Quimica ‼

1.     El agua:

Desde el punto de vista químico, el agua (del latín agua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor.

Desde el punto de vista biológico, el agua es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida; cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre. Se localiza principalmente en los océanos donde 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 orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.  El agua es un elemento común del sistema solar, hecho confirmado en descubrimientos recientes. Puede ser encontrada, principalmente, en forma de hielo; de hecho, es el material base de los cometas y el vapor que compone sus colas.

Desde el punto de vista físico, el agua circula constantemente en un ciclo de evaporación o transpiración (evapotranspiración), precipitación, y desplazamiento hacia el mar. Los vientos transportan tanto vapor de agua como el que se vierte en los mares mediante su curso sobre la tierra, en una cantidad aproximada de 45.000 km³ al año. En tierra firme, la evaporación y transpiración contribuyen con 74.000 km³ anuales al causar precipitaciones de 119.000 km³ cada año.

2.     Propiedades del agua:

Propiedades físicas:

1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa

2) Color: incolora

3) Sabor: insípida

4) Olor: inodoro

5) Densidad: 1 g./c.c. a 4°C

6) Punto de congelación: 0°C

7) Punto de ebullición: 100°C

8) Presión crítica: 217,5 atm.

9) Temperatura crítica: 374°C

Propiedades Químicas del Agua:

1) Reacciona con los óxidos ácidos

2) Reacciona con los óxidos básicos.

3) Reacciona con los metales

4) Reacciona con los no metales

5) Se une en las sales formando hidratos

Muchas de estas reacciones que exponemos a continuación ya son existentes en la naturaleza:

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

2)      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.

3)      Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.

4)      El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, dando los siguientes compuestos: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua):

5)      El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos.

3. El equilibrio ácido-base del agua:

La cesión de protones por un ácido y la aceptación de protones por una base son procesos reversibles. Dado que este tipo de procesos desembocan al cabo de un cierto tiempo en una situación de equilibrio, su estudio puede efectuarse aplicando los conceptos fundamentales del equilibrio químico.

El equilibrio ácido-base más sencillo y fundamental a la vez es el que corresponde a la disociación del agua:

H2O + H2O     [H3O+] + [OH-]

Base 1  Acido 2   Acido 1  Base 2

Esta reacción pone de manifiesto que el agua puede actuar como una base (base 1) ganando protones para convertirse en H3O + (ácido 1) y puede actuar como un ácido (ácido 2) perdiendo protones para convertirse en OH-(base 2). Se dice por ello que es una sustancia anfolita.

El grado de acidez de una disolución. Concepto de pH: En el agua pura la presencia de iones H3O+y OH- procede únicamente de su disociación iónica, por lo que sus concentraciones respectivas son iguales. Es decir que la presencia de un ácido en disolución dará lugar a un aumento de la concentración de iones H3O+, o lo que es lo mismo, el exponente disminuirá en valor absoluto por debajo de siete.

4. Molaridad del agua:

El agua tiene una masa de aproximadamente 1 kilogramo (1000 gramos) por litro bajo las circunstancias normales, con una masa molecular de 18,0153. Así, la concentración de agua en el agua pura es 55.5 molar.

5. Los puentes de hidrógeno:

El puente de hidrógeno es un enlace que se establece entre moléculas capaces de generar cargas parciales. El agua, es la sustancia en donde los puentes de hidrógeno son más efectivos, en su molécula, los electrones que intervienen en sus enlaces, están más cerca del oxígeno que de los hidrógenos y por esto se generan dos cargas parciales negativas en el extremo donde está el oxígeno y dos cargas parciales positivas en el extremo donde se encuentran los hidrógenos. La presencia de cargas parciales positivas y negativas hace que las moléculas de agua se comporten como imanes en los que las partes con carga parcial positiva atraen a las partes con cargas parciales negativas. De tal suerte que una sola molécula de agua puede unirse a otras  4 moléculas de agua a través de 4 puentes de hidrógeno. Esta característica es la que  hace al agua un líquido muy especial.

 Puentes de hidrogeno en el agua:

 Los puentes de Hidrógeno, se forman por átomos de Hidrógeno localizados entre átomos electronegativos. La estructura del agua favorece las interacciones para formar puentes de Hidrógeno, el arreglo siempre es perpendicular entre las moléculas participantes, además, es favorecido por que cada protón unido a un Oxígeno muy electronegativo encuentra un electrón no compartido con el que interactúa uno a uno.  De lo anterior se concluye que cada átomo d Oxígeno en el agua interacciona con 4 protones, dos de ellos unidos covalentemente y dos a través de puentes de Hidrógeno.

Un hidrato es una combinación de un compuesto y agua, una red cúbica (cristal) un cuyo interior se encuentra una molécula de agua, que es liberada cuando el hidrato es sometido aun alta temperatura, la red se rompe y deja escapar la molécula de agua. Su fórmula es: CuSO4.XH2O. La “X” representa el número de moléculas de agua que el hidrato contiene (sulfato de cobre) y según tenga 2, 3, 4, etc. el compuesto esta dihidratado, trihidratado, tetrahidratado, etc. respectivamente.

7. Purificación del agua:

Agua potable. Es el agua que puede consumir el organismo humano sin que le cause daño alguno. Para que el agua sea potable debe reunir las siguientes condiciones: incolora, inodora, insípida, baja dureza, limpia y aireada, exenta de nitratos y amoniaco. Depurar el agua es tratarla por medios físicos o químicos para que adquiera la potabilidad. Los métodos de depuración físicos son la filtración, y el empleo de rayos ultravioleta. Por medio de métodos químicos el agua se somete a la acción de ciertos productos químicos tales como cloro e hipoclorito de sodio, que la esteriliza. Las principales etapas de la purificación del agua son:

1. Clarificación. Consiste en adicionar sulfato de aluminio con el fin de disolver los bicarbonatos presentes, permitiendo que las impurezas se precipiten al fondo, según la ecuación:

2. Filtración. Se pasa atreves de filtros especiales que retienen las partículas en suspensión, con lo cual el agua queda libre de materia sólida.

3. Purificación química. Para destruir las bacterias se utilizan reactivos químicos, entre los cuales el más común es el cloro.

4. Aireación. Una vez que el agua ha pasado por su etapa de purificación química, se hace pasar por estanques especiales para que se ponga en contacto con el aire y el sol que le destruyen las bacterias que aún contenga. La aireación es indispensable por cuanto permite expulsar algunos gases que pueda contener el agua y hacerla más agradable.

5. Destilación. Es un proceso realizado por lo general en el laboratorio, con el fin de purificar el agua, cuando contiene grandes cantidades de sustancias en disolución; puede que esas sustancias no sean perjudiciales pero en el laboratorio pueden conducir a resultados erróneos en determinados experimentos. Consiste en evaporar el agua y luego condensarla.

6. Ablandamiento. De estas aguas consiste en la eliminación de sales de magnesio y de calcio. Si las sales son bicarbonatos la dureza del agua es temporal; pues por medio de la ebullición fácilmente precipitan los carbonatos de modo que se pueden retirar estas sustancias. 

8. Ensayo ‼

El agua es un recurso vital para la naturaleza y el hombre. Atreves del tiempo esté ha transformado su entorno para su beneficio. La escasez de agua nos afecta a todos, amenaza nuestro bienestar. Arriesgando nuestros medios para subsistir y en ocasiones poniendo en peligro nuestras vidas. Décadas de investigaciones han demostrado que algunas de las más fuertes respuestas a esta escases, han sido organizadas por el ámbito doméstico, de campos de cultivo, pueblos y vecindades de la ciudades.

El agua se ha vuelto un problema mundial, en lo que respecta a todo el mal uso de esta, por parte de las diversas actividades que aparte de deteriorar y contaminar el agua, acaban con sus yacimientos y de esta manera con la producción de esta; un ejemplo claro es el mal uso de los terrenos de los páramos en Colombia los cuales son los mayores productores del agua.
Pienso que la reutilización de aguas residuales para reducir el consumo, la mejora de la autosuficiencia  y de nuevas tecnologías de conservación y almacenamiento de agua además educar para el cambio de modelos de consumo  y estilos de vida; son unas de las principales soluciones para superar y lograr una vida en el futuro donde el agua no sea motivo de discusiones y demas conflictos, de esta manera se hará notar un gran cambio en el planeta durante unos años.