PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL AGUA

Introducción La molécula de agua Propiedades físicas Propiedades químicas Propiedades físico-químicas Tipos de agua Funciones del agua

ÍNDICE

El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).

La naturaleza físico-química del agua, así como su abundancia y distribución, hacen de esta especie química la más importante de todas las conocidas.

INTRODUCCIÓN

El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre. En los océanos 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 lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.

INTRODUCCIÓN

Dos átomos de hidrógeno están unidos al átomo de oxígeno mediante un enlace covalente. Pero la molécula de agua no es lineal y tiene forma triangular, formando los enlaces O-H un ángulo de 105º entre sí.

LA MOLÉCULA DE AGUA

Cada hidrógeno comparte con el oxígeno un par de electrones. Pero como el oxígeno es mas electronegativo, la pareja de electrones está algo más cerca del oxígeno, quedando este con carga negativa y el hidrógeno con carga positiva. Es una molécula polar.

LA MOLÉCULA DE AGUA

Las moléculas de agua se atraen entre sí. Ese enlace, conocido como enlace por puentes de hidrógeno, es intermolecular y es bastante más débil que el enlace covalente entre los componentes de la molécula.

LA MOLÉCULA DE AGUA

Densidad Tensión superficial Viscosidad Compresibilidad Calor específico Conductividad térmica Velocidad del sonido en el agua

PROPIEDADES FÍSICAS

La densidad del agua es exactamente 0,9999 a 20ºC. Las medidas de la densidad del agua han sido realizadas desde muy antiguo con gran precisión.

Cuando el agua a 0ºC se transforma en hielo, a temperatura constante, la densidad disminuye alrededor del 10% debido a la expansión que tiene lugar en este cambio de fase. Si seguimos enfriando la densidad ira disminuyendo hasta los 210ºC donde está el mínimo de densidad.

DENSIDAD

El agua tiene una gran atracción entre las moléculas de su superficie, creando tensión superficial. La superficie del líquido se comporta como una película capaz de alargarse y al mismo tiempo ofrecer cierta resistencia al intentar romperla.

Debido a su elevada tensión superficial se ve muy afectada por fenómenos de capilaridad.

Las gotas de agua son estables también debido a su alta tensión superficial.

TENSIÓN SUPERFICIAL

La viscosidad del agua a temperatura ambiente (20 °C) es de 0,0100 poises; en el punto de ebullición (100 °C) disminuye hasta 0,0028 poises. Por lo tanto se deduce que la viscosidad del agua disminuye con un aumento de la temperatura. Y en relación con la presión, la viscosidad decrece al aumentar la presión, siendo el único líquido conocido que tiene esta anomalía.

VISCOSIDAD

La compresibilidad del agua tiene un gran interés, ya que si la misma fuese cero, el nivel de las aguas del mar en la tierra estaría aproximadamente 40m más alto, por lo que el área total de tierras sin sumergir se reduciría a la mitad.

El valor del coeficiente de compresibilidad es bajo, 5*10^-5 bar a temperatura y presión ordinarias.

COMPRESIBILIDAD

El calor específico del agua se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura, en un grado Celsius, a un gramo de agua en condiciones estándar y es de 1 cal/°C•g, que es igual a 4,1840 J/C•g.

Se encuentra en relación con los puentes de hidrógeno. El agua puede absorber grandes cantidades de calor que es utilizado para romper los puentes de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente.

Esta propiedad es fundamental para los seres vivos, ya que el agua es un buen regulador térmico.

La capacidad calorífica del agua es mayor que la de otros líquidos.

Para evaporar el agua se necesita mucha energía

CALOR ESPECÍFICO

La conductividad térmica del agua aumenta ligeramente con la temperatura en el intervalo de 0º a 100º C. es interesante resaltar el hecho de que la conductividad térmica del hielo a 0º C es aproximadamente cuatro veces mayor que la del agua a la misma temperatura, por lo que el hielo conduce mucho más rápidamente la energía calorífica que el agua.

La variación de la conductividad térmica del agua no es lineal, alcanzando un máximo cerca de 130º C.

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

La velocidad del sonido en el agua aumenta con la temperatura hasta llegar a un máximo cercano a 75º C a partir de aquí disminuye.

VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AGUA

Composición Reacciones pH Dureza

PROPIEDADES QUÍMICAS

Su molécula está formada por hidrógeno y oxígeno en proporción de 1:8 en masa y de 2:1 en volumen.

Su fórmula química es H2O; el oxígeno está unido a cada hidrógeno por un enlace covalente sencillo.

Su masa molecular es 18.016.

COMPOSICIÓN

Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.

Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacen a temperatura elevada.

El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos. El agua forma combinaciones complejas con algunas sales,

denominándose hidratos. En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes.

Hay sustancias que tienden a tomar el vapor de agua de la atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas.

REACCIONES

El agua pura tiene un pH de 7,0. El agua con un nivel de pH menor a eso se

considera ácida y si es mayor a 7,0 se considera alcalina o base.

El pH del agua potable natural debe estar entre 6,5 y 8,5.

Las fuentes de agua dulce con un pH inferior a 5,0 o mayor a 9,5 no soportan vida vegetal ni especies animales.

pH

Se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua.

Se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y magnesio existentes (miligramos) por cada litro de agua; que puede ser expresado en concentraciones de CaCO3.

Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre el peso molecular del CaCO3 y los pesos moleculares respectivos: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el [Mg++]).

DUREZA

Acción disolvente. Fuerza de cohesión entre sus moléculas. Elevada fuerza de adhesión. Elevada constante dieléctrica. Bajo grado de ionización.

PROPIEDADES FISICO- QUÍMICAS DEL AGUA

El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), se debe a los puentes de hidrógeno que forma con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.

ACCIÓN DISOLVENTE.

Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible.

FUERZA DE COHESIÓN ENTRE SUS MOLÉCULAS.

De nuevo los puentes de hidrógeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras moléculas polares, y es responsable, junto con la cohesión de la capilaridad.

ELEVADA FUERZA DE ADHESIÓN.

Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares.

Las moléculas de agua, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del soluto, llegando a desdoblar los compuestos iónicos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de agua. Este fenómeno se llama solvatación iónica.

ELEVADA CONSTANTE DIELÉCTRICA.

De cada 107 de moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada.

Esto explica que la concentración de iones hidronio (H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja. Dado los bajos niveles de H3O+ y de OH-, si al agua se le añade un ácido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos niveles varían bruscamente.

BAJO GRADO DE IONIZACIÓN.

Agua de mar Aguas residuales

TIPOS DE AGUAS

El agua de mar es la que se puede encontrar en los océanos y mares de la Tierra. Es salada por la concentración de sales minerales disueltas que contiene, un 35‰ (3.5%) como media, entre las que predomina el cloruro sódico.

AGUA DE MAR

Propiedades: Conductividad eléctrica. El agua de mar presenta una elevada conductividad

eléctrica, a la que contribuyen la polaridad del agua y la abundancia de iones disueltos.

Densidad. La densidad del agua del mar es una de sus propiedades más importantes. Su variación provoca corrientes. La densidad de la típica agua del mar suele ser de 1.02819 kg/L a los -2 ºC, 1.02811 a los 0 ºC, 1.02778 a los 4 ºC, etc.

pH. El agua oceánica es ligeramente alcalina, y el valor de su pH está entre 7.5 y 8.4 y varía en función de la temperatura, de la salinidad, de la presión o profundidad y de la actividad vital de los organismos marinos.

Gases. Los gases disueltos son los mismos que componen el aire libre, pero en diferentes proporciones. la composición típica de gases disueltos incluye un 64% de nitrógeno (N2), un 34% de oxígeno (O2) y un 1,8% de dióxido de carbono (CO2).

AGUA DE MAR

Llamamos aguas residuales a los líquidos procedentes de la actividad humana, que llevan en su composición gran parte de agua, y que generalmente son vertidos a cursos o a masas de aguas continentales o marinas.

Generalmente, las aguas residuales contienen sólidos disueltos, sólidos en suspensión y sólidos en flotación, que normalmente no pasan de 1.000 ppm.

Las aguas residuales urbanas contienen diversos gases con diferente concentración como pueden ser el oxígeno, el ácido sulfhídrico y el Anhídrido carbónico.

AGUAS RESIDUALES

Propiedades físicas: El color. Generalmente, la coloración es indicadora de la

concentración y composición de las aguas contaminadas, y puede variar del gris al negro.

La temperatura de los efluentes urbanos oscila entre 10 y 20º C; facilita el desarrollo de una fauna bacteriana y una flora autóctona.

El olor causado por la descomposición anaerobia de la materia orgánica es debido, sobre todo, a la presencia de ácido sulfhídrico, indol, escatoles, mercaptanos y otras sustancias volátiles.

AGUAS RESIDUALES

Propiedades químicas: Las propiedades químicas de las aguas

residuales son proporcionadas por componentes que podemos agrupar en tres categorías, según su naturaleza: Materia orgánica, compuestos inorgánicos y componentes gaseosos.

AGUAS RESIDUALES

Disolver: El agua disuelve sustancias. Ej. Azúcar + agua Bioquímica: El agua disuelve sustancias dentro del

cuerpo. Transporte: Transporta sustancias en nuestro cuerpo. Estructural: El agua da forma a las células. Termorregulador: El agua regula y mantiene la

temperatura corporal. Homeotermos (37 grados Celsius). Amortiguadora: líquido amniótico (agua que rodea el

embrión). Liquido encefaloraquideo (agua que rodea el cerebro y medulas).

Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos.

FUNCIONES DEL AGUA

http://www.monografias.com/trabajos14/propiedades-agua/propiedades-agua.shtml#qui#qui

http://html.rincondelvago.com/propiedades-quimicas-del-agua.html

http://www.monografias.com/trabajos36/propiedades-agua/propiedades-agua.shtml

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_de_agua

http://www.kalipedia.com/fisica-quimica/tema/molecula-agua.html?x1=20070924klpcnafyq_82.Kes

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua http://html.rincondelvago.com/aguas-residuales-

urbanas.html http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_de_mar Química del agua / José G. Catalán Lafuente

BIBLIOGRAFÍA