![• 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++]).
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EL AGUA
- 1. Biología El Agua Docentes: Curso de Fortalecimiento
- 2. • El agua (del latín aqua = agua de vida) 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
- 3. ¿Por qué el agua es tan importante para la vida? – El agua interactúa con muchas otras moléculas. – Las moléculas de agua tienden a mantenerse unidas. – Las soluciones en agua pueden ser ácidas, básicas y neutras. – Los amortiguadores ayudan a mantener las soluciones en un pH relativamente constante. – El agua modera los efectos de los cambios de temperatura. – El agua forma un sólido singular: el hielo.
- 4. AGUA • sustancia más abundante en la naturaleza • 50-95% de sistemas vivos. • ¾ partes de la tierra.
- 5. Estructura del Agua Formula: H2O Modelo compacto. Modelo con enlaces.
- 6. FIGURA 2-6b Los enlaces covalentes implican compartir electrones entre átomos
- 7. Radicales libres • Algunas reacciones celulares producen radicales libres. – Radical libre: molécula que tiene átomos con uno o más electrones impares en sus capas externas.
- 8. • Los radicales libres son altamente inestables y reactivos. – Los radicales libres roban electrones y destruyen a otras moléculas. – Los ataques de las radicales libres pueden provocar la muerte celular. Radicales libres
- 9. • Las radicales libres contribuyen a una amplia gama de padecimientos humanos, como enfermedades del corazón, el mal de Alzheimer, cáncer y envejecimiento. • Los antioxidantes, como las vitaminas E y C, pueden evitar el daño de las radicales libres. Radicales libres
- 10. Puentes de hidrógeno • Las moléculas polares, como las de agua, tienen una carga parcial negativa. • Los puentes de hidrógeno se forman cuando los átomos con carga parcial opuesta se atraen entre sí. – Los átomos de hidrógeno con carga parcial positiva de una molécula de agua atraen a los átomos de oxígeno con carga parcial negativa de otra
- 11. FIGURA 2-10 Puentes de hidrógeno Al igual que los niños que se toman con las manos sudorosas, las cargas parciales en diferentes partes de las moléculas de agua producen fuerzas de atracción débiles llamadas puentes de hidrógeno (líneas punteadas) entre los átomos de oxígeno y de hidrógeno en moléculas de agua contiguas. Conforme el agua fluye, dichos puentes se rompen y se vuelven a formar una y otra vez.
- 12. • 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. Puentes de Hidrógeno
- 13. • Las moléculas biológicas polares pueden formar puentes de hidrógeno con el agua, entre sí, o incluso dentro de la misma molécula. • Los puentes de hidrógeno son un tanto débiles, pero en conjunto pueden ser muy fuertes. Puentes de hidrógeno
- 14. • Densidad • Tensión superficial • Viscosidad • Compresibilidad • Calor específico • Conductividad térmica • Velocidad del sonido en el agua PROPIEDADES FÍSICAS
- 15. • Cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia: • 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
- 16. • El agua debe extraer una cantidad considerablemente grande de energía de las moléculas de agua líquida, para poder congelarlas (calor de fusión). • El agua se congela más lentamente que muchos otros líquidos. El agua modera la temperatura
- 17. El agua forma un sólido singular: el hielo • Casi todos los líquidos se vuelven más densos al solidificarse. • El hielo es un tanto peculiar porque es menos denso que el agua líquida.
- 18. • Las moléculas de agua se mantienen ligeramente más alejadas durante el proceso de congelación. El agua forma un sólido singular: el hielo
- 19. • El hielo flota en el agua líquida. • Los estanques y lagos se congelan de abajo hacia arriba, pero nunca hasta el fondo. – Por consiguiente, muchas plantas y peces no se congelan. El agua forma un sólido singular: el hielo
- 20. • Congelamiento. Cambio de líquido a sólido Hasta 4ºC > densidad (agua se hunde) 0ºC < densidad y > volumen (hielo flota)
- 21. FIGURA 2-17 Agua (izquierda) y hielo (derecha).
- 22. • El agua tiene una gran atracción entre las moléculas de su superficie, creando tensión superficial. • 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
- 23. FIGURA 2-13a Cohesión entre moléculas de agua. Manteniéndose a flote gracias a la tensión superficial, la araña pescadora corre sobre el agua para atrapar un insecto.
- 24. Las moléculas de agua tienden a mantenerse unidas • Los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua producen gran cohesión. – La cohesión del agua explica cómo las moléculas de agua pueden formar una cadena para llevar la humedad a la parte superior de un árbol.
- 25. • La propiedad de adhesión es la tendencia que tienen las moléculas de agua a pegarse a superficies polares o con cargas pequeñas. – La adhesión ayuda al agua a moverse dentro de los delgados tubos de las plantas hasta llegar a las hojas. Las moléculas de agua tienden a mantenerse unidas
- 26. FIGURA 2-13b Cohesión entre moléculas de agua En las secuoyas gigantes, la cohesión mantiene juntas las moléculas de agua en hilos continuos, que van de las raíces a las hojas más altas, las cuales pueden alcanzar hasta 90 metros de altura.
- 27. • La viscosidad (oposición del fluido a las deformaciones) • El 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
- 28. • Propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión • 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. COMPRESIBILIDAD
- 29. • 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. CALOR ESPECÍFICO • Las temperaturas muy altas o muy bajas llegan a dañar enzimas que dirigen las reacciones químicas indispensables para la vida.
- 30. • El agua modera los efectos de los cambios de temperatura. – La temperatura refleja la rapidez de las moléculas. – Una caloría de energía, eleva 1°C la temperatura de 1 gramo de agua (calor específico); así que calienta muy lentamente. El agua modera la temperatura
- 31. • El agua requiere de mucha energía para convertir un líquido en gas (calor de vaporización). – Cuando el agua se evapora, utiliza el calor de sus alrededores y los enfría (como ocurre cuando sudamos). El agua modera la temperatura
- 32. • Debido a que el cuerpo humano está compuesto en su mayoría por agua, una persona que toma un baño de sol puede absorber mucha energía del calor sin que su temperatura se eleve demasiado. El agua modera la temperatura
- 33. FIGURA 2-16 El alto calor específico y el calor de vaporización del agua influyen en la conducta humana a) Como nuestros cuerpos están compuestos en su mayoría por agua, quienes toman el sol pueden absorber mucho calor sin aumentar drásticamente su temperatura corporal, como resultado del elevado calor específico del agua. b) El alto calor de vaporización del agua (enfriamiento por evaporación) y el calor específico, en conjunto, hacen que el agua sea un refrigerante muy efectivo para un día caluroso.
- 34. • Fusión fusión y congelamiento es 0º (agua: elimina calor al aire = hielo) (hielo: toma calor del aire = agua)
- 35. • Capacidad de conducir calor por cinética (por contacto a moléculas adyacentes) • La variación de la conductividad térmica del agua no es lineal, alcanzando un máximo cerca de 130º C. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
- 36. • Capacidad de propagar el sonido en un medio. • 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. • En agua salada, el sonido viaja a aproximadamente a 1500 m/s y en agua dulce a 1435 m/s. Estas velocidades varían principalmente según la presión, temperatura y salinidad. VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AGUA
- 37. • Composición • Reacciones • pH • Dureza PROPIEDADES QUÍMICAS
- 38. COMPOSICIÓN
- 39. • 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
- 40. • 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
- 41. Soluciones ácidas, básicas, y neutras • Una pequeña fracción de moléculas de agua se divide en iones: H2O OH- + H+
- 42. • Las soluciones en las que H+ > OH- son ácidas. – Por ejemplo, el ácido clorhídrico se ioniza en agua: HCl H+ + Cl- – El jugo de limón y el vinagre son soluciones ácidas producidas de manera natural. Soluciones ácidas, básicas, y neutras
- 43. • Las soluciones en las que OH- > H+ son básicas. – Por ejemplo, el hidróxido de sodio se ioniza en agua: NaOH Na+ + OH- – El bicarbonato de sodio, el blanqueador con cloro, y el amoniaco casero son soluciones básicas. Soluciones ácidas, básicas, y neutras
- 44. • El grado de acidez de una solución se expresa en la escala de pH. – pH 0-6 son ácidas (H+ > OH-) – pH 7 es neutra (H+ = OH-) – pH 8-14 es básica (OH- > H+) Soluciones ácidas, básicas, y neutras
- 45. FIGURA 2-15 La escala de pH La escala de pH refleja la concentración de iones hidrógeno en una solución. El pH (escala superior) es el valor negativo de la concentración de H+ (escala inferior). Cada unidad de la escala representa un cambio de 10 veces. El jugo de limón; por ejemplo, es cerca de 10 veces más ácido que el jugo de naranja, en tanto que las lluvias ácidas más graves e intensas en el noreste de Estados Unidos son casi 1000 veces más ácidas que la lluvia normal. Con la excepción del interior de nuestro estómago, casi todos los fluidos del cuerpo humano están ajustados con gran precisión a un pH de 7.4.
- 46. Los amortiguadores mantienen un pH constante • Un amortiguador es un compuesto que tiende a mantener una solución a un pH constante captando o liberando H+, en respuesta a cambios pequeños en la concentración de H+. • El amortiguador de bicarbonato de tu sangre evita que ocurran cambios en el pH.
- 47. • Por ejemplo, si la sangre se vuelve demasiado ácida, el bicarbonato acepta H+ para formar ácido carbónico: HCO3 - + H+ H2CO3 bicarbonato ion hidrógeno ácido carbónico Los amortiguadores mantienen un pH constante
- 48. • Si la sangre se vuelve demasiado básica, el ácido carbónico libera iones hidrógeno, los cuales se combinan con los iones hidróxido en exceso para formar agua: H2CO3 + OH- HCO3 - + H2O ácido carbónico ion hidróxido bicarbonato agua Los amortiguadores mantienen un pH constante
- 49. • 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
- 50. • Acción disolvente. • Fuerza de cohesión entre sus moléculas. • Elevada fuerza de adhesión. • Elevada constante dieléctrica. • Bajo grado de ionización. PROPIEDADES FISICO- QUÍMICAS DEL AGUA
- 51. • 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.
- 52. El agua interactúa con muchas moléculas • El agua es un excelente disolvente. – Puede disolver una amplia gama de sustancias para formar soluciones.
- 53. FIGURA 2-11 El agua como disolvente
- 54. • Las moléculas que se disuelven en agua son hidrofílicas. – Las moléculas de agua, entre ellas los azúcares y los aminoácidos, rodean a los iones o moléculas polares y los disuelven. El agua interactúa con muchas moléculas
- 55. FIGURA 3-3 Azúcar que se disuelve
- 56. • Las moléculas que no se disuelven en agua son hidrofóbicas. – Las moléculas de agua repelen a las moléculas no polares sin carga, como las grasas y los aceites. – La tendencia, de las moléculas no polares, a agruparse se llama interacción hidrofóbica. El agua interactúa con muchas moléculas
- 57. FIGURA 2-12 El agua y el aceite no se mezclan Se vertió aceite amarillo en este vaso de precipitados con agua y el aceite sube hacia la superficie. El aceite flota porque es más ligero que el agua y forma gotitas debido a que es una molécula no polar hidrofóbica, la cual no es atraída hacia las moléculas polares del agua.
- 58. • 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.
- 59. • 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.
- 60. • 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.
- 61. BAJO GRADO DE IONIZACIÓN.
- 62. • Agua de mar • Agua dulce • Aguas residuales TIPOS DE AGUA