El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por
eso decimos que es el disolvente universal. Esta propiedad, tal vez la más
importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de
hidrógeno.
En el caso de las disoluciones iónicas los iones
de las sales son atraídos por los dipolos del agua, quedando
"atrapados" y recubiertos de moléculas de agua en forma de iones
hidratados o solvatados.
La capacidad disolvente es la responsable de que
sea el medio donde ocurren las reacciones del metabolismo.
Elevada fuerza
de cohesión.
Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de
agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en
un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en
algunos animales como un esqueleto hidrostático.
Gran calor
específico.
También esta propiedad está en relación con los
puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua. El agua puede
absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los
puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto
permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de
temperatura. Así se mantiene la temperatura constante .
Elevado calor
de vaporización.
Sirve el mismo razonamiento, también los puentes de
hidrógeno son los responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua ,
primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de
agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la
gaseosa.
Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de
20º C y presión de 1 atmósfera.
Ionización del agua
El agua pura
tiene la capacidad de disociarse en iones, por lo que en realidad se puede
considerar una mezcla de :
agua molecular (H2O )
protones
hidratados (H3O+ ) e
iones
hidroxilo (OH-)
En realidad
esta disociación es muy débil en el agua pura, y así el producto iónico
del aguaa 25º es:
Este
producto iónico es constante. Como en el agua pura la concentración de
hidrogeniones y de hidroxilos es la misma, significa que la concentración de
hidrogeniones es de 1 x 10 -7. Para simplificar los cálculos
Sörensen ideó expresar dichas concentraciones utilizando logaritmos, y así
definió el pH como el logaritmo decimal cambiado de
signo de la concentración de hidrogeniones.
Según
esto:
disolución neutra
pH = 7
disolución
ácida pH < 7
disolución básica
pH =7
En la
figura se señala el pH de algunas soluciones. En general hay que
decir que la vida se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad.
Los
organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas de
unidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolución sistemas de tampón
o buffer, que mantienen el pH constante . Los sistemas tampón consisten en un
par ácido-base conjugada que actúan como dador y aceptor de protones
respectivamente.
El tampón bicarbonato es común en los líquidos intercelulares, mantiene el pH
en valores próximos a 7,4, gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el
ácido carbónico, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y agua:
Si aumenta la concentración de hidrogeniones en el medio por cualquier proceso
químico, el equilibrio se desplaza a la derecha y se elimina al exterior el
exceso de CO2 producido. Si por el contrario disminuye la
concentración de hidrogeniones del medio, el equilibrio se desplaza a la
izquierda, para lo cual se toma CO2 del medio exterior.
sábado, 27 de octubre de 2012
EL AGUA
El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido y gas (vapor de agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia. La circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua.
Cuando se formó, hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de años, la Tierra ya tenía en su interior vapor de agua. En un principio, era una enorme bola en constante fusión con cientos de volcanes activos en su superficie. El magma, cargado de gases con vapor de agua, emergió a la superficie gracias a las constantes erupciones. Luego la Tierra se enfrió, el vapor de agua se condensó y cayó nuevamente al suelo en forma de lluvia.
El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia.
Una parte del agua que llega a la tierra será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea. Este proceso es la percolación. Más tarde o más temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.
Al evaporarse, el agua deja atrás todos los elementos que la contaminan o la hacen no apta para beber (sales minerales, químicos, desechos). Por eso el ciclo del agua nos entrega un elemento puro. Pero hay otro proceso que también purifica el agua, y es parte del ciclo: la transpiración de las plantas.
Las raíces de las plantas absorben el agua, la cual se desplaza hacia arriba a través de los tallos o troncos, movilizando consigo a los elementos que necesita la planta para nutrirse. Al llegar a las hojas y flores, se evapora hacia el aire en forma de vapor de agua. Este fenómeno es la transpiración.
Propiedades del agua
Acción disolvente
El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno.
En el caso de las disoluciones iónicas los iones de las sales son atraídos por los dipolos del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de moléculas de agua en forma de iones hidratados o solvatados.
La capacidad disolvente es la responsable de que sea el medio donde ocurren las reacciones del metabolismo.
Elevada fuerza de cohesión.
Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático.
Gran calor específico.
También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante .
Elevado calor de vaporización.
Sirve el mismo razonamiento, también los puentes de hidrógeno son los responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua , primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20º C y presión de 1 atmósfera.
CONTAMINACIÓN DEL AGUA
El agua al caer con la lluvia por enfriamiento de las nubes arrastra impurezas del aire. Al circular por la superficie o a nivel de capas profundas, se le añaden otros contaminantes químicos, físicos o biológicos. Puede contener productos derivados de la disolución de los terrenos: calizas (CO3Ca), calizas dolomíticas (CO3Ca- CO3Mg), yeso (SO4Ca-H2O), anhidrita (SO4Ca), sal (ClNa), cloruro potásico (ClK), silicatos, oligoelementos, nitratos, hierro, potasio, cloruros, fluoruros, así como materias orgánicas.
Hay pues una contaminación natural, pero al tiempo puede existir otra muy notable de procedencia humana, por actividades agrícolas, ganaderas o industriales, que hace sobrepasar la capacidad de autodepuración de la naturaleza.
Al ser recurso imprescindible para la vida humana y para el desarrollo socioeconómico, industrial y agrícola, una contaminación a partir de cierto nivel cuantitativo o cualitativo, puede plantear un problema de Salud Pública.
Los márgenes de los componentes permitidos para destino a consumo humano, vienen definidos en los "criterios de potabilidad" y regulados en la legislación. Ha de definirse que existe otra Reglamentación específica, para las bebidas envasadas y aguas medicinales.
Para abastecimientos en condiciones de normalidad, se establece una dotación mínima de 100 litros por habitante y día, pero no ha de olvidarse que hay núcleos, en los que por las especiales circunstancias de desarrollo y asentamiento industrial, se pueden llegar a necesitar hasta 500 litros, con flujos diferentes según ciertos segmentos horarios.
Hay componentes que definen unos "caracteres organolépticos", como calor, turbidez, olor y sabor y hay otros que definen otros "caracteres fisicoquímicos" como temperatura, hidrogeniones (pH), conductividad, cloruros, sulfatos, calcio, magnesio, sodio, potasio, aluminio, dureza total, residuo seco, oxígeno disuelto y anhídrido carbónico libre.
Todos estos caracteres, deben ser definidos para poder utilizar con garantías, un agua en el consumo humano y de acuerdo con la legislación vigente, tenemos los llamados "Nivel-Guía" y la "Concentración Máxima Admisible (C.M.A.)".
Otro listado contiene, "Otros Caracteres" que requieren especial vigilancia, pues traducen casi siempre contaminaciones del medio ambiente, generados por el propio hombre y se refieren a nitratos, nitritos, amonio, nitrógeno (excluidos NO2 y NO3), oxidabilidad, sustancias extraibles, agentes tensioactivos, hierro, manganeso, fósforo, flúor y deben estar ausentes materias en suspensión.
Otro listado identifica, los "caracteres relativos a las sustancias tóxicas" y define la concentración máxima admisible para arsénico, cadmio, cianuro, cromo, mercurio, níquel, plomo, plaguicidas e hidrocarburos policíclicos aromáticos.
