- Propiedades
- Estado
natural - El agua en la
vida - Ciclo natural del
agua - Composición
- Purificación del
agua - Desalinización del
agua - Conclusión
- Bibliografía
Agua, nombre común que se
aplica al estado
líquido del compuesto de hidrógeno y oxígeno
H2O. Los antiguos filósofos consideraban el agua como
un elemento básico que representaba a todas las sustancias
líquidas. Los científicos no descartaron esta idea
hasta la última mitad del siglo XVIII. En 1781 el
químico británico Henry Cavendish sintetizó
agua detonando
una mezcla de hidrógeno y aire. Sin
embargo, los resultados de este experimento no fueron
interpretados claramente hasta dos años más tarde,
cuando el químico francés Antoine Laureen de
Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un
compuesto de oxígeno e hidrógeno. En un documento
científico presentado en 1804, el químico
francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista
alemán Alexander von
Humboldt demostraron conjuntamente que el agua
consistía en dos volúmenes de hidrógeno y
uno de oxígeno, tal como se expresa en la fórmula
actual H2O.
Casi todo el hidrógeno del agua
tiene una masa atómica de 1. El químico
estadounidense Harold Clayton Urey descubrió en 1932 la
presencia en el agua de una pequeña cantidad (1 parte
por 6.000) de lo que se denomina agua pesada u óxido de
deuterio (D2O); el deuterio es el isótopo del
hidrógeno con masa atómica 2. En 1951 el
químico estadounidense Aristid Grosse descubrió que
el agua existente en la naturaleza
contiene también cantidades mínimas de óxido
de tritio (T2O); el tritio es el isótopo del
hidrógeno con masa atómica 3.
El agua pura es un líquido
inodoro e insípido. Tiene un matiz azul, que sólo
puede detectarse en capas de gran profundidad. A la presión
atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de
congelación del agua es de 0 °C y su punto de
ebullición de 100 °C. El agua alcanza su densidad
máxima a una temperatura de
4 °C y se expande al congelarse. Como muchos otros
líquidos, el agua puede existir en estado sobre enfriado,
es decir, que puede permanecer en estado líquido aunque su
temperatura esté por debajo de su punto de
congelación; se puede enfriar fácilmente a unos
-25 °C sin que se congele. El agua sobre enfriada se
puede congelar agitándola, descendiendo más su
temperatura o añadiéndole un cristal u otra
partícula de hielo. Sus propiedades físicas se
utilizan como patrones para definir, por ejemplo, escalas de
temperatura.
El agua es uno de los agentes
ionizantes más conocidos. Puesto que todas las sustancias
son de alguna manera solubles en agua, se le conoce
frecuentemente como el disolvente universal. El agua combina con
ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los
óxidos de los metales formando
ácidos
y actúa como catalizador en muchas reacciones
químicas importantes.
El agua es la única sustancia
que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la
materia, o
sea, sólido, líquido y gas. Como
sólido o hielo se encuentra en los glaciares y los
casquetes polares, así como en las superficies de agua en
invierno; también en forma de nieve, granizo y escarcha, y
en las nubes formadas por cristales de hielo. Existe en estado
líquido en las nubes de lluvia formadas por gotas de agua,
y en forma de rocío en la vegetación. Además, cubre las tres
cuartas partes de la superficie terrestre en forma de pantanos,
lagos, ríos, mares y océanos. Como gas, o vapor de
agua, existe en forma de niebla, vapor y nubes. El vapor
atmosférico se mide en términos de humedad
relativa, que es la relación de la cantidad de vapor de
agua en el aire a una temperatura dada respecto a la
máxima que puede contener a esa temperatura.
El agua está presente
también en la porción superior del suelo, en donde
se adhiere, por acción
capilar, a las partículas del mismo. En este estado, se le
denomina agua ligada y tiene unas características
diferentes del agua libre. Por influencia de la gravedad, el agua
se acumula en los intersticios de las rocas debajo de
la superficie terrestre formando depósitos de agua
subterránea que abastecen a pozos y manantiales, y
mantienen el flujo de algunos arroyos durante los periodos de
sequía.
El agua es el componente principal
de la materia viva. Constituye del 50 al 90% de la masa de los
organismos vivos. El protoplasma, que es la materia básica
de las células
vivas, consiste en una disolución de grasas,
carbohidratos,
proteínas, sales y otros compuestos
químicos similares en agua. El agua actúa como
disolvente transportando, combinando y descomponiendo
químicamente esas sustancias. La sangre de los
animales y la
savia de las plantas contienen
una gran cantidad de agua, que sirve para transportar los
alimentos y
desechar el material de desperdicio. El agua desempeña
también un papel importante en la descomposición
metabólica de moléculas tan esenciales como las
proteínas y los carbohidratos. Este proceso,
llamado hidrólisis, se produce continuamente en las
células vivas.
La hidrología es la ciencia que
estudia la distribución del agua en la Tierra, sus
reacciones físicas y químicas con otras sustancias
existentes en la naturaleza, y su relación con la vida en
el planeta. El movimiento
continuo de agua entre la Tierra y la
atmósfera
se conoce como ciclo hidrológico. Se produce vapor de agua
por evaporación en la superficie terrestre y en las masas
de agua, y por transpiración de los seres vivos. Este
vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de
lluvia o nieve.
Al llegar a la superficie terrestre,
el agua sigue dos trayectorias. En cantidades determinadas por la
intensidad de la lluvia, así como por la porosidad,
permeabilidad, grosor y humedad previa del suelo, una parte del
agua se vierte directamente en los riachuelos y arroyos, de donde
pasa a los océanos y a las masas de agua continentales; el
resto se infiltra en el suelo. Una parte del agua infiltrada
constituye la humedad del suelo, y puede evaporarse directamente
o penetrar en las raíces de las plantas para ser
transpirada por las hojas. La porción de agua que supera
las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo, se
filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de
saturación para formar un depósito de agua
subterránea, cuya superficie se conoce como nivel
freático. En condiciones normales, el nivel
freático crece de forma intermitente según se va
rellenando o recargando, y luego declina como consecuencia del
drenaje continuo en desagües naturales como son los
manantiales.
Debido a su capacidad de disolver
numerosas sustancias en grandes cantidades, el agua pura casi no
existe en la naturaleza.
Durante la condensación y
precipitación, la lluvia o la nieve absorben de la
atmósfera cantidades variables de
dióxido de carbono y
otros gases,
así como pequeñas cantidades de material
orgánico e inorgánico. Además, la
precipitación deposita lluvia radiactiva en la superficie
de la Tierra.
En su circulación por encima y a
través de la corteza terrestre, el agua reacciona con los
minerales del
suelo y de las rocas. Los principales componentes disueltos en el
agua superficial y subterránea son los sulfatos, los
cloruros, los bicarbonatos de sodio y potasio, y los
óxidos de calcio y magnesio. Las aguas de la superficie
suelen contener también residuos domésticos e
industriales. Las aguas subterráneas poco profundas pueden
contener grandes cantidades de compuestos de nitrógeno y
de cloruros, derivados de los desechos humanos y animales.
Generalmente, las aguas de los pozos profundos sólo
contienen minerales en disolución. Casi todos los
suministros de agua potable
natural contienen fluoruros en cantidades variables. Se ha
demostrado que una proporción adecuada de fluoruros en el
agua potable reduce las caries en los dientes.
El agua del mar contiene,
además de grandes cantidades de cloruro de sodio o sal,
muchos otros compuestos disueltos, debido a que los
océanos reciben las impurezas procedentes de ríos y
arroyos. Al mismo tiempo, como
el agua pura se evapora continuamente el porcentaje de impurezas
aumenta, lo que proporciona al océano su carácter salino.
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
poli fosfatos.
Para satisfacer las crecientes demandas
de agua dulce, especialmente en las áreas
desérticas y semidesérticas, se han llevado a cabo
numerosas investigaciones
con el fin de conseguir métodos eficaces para eliminar la
sal del agua del mar y de las aguas salobres. Se han desarrollado
varios procesos para
producir agua dulce a bajo costo.
Tres de los procesos incluyen la
evaporación seguida de la condensación del vapor
resultante, y se conocen como: evaporación de
múltiple efecto, destilación por compresión de vapor
y evaporación súbita. En este último
método, que es el más utilizado, se calienta el
agua del mar y se introduce por medio de una bomba en tanques de
baja presión, donde el agua se evapora bruscamente. Al
condensarse el vapor se obtiene el agua pura.
La congelación es un método
alternativo que se basa en los diferentes puntos de
congelación del agua dulce y del agua salada. Los
cristales de hielo se separan del agua salobre, se lavan para
extraerles la sal y se derriten, convirtiéndose en agua
dulce. En otro proceso, llamado ósmosis inversa, se emplea
presión para hacer pasar el agua dulce a través de
una fina membrana que impide el paso de minerales. La
ósmosis inversa sigue desarrollándose de forma
intensiva. La electrodiálisis se utiliza para desalinizar
aguas salobres. Cuando la sal se disuelve en agua, se separa en
iones positivos y negativos, que se extraen pasando una corriente
eléctrica a través de membranas
aniónicas y catiónicas.
Un problema importante en los proyectos de
desalinización son los costos para
producir agua dulce.
La mayoría de los expertos
confían en obtener mejoras sustanciales para purificar
agua ligeramente salobre, que contiene entre 1.000 y 4.500 partes
de minerales por millón, en comparación a las
35.000 partes por millón del agua del mar. Puesto que el
agua resulta potable si contiene menos de 500 partes de sal por
millón, desalinizar el agua salobre es comparativamente
más barato que desalinizar el agua del mar.
En esta investigación aprendí muchas cosas
referentes al agua, cosas que nunca me imagine que tenía
el agua.
Hoy en día yo trabajo en el
I.D.A.A.N. en donde el segundo día de laborar nos llevaron
a una capacitación sobre el agua donde yo quede
boqui abierto de todo los procesos por los cuales pasa el agua
para llegar a nuestros hogares limpia, sin olor y sin color.
La importancia que tiene el agua en el mundo y en donde
los ecosistemas
viven gracias a ella.
Si nos damos cuenta en el planeta tierra estamos
cubiertos mas en agua que en tierra.
Yo me puse a pensar uno que desperdicia tanto el agua y
es tan necesaria para subsistir en la vida y en todo lo que
hacemos.
"El agua es vida
Cuidémosla"
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Iván Guerrero N.
27 de julio de 2005
UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PANAMÁ