CARACTERÍSTICAS DEL AGUA

Veremos algunas características del agua sobre todo en estado líquido que es importante conocer para explicar lo que ocurre en la contaminación y descontaminación del agua. Entre otras, el agua pura tiene las siguientes características:

·         Incolora, inodora e insípida.

·         Densidad: 1 g/cm³ a 4ºC

·         Punto de fusión: 0ºC

·         Punto de ebullición: 100 ºC.

·         Constante dieléctrica: 78,3

·         pH = 7

·         Conductividad eléctrica muy baja y Resistividad muy alta.

El agua líquida es incolora, inodora e insípida. En realidad, el agua se considera incolora, pero analizada con un espectrofotómetro se observa una ligera coloración verde azulada. Aunque el azul del mar se debe a reflejos del cielo también contribuye esta propiedad del agua.

El resto de propiedades se pueden comprender a partir de dos de las características de la molécula de agua. Una es como vimos en el post inicial de este blog tiene un carácter dipolar y otra propiedad es la disociación de las moléculas de agua en protones (H+) e hidroxilos (OH^- ).

Tanto el punto de fusión como el punto de ebullición son anómalos con respecto a los hidruros de la misma serie del oxígeno debido a su carácter dipolar más acusado que permite que se produzcan enlaces con puentes de hidrógeno. Debido a esto el agua presenta unos puntos de fusión y ebullición más altos que el resto de la serie y se presenta en la tierra en los tres estados (sólido, líquido y vapor).

La constante dieléctrica alta del agua hace que esta tenga gran capacidad de disolución de sustancias polares. Así, con las sustancias cargadas positivamente interactúan las partes negativas de la molécula de agua (zona del oxígeno) y con las sustancias o partes negativas, interactúa la zona positiva del dipolo.

En la gráfica siguiente se representa como el agua disuelve la sal (Cloruro sódico) solvatando los iones Na⁺ y Cl^- y formando una disolución.

En el agua pura, hay una muy pequeña parte que está disociada en protones (H⁺) e hidroxilos (OH^- ). Esta cantidad de moléculas de agua disociadas se relacionan con el pH. El agua pura tiene un pH de 7 que se considera el pH neutro.

La conductividad del agua es muy baja debido a la baja disociación que presenta. El agua muy pura prácticamente no conduce la electricidad. Sin embargo, el agua que nos encontramos en la naturaleza tiene siempre otras sustancias disueltas que hacen que su conductividad sea alta y por tanto consideramos que el agua es un buen conductor de la electricidad.

Estas son algunas de las características del agua pura. El agua en la naturaleza sin embargo no tiene las características descritas anteriormente en los mismos  valores que el agua pura, sino que al incluir otras sustancias por su capacidad de disolución, transporte, reaccionar con compuestos o formar estructuras con otras sustancias, ocurre que algún parámetro, varios o todos son diferentes. Los componentes de aguas naturales además de sustancias de origen mineral incluyen sustancias orgánicas procedentes de vegetales, microoganismos, animales.

Aunque las aguas naturales tienen unas características diferentes al agua pura, suelen tener unas características constantes que varían según las estaciones, pluviometría, etc. Pero se puede decir que tienen una identidad y unos parámetros característicos.

El agua residual, sin embargo es un agua que ha sido usada por el ser humano en alguna de sus actividades y que tiene unos componentes muy diferentes del agua de origen en cantidad o en calidad. Esta agua residual con esas características anormales afecta negativamente al medio receptor y puede producir graves afecciones al medio ambiente (aguas superficiales, suelo, atmósfera, acuíferos, mares) y a los seres vivos en general de una u otra forma. 

La depuración de aguas consiste en eliminar los componentes anormales para devolver al agua unas características similares a las del agua natural o a las del agua del cauce o medio receptor, con objeto de afectar lo menos posible al medio ambiente.

Cuando los contaminantes que incluye el agua residual están  más íntimamente incluidos en el agua o son más pequeños, son más difíciles de depurar y necesitarán sistemas más costosos y difíciles de controlar.

Para depurar las aguas se utilizan procedimientos físicos, químicos y biológicos combinados de diferentes formas según el tipo de contaminación que contiene el agua residual y el grado de depuración exigido.

En otros posts veremos tipos de contaminantes y como se enfoca su depuración o eliminación de las agua residuales.

CICLO DEL AGUA . . Un poco especial

Vamos a ver un ciclo del agua un poco especial. Todo el mundo conoce más o menos el ciclo del agua, pero nosotros vamos a ver el ciclo del agua teniendo en cuenta las sustancias y materiales que pueden unirse al agua y darle características o propiedades distintas.

Si partimos de un agua pura que se encuentra en el interior de un acuífero, el contenido del agua y las propiedades ya son diferentes a las del agua pura. Las sustancias disueltas dependerán de la composición de la roca y condiciones de presión y temperatura. El pH ya no será 7 y habrá aumentado la conductividad.

Poco a poco se irán disolviendo más sustancias minerales que le confieren otras características al agua y que pueden atacar de otra forma a las rocas, depositarse en ella o reaccionar con otras sustancias.

Luego el agua aflora a la superficie y a través de su recorrido hacia el mar, disolverá rocas, captará gases, arrastrará sustancias minerales, vegetales, bacterias, sustancias de desecho, etc. se mezclará con otras aguas diferentes y creará ambientes y ecosistemas diferentes donde vivirán organismos adaptados a ese medio acuático, vegetales, fauna, el ser humano.

Los microorganismos colonizan el agua para alimentarse de las sustancias que se disuelven y aparecen también organismos que se alimentan de los microorganismos y a su vez sirven de alimento a otros superiores, etc. También se desarrollan vegetales, hongos, etc. que sirven de alimento a otros seres, y estos a otros, hasta llegar a animales superiores.

Todos estos componentes de las cadenas tróficas van dejando en el agua sustancias de desecho junto con los materiales de origen mineral producto de la erosión, reacciones químicas, físicas, etc.

Debido a la capacidad que tiene el agua para disolver, transportar, mezclar, transformar las sustancias, obtenemos una mezcla de agua con otras cosas que podemos clasificar en los siguientes grupos:

·         Sustancias disueltas: gases, sales, metales, materia orgánica.

·         Materiales en suspensión: Coloides,

·         Microorganismos: Bacterias, algas, virus, etc.

·         Protozoos

·         Sólidos no solubles: inorgánicos y orgánicos

También hay insectos y otros seres vivos superiores que no vamos a considerar en este caso.

Conforme el agua discurre por la superficie terrestre se transforma de manera natural o artificial y obtenemos un producto que lleva agua y todo lo que ha quedado después de pasar tantas vicisitudes como nos podamos imaginar.

Cuando llega al mar se mezcla con agua que tiene un alto contenido en cloruro sódico (ClNa) y otras sales, microorganismos, vegetales, animales y productos de actividades que realiza el hombre y producen vertidos al mar.

Por efecto de la temperatura se evapora agua que puede contener algunas impurezas y gases disueltos naturales o de origen antrópico y forma nubes que al condensarse producen lluvia que cae a la superficie de la tierra o el mar, arrastrando también sustancias en suspensión de la atmósfera.

Este agua de lluvia sigue el mismo camino que seguía el agua de origen subterráneo por la superficie o se filtra al subsuelo entrando otra vez en el ciclo que hemos descrito anteriormente.

Como vemos, de forma natural el agua va admitiendo sustancias en su seno y dentro del mismo se transforman por reacciones químicas, físicas o biológicas. El mismo grupo de componentes que se da en la naturaleza se da en las aguas residuales aunque en proporciones más altas o descompensadas. Una representación gráfica de estos componentes que lleva el agua podría ser la siguiente. .

Además, conforme aumenta la población y la actividad industrial la influencia del hombre en la composición de las aguas es cada vez mayor, llegando al extremo de eliminar totalmente la vida en ciertos ríos u ocasionar cambios drásticos en los ecosistemas.

El gran adelanto tecnológico ha supuesto un gran aumento de la contaminación de las aguas por el vertido indiscriminado de sustancias que cambian considerablemente las características del agua y pueden perdurar mucho tiempo en la misma. Debido a su omnipresencia y su continuo movimiento en la tierra las repercusiones de estos desequilibrios pueden afectar a lugares distintos y remotos de donde se originó el problema e interferir notablemente en el equilibrio de los ecosistemas.

La idea que quiero transmitir es que contaminar es fácil y barato y descontaminar es difícil y caro. Quizá por eso tendríamos que pensar en producir menos contaminación en vez de tener que descontaminar posteriormente.

Para ilustrar esto que digo voy a ir incluyendo una serie de posts con el tema de Minimización de Residuos en la Industria Textil, enfocado sobre todo al agua.

Un saludo y hasta pronto

¿ Que es el agua ?

Es difícil presentar algo que conoce todo el mundo. Cada uno tiene su idea de qué es el agua y le damos importancia según la necesidad que tenemos de ella.

En la antigüedad griega, Empédocles (sobre 450 a.C.) empezó a considerar que existían cuatro elementos (agua, fuego, tierra y aire) cuyas diferentes combinaciones en distintas proporciones explicaban la constitución de la materia. Teorías parecidas tenían los hindúes y la cultura japonesa antigua.

En general todas las culturas han adorado al agua o ha ocupado un lugar importante en sus ritos y ceremonias.

El agua era considerado el “líquido elemento” y componente fundamental de la materia.

En lo que si han estado todas las civilizaciones de acuerdo es en la importancia que tiene el agua en la naturaleza, para el desarrollo de la vida y las actividades que realizamos.

En un sentido un poco más científico y después de muchos siglos vemos que el agua no es el “líquido elemento”, por dos razones:

• Solo es líquido entre 0 y 100 ºC, y el resto de temperaturas está como sólido (desde – 273,73 ºC hasta 0 ºC) o como vapor y gas (por encima de 100 ºC ).
• El agua no es un elemento en el sentido químico del término. Es una molécula que tienen 3 átomos: 1 átomo del elemento oxígeno (O) y 2 átomos del elemento hidrógeno (H). Por eso en química se escribe H₂O.

El agua está en la naturaleza con otras sustancias o materiales disueltos, en suspensión, etc., a diferentes presiones, etc. por lo que el agua líquida la podemos encontrar a temperaturas inferiores a 0 y superiores a 100 ºC.

Como no nos valen opiniones o conceptos subjetivos para lo que vamos a tratar en nuestro blog, iremos comentando las propiedades del agua y sus relaciones con otras sustancias y materiales según lo vayamos necesitando o remitiremos a sitios web donde se explique de una forma clara.

De momento hay buenas definiciones o aclaraciones que nos pondrán al día sobre que es el agua y sus propiedades más importantes, como en wikipedia, y en sitios web como http://www.monografias.com/trabajos14/propiedades-agua/propiedades-agua.shtml o similares.

El agua es vida (de 0 a 100 ºC)

Agua es sinónimo de vida. En la vida siempre interviene el agua. Todos los seres vivos tienen agua en mayor o menor proporción.

En efecto, las reacciones biológicas siempre ocurren en un medio acuoso (intracelular y extracelular) que contiene además de agua otras sustancias más o menos complejas, por lo que se puede decir que la vida siempre necesita agua.

En el seno del agua se inició la vida y esta ha evolucionado desarrollando diferentes mecanismos para adaptarse a los distintos ambientes. Unos seres vivos necesitan oxígeno en forma gaseosa, otros no, otros obtienen la energía del sol, otros del calor, otros lo generan internamente o de reacciones químicas, otros se “alimentan” de materia orgánica, otros de materiales minerales, etc., pero sin embargo, siempre interviene el agua en estado líquido, todos necesitan agua.

Para ver una relación directa entre la vida y el agua líquida, solo comentar que existen organismos en todo el rango de temperaturas donde el agua es líquida o se puede utilizar fácilmente como agua líquida, desde un poco por debajo de 0 ºC hasta un poco por encima de 100 ºC.

El tipo de organismos que ha ocupado todo el espectro del agua líquida han sido las bacterias. Las bacterias psicrófilas viven a temperaturas próximas a 0 ºC en zonas heladas y las bacterias hipertermófilas pueden vivir por encima de los 100 ºC.

En la imagen de la izquierda se ven colonias de bacterias que se han desarrollado en agua prácticamente congelada.

En la imagen de la derecha vemos la coloración debida a bacterias termófilas en el lago Grand Prismatic Spring (Parque de Yellowstone - Wyoming) . Las diferentes coloraciones son debidas a que las bacterias crecen cada tipo a un rango de temperatura y cada tipo produce distinta coloración.

Bueno, esta entrada de hoy es una pequeña introducción para romper el hielo. Más adelante veremos como se comporta el agua con otros grupos de sustancias que nos servirán para interpretar el comportamiento de las mismas y como se abordan en la depuración de aguas.

Puede ser que de vez en cuando haga alguna entrada de aspectos más técnicos. Depende de como vea el tema.

Hasta pronto.