen sustancias extrañas al medio ambiente acuático, muchos de los cuales pueden actuar en detrimento de los organismos acuáticos y  de la calidad del agua en general. En este sentido es en el que puede hablarse propiamente de contaminación.
-    Salinidad
-    pH
-    Sustancias marcadamente tóxicas
-    Desoxigenación

Contaminación por agentes bióticos.



Son los efectos de la descarga de material biogénico, que cambia la disponibilidad de nutrientes del agua, y por tanto, el balance de especies que pueden subsistir. El aumento de materia orgánica origina el crecimiento de especies heterótrofas en el ecosistema, que a su vez provoca cambios en las cadenas alimentarias.
Un aumento en la concentración de nutrientes provoca el desarrollo de organismos productores, lo que también modifica el equilibrio del ecosistema.


TIPOS DE AGUAS RESIDUALES:



La clasificación se hace con respecto a su origen, ya que este origen es el que va a determinar su composición.

Aguas residuales urbanas



Son los vertidos que se generan en los núcleos de población urbana como consecuencia de las actividades propias de éstos.
Los aportes que generan esta agua son:
-    aguas negras o fecales
-    aguas de lavado doméstico
-    aguas de limpieza de calles
-    aguas de lluvia y lixiviados

Las aguas residuales urbanas presentan una cierta homogeneidad cuanto  a composición  y carga contaminante, ya que sus aportes van a ser siempre los mismos. Pero esta homogeneidad tiene unos márgenes muy amplios, ya que las características de cada vertido urbano van a depender del núcleo de población en el que se genere, influyendo parámetros tales como el número de habitantes, la existencia de industrias dentro del núcleo, tipo de industria, etc.

Aguas residuales industriales



Son aquellas que proceden de cualquier actividad o negocio en cuyo proceso de producción, transformación o manipulación se utilice el agua. Son enormemente variables en cuanto a caudal y composición, difiriendo  las características de los vertidos no sólo de una industria a otro, sino también dentro de un mismo tipo de industria.
A veces, las industrias no emiten vertidos de forma continua, si no únicamente en determinadas horas del día o incluso únicamente en determinadas épocas de año, dependiendo del tipo de producción y del proceso industrial. También  son habituales las variaciones de caudal y carga a lo largo del día.
Son mucho más contaminadas que las aguas residuales urbanas, además, con una contaminación mucho más difícil de eliminar.
Su alta carga unida a la enorme variabilidad que presentan, hace que el tratamiento de las aguas residuales industriales sea complicado, siendo preciso un estudio específico para cada caso.





Creative Commons License
Estos contenidos son Copyleft bajo una Licencia de Creative Commons.
Pueden ser distribuidos o reproducidos, mencionando su autor.
Siempre que no sea para un uso económico o comercial.
No se pueden alterar o transformar, para generar unos nuevos.

 
TodoMonografías.com © 2006 - Términos y Condiciones - Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons. Creative Commons License