COLEGIO DOMINGO ORTIZ DE ROZAS
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS
LA LIGUA
PROFESORA: PATRICIA SILVA BASILIO
QUÍMICA DEL AGUA
El agua es para todos una sustancia familiar, y forma parte de muchas de nuestras actividades de cada día. Si analizamos sus propiedades particulares, nos daremos cuenta porqué es esencial para la conservación de la vida.
En la antigua Grecia, Tales de Mileto creía que el agua era la sustancia original del universo, que todo había surgido de ella y que todo debía retornar a su fuente.
Siglos más tarde, Empédocles postuló que el agua era uno de los cuatro elementos primitivos, junto con el fuego, aire y la tierra, y que unido a las dos fuerzas motrices, amor y lucha, dan origen a todo lo existente.
Naturaleza del agua: Desde las concepciones antiguas, tuvieron que pasar muchos siglos para lograr dilucidar la verdadera naturaleza del agua: su composición química y las propiedades que la caracterizan.
En 1781, HENRY CAVENDISH en sus estudios sobre el hidrógeno, comprobó que al arder este gas en presencia de oxígeno o de aire, se formaba agua. Sin embargo, Lavoisier fue el primero en demostrar que el agua que no es un elemento como se creía hasta entonces, sino un compuesto que se forma a partir de dos gases: hidrógeno y oxígeno.
En la actualidad, a través de un proceso llamado hidrólisis, es posible demostrar que los elementos constitutivos del agua son el hidrógeno y el oxígeno. El procedimiento consiste en decomponer el agua, aplicando corriente eléctrica para obtener H2 y O2. Ambos gases se recogen en recipiente independientes.
El agua es muchos aspectos una sustancia única, es el disolvente más frecuente, es líquido a temperaturas ambiente normales. No es inflamable ni tóxico y, lo que es más importante disuelve una gran variedad de sustancias.
ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DEL AGUA.
La estructura de la molécula del agua la constituyen dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, la cuál se unen a través de un enlace covalente polar, dando como resultado una molécula de estructura angular. Por otra parte, como sabemos, su fórmula química es H2O, que nos indica que la proporción de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua es 2: 1.
Si comparamos el átomo de hidrógeno y oxígeno, veremos que este último es un átomo de mayor tamaño y por lo mismo tiene más electrones o densidad electrónica que el átomo de hidrógeno. Esta característica determina que la molécula sea polar, es decir, sobre el átomo de oxígeno hay una densidad electrónica mayor que genera una carga parcial negativa.
Del mismo modo que existen las uniones interatómicas (en lace iónico, covalente), hay otras: las uniones intermoleculares. Estas permiten mantener unidas las moléculas de un compuesto. Dada las características de polaridad de la molécula de agua, la unión se establece por medio de una fuerza de atracción intermolecular de tipo eléctrica, llamada enlace o puente de hidrógeno.
PROPIEDADES FÍSISCAS DEL AGUA
Las características estructurales del agua, su geometría y el tipo de enlace entre sus moléculas son claves para comprender sus peculiares propiedades.
1. La ebullición y fusión del agua: A nivel del mar, la temperatura de ebullición del agua es de 100 ºC y la de fusión es de 0ºC . estas temperaturas son altas si las comparamos con la de otros compuestos formados también por hidrógeno y por un elemento no metálico del mismo grupo del oxígeno. (El H2S presenta temperatura de ebullición y fusión de -61 ºC y -82 ºC, respectivamente..
2. Densidad del agua: La amasa de un litro de agua pesa 1 Kg a temperatura de 4 ºC. la densidad del agua es de 1 g/mL a esa temperatura..
3. Comportamiento inusual del agua: Cuando el agua cambia de estado líquido al sólido se comporta en forma inusual: en vez de contraerse o reducir su volumen, como el resto de los líquidos, se expande, es decir, las moléculas de agua se organizan en el espacio, conformando una estructura molecular abierta. Esto determina que el hielo sea menos denso que el agua líquida, y por lo tanto flote en el agua.
4. Tensión superficial: las fuerzas de cohesión que se establecen entre las moléculas superficiales son diferentes a las del interior. Mientras las moléculas bajo la superficie líquidas experimentan fuerzas de atracción con otras moléculas vecinas en todas las direcciones, las que se encuentran en la superficie están ligadas sólo por otras moléculas superficiales y por aquellas ubicadas inmediatamente debajo. Esto crea una mayor tensión sobre la superficie del líquido, llamada tensión superficial. Con la sola excepción del mercurio, el agua tiene la tensión superficial más elevada de todos los líquidos comunes.
5. El agua como solvente: El agua es el mejor disolvente que la mayoría de los líquidos corrientes. Las sales y otros compuestos iónicos se disuelven en agua con facilidad, pero son insolubles en otros en otros solventes, como la acetona. En la naturaleza es de considerable importancia que el agua sea un buen disolvente, ya que muchas reacciones transcurren en medio acuoso.
AGUAS DURAS Y AGUAS BLANDAS
El agua que contiene iones Ca+2 y/o iones Mg+2 se conoce como agua dura y el agua que prácticamente está libre de estos iones recibe el nombre de aguas blandas. El agua dura es inadecuada para algunos usos industriales y domésticos.
La piedra caliza o carbonato cálcico (CaCO3) y la dolomita (CaCO3 x MgCO3) que se encentra bastante extendidas en la superficie de la tierra, a menudo penetran en los cauces de agua, en presencia de CO2 disuelto (proveniente del aire atmosférico), se transforma en bicarbonato de calcio soluble (Ca(HCO3)2. la ecuación es:
CaCO3 (s) + CO2(g) + H2O(l) Ca+2(ac) + 2HCO3- (ac)
Ablandamiento del agua dura:
Cuando el agua que contiene iones calcio Ca+2 e iones HCO-3 se calienta o se hierve, se invierte la reacción de disolución para producir el precipitado de carbonato cálcico (CaCO3).
Ca+2(ac) + 2HCO3- (ac) CaCO3 (s) + CO2(g) + H2O(l)
En general, las aguas duras son aquellas que contienen cantidades apreciables de bicarbonatos y sulfatos de calcio y magnesio. Los bicarbonatos son responsables de la dureza temporal y los sulfatos de la dureza permanente.
El CaCO3 es el principal componente del sarro que se acumula en la tetera. Esta gruesa capa de sarro reduce la transferencia de calor y disminuye la eficacia y durabilidad de los calentadores, teteras, etc. En las tuberías de agua caliente puede bloquear totalmente el flujo de agua. Para eliminar el sarro, los técnicos utilizan el HCl ( ácido clorhídrico), el cual reacciona con el carbonato cálcico (CaCO3) y lo disuelve. La ecuación que representa a este proceso es:
CaCO3 (s) + 2HCl(ac) CaCl2 (ac) + H2O (l) + CO2 8g)
PROCESOS DE PURIFICACIÓN Y RECUPERACIÓN DE LAS AGUAS
El agua que consumimos en nuestros hogares, es llamada agua potable, es decir, que contiene en solución la cantidad de sales necesarias para el consumo humano, que se encuentra perfectamente aireada y está< libre de gérmenes patógenos nocivos para la salud.
Para potabilizar el agua dulce de ríos o lagos, es necesario someterla a un proceso que implica tratamientos físicos para obtener aguas libres de partículas en suspensión, y tratamientos químicos con el fin de eliminar los agentes que provocan enfermedades.
Las plantas de potabilización de aguas someten el agua captada en los ríos, lagos, a tratamientos físico-químicos hasta generar agua adecuada para el consumo humano.
El proceso es realizado en 5 etapas:
- Precloración: En esta primera etapa se añade cloro para eliminar microorganismos.
- Floculación: se añade al agua sulfato de aluminio e hidróxido de calcio, que reaccionan entre sí y forman hidróxido de aluminio, que es una sustancia pegajosa que atrapa las partículas suspendidas en el agua.
- Decantación: Los sólidos obtenidos en la etapa anterior se han depositado en el fondo del estanque y el agua es traspasada a otro estanque o piscina.
- Filtración: Los materiales que aún quedan en suspensión en el agua obtenida de la etapa anterior son eliminados, pasando el agua por filtros de diversos grados con lo que se vuelve a depurar el agua.
- Cloración: se vuelve a añadir cloro al agua para eliminar los microorganismos más resistentes y así garantizar su calidad, y al mismo tiempo desinfectar las tuberías de la red de distribución.
RECUPERACIÓN DE AGUAS SERVIDAS:
TRATAMIENTO PRIMARIO, SECUNDARIO Y TERCIARIO
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