UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE BIOLOGÍA

EXPERIENCIA EDUCATIVA: QUÍMICA INORGÁNICA

TRABAJO FINAL

“EL AGUA”

INTEGRANTES:

ANTONIO MORA BRIONES

DJAHELI LIZETTE LUNA ACOSTA

NOMBRE DEL PROFESOR(A):

BERTHA MARÍA ROCÍO HERNÁNDEZ SUÁREZ

FECHA DE ENTREGA

10 DE NOVIEMBRE DEL 2012

ÍNDICE

Introducción ------------------------------------------------------------------------------------ 3

Desarrollo

Definición ------------------------------------------------------------------------------ 4

Propiedades físico-químicas ----------------------------------------------------- 5 - 11

Importancia biológica ------------------------------------------------------------- 12 - 15

Causas de afectación ------------------------------------------------------------ 16 - 17

Medios de remediación ---------------------------------------------------------- 18 - 19

Conclusiones -------------------------------------------------------------------------------- 20

Propuestas ----------------------------------------------------------------------------------- 21

Bibliografía ----------------------------------------------------------------------------------- 21

INTRODUCCIÓN

El agua es el elemento principal de cuanto vive en el planeta. La humanidad

cuenta con ella no nada más para beberla sino para procurarse energía,

transporte y riego. A medida de que la nueva tecnología requiere más y mas agua,

deben idearse de continuo nuevos modos de hallarla, y de re-usar el agua que el

propio hombre ha contaminado.

La mayor parte del planeta Tierra está cubierta de agua; casi toda se encuentra en

océanos salados y profundos.

Pero también existe una gran cantidad de agua dulce: en el aire, en el suelo, en

los ríos, lagos y arroyos.

Sin toda esta agua, la Tierra serpia un desierto. Todas las plantas y todos los

animales, incluyendo a las personas, morirían si les faltara el agua.

Desarrollo

Definición.

Agua (del latín aqua); Cuerpo formado por la combinación de un volumen de

oxígeno y dos de hidrógeno, líquido inodoro e insípido; en pequeña cantidad

incoloro y verdoso en grandes masas, que refracta la luz, disuelve muchas

sustancias, se solidifica por el frío, se evapora por el calor y, más o menos puro,

forma la lluvia, las fuentes, los ríos y los mares.

El agua es el elemento más importante para la vida en la Tierra. El 70 por ciento

del planeta está formado por agua. A su vez, el ser humano y la mayoría de

animales están constituidos por un 70 por ciento de agua, y las propias células de

nuestro interior, en un 70 por ciento están compuestas por agua. Este dato ya nos

está poniendo en antecedentes sobre la importancia biológica  que tiene el agua

para la vida y para los seres vivos que habitamos la Tierra.

El agua, respecto a otros líquidos, resulta ser un líquido extraño que tiene unas

características especiales obtenidas de su propia composición molecular

Propiedades físico-químicas 4

Estructura del agua:

Esta prodigiosa energía procede enteramente de la poderosa fuerza que une a

dos átomos de hidrogeno con uno de oxigeno en la molécula de agua.

El átomo de hidrogeno tiene una sola “capa” alrededor de su núcleo, y aunque

dicha capa tiene un único electrón, hay espacio para dos. La capa exterior del

átomo del oxigeno, con cabida para ocho electrones, no contiene si no seis. Estas

capas a medio llenar no son estables: sus electrones energéticos guardan un

precario equilibrio, y se unen rápidamente a otros para llenar el espacio vacío en

su capa. Y la capa llena constituye la forma estable, que resiste firmemente

cualquier intento de separación.

El átomo de oxigeno puede llenar su capa con la adición de los electrones de dos

átomos de hidrogeno. Al mismo tiempo, dos electrones del átomo de oxigeno se

unen a las capas de los dos átomos de hidrogeno, llenándolas.

Es decir, los tres átomos comparten sus electrones, dando así a la molécula de

agua su notable estabilidad.

Dos átomos de hidrogeno y uno de

oxigeno llenan sus orbitas de electrones, compartiéndolos. Cada átomo de hidrogeno, con un solo

electrón que gira en torno a su núcleo, necesita un electrón más para estabilizarse. El átomo de

oxigeno, mas grande, con seis electrones en su capa exterior en su capa exterior, necesita dos o

más para llenar su órbita.

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Cuando los tres electrones inestables reúnen sus electrones, el resultado de esta unión es una

molécula estable de agua.

El enlace covalente es la base de otras características del agua: su gran poder de

solvente, por ejemplo. Esta cualidad se debe a la forma de la molécula. Cuando

dos átomos de hidrogeno se unen a uno de oxigeno, la unión produce una

molécula de forma irregular, pues los átomos de hidrogeno quedan a los lados del

átomo de oxigeno, y en un ángulo de 104.5° uno de otro.

La disposición tetraédrica de los

orbitales sp3 del oxigeno determina un ángulo entre los enlaces aproximadamente de 104.5 °C,

además el oxigeno es mas electronegativo que el hidrogeno y atrae con más fuerza a los

electrones de cada enlace.

Uno de los efectos de esta estructura deforme es la desigualdad distribución de

las cargas eléctricas. El “lado” del hidrogeno de una molécula de agua tiene una

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carga positiva, mientras que la carga del lado del oxigeno es negativa, con lo que

la molécula se convierte en una estructura bipolar, es decir, el equivalente a una

barra imantada: cada uno de sus lados tiene una diferente carga.

Toda estructura bipolar reacciona a las cargas eléctricas de manera muy parecida

a como lo hace el imán a la atracción magnética. Su lado positivo será atraído por

cargas negativas, y el negativo, por cargas positivas. Y la energía eléctrica

resultante contrarrestara la influencia de otras cargas. Este efecto se hace

evidente cuando el agua toca ciertas clases de compuestos.

Aunque es eléctricamente neutra, la molécula de agua tiene carácter polar debido a un exceso de

carga negativa sobre el átomo del oxigeno. Debido a su polaridad, las moléculas de agua

establecen enlaces de hidrogeno entre ellas.

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El solvente universal

El agua está muy cerca de ser el solvente químico universal; si se la da tiempo

suficiente, disolverá casi cualquier sustancia inorgánica. Ciertamente la mitad de

los elementos conocidos se encuentran disueltos en las aguas de la Tierra.

Sin la propiedad solvente del agua, se interrumpiría el proceso de la nutrición:

todos los organismos vivientes dependen del agua para disolver las sustancia de

que se alimentan.

Las moléculas de agua que entran en contacto con sustancia extrañas, se abren

camino entre dos entre los apiñamientos de partículas, las obligan a separarse y

las mantienen a raya.

La capacidad del agua para llevar a cabo esta tarea es casi increíble: un litro de

agua (un kilogramo) disuelve 8.75 kg del nitrato de amoniaco empleado como

abono.

Este diagrama muestra al cloruro de sodio (NaCl) disolviéndose en el agua a medida que las

moléculas de ésta se aglomeran alrededor de los iones individuales sodio y cloruro separándolos

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unos de otros. Nótese la diferencia entre el modo en que las moléculas de agua están dispuestas

alrededor de los iones sodio y la manera en que se disponen alrededor de los iones cloruro.

Para que el agua conduzca electricidad

Es muy probable que si alguna persona conecte su máquina eléctrica de afeitar

mientras se baña, recibirá una buena descarga de corriente. Y sin embargo, por

extraño que parezca, el agua es de por si un mal conductor de electricidad; en

realidad, no puede pasar por ella la corriente si es pura y está destilada. Pero

cuando contiene impurezas (que es lo más frecuente), el liquido adquiere las

propiedades requeridas para conducir la electricidad.

Ello se debe a que la corriente eléctrica necesita partículas libres cargadas que se

la lleven por un medio como el agua. Dicha partículas (generalmente residuos de

sales disueltas) abundan en las aguas impuras. En el agua destilada los átomos

de oxigeno e hidrogeno están tan perfectamente ajustados entre si, que no existen

semejantes partículas.

En el vaso (izquierdo), el agua destilada ocupa el lugar del alambre que se necesitaría para

completar el circuito eléctrico. Puesto que no existen partículas libres cargadas, la energía eléctrica

se detiene y no puede llegar a la bombilla, que es el término de su recorrido. Pero al añadirle

impurezas (derecha), la energía eléctrica tiene el material que necesita para salvar la distancia

entre las dos terminales. Las impurezas se desintegran al disolverse, dando partículas libres

cargadas. Puestas en movimiento por la energía eléctrica, completan el circuito.

8

Densidad, el “peso ligero” de los sólidos

El agua, que con frecuencia parece obedecer a un conjunto de leyes naturales, se

comporta de la manera más extravagante cuando se convierte en hielo. Por un

lado, a diferencia de la mayoría de los compuestos, es más ligera en esta forma

solida que en su estado liquido. Como resultado, flota cuando se congela. Si esto

no ocurriera y el hielo fuera más pesado que el agua, se iría al fondo, donde los

rayos del sol no podrían derretirlo, y se congelarían los océanos, ríos y lagos.

Pero incluso al cambiar del estado liquido a solido, el agua se comporta contra

todo lo que cabria esperar. Al principio sigue la norma universal que rige el

enfriamiento: se contrae y gana en peso y densidad. Pero una vez que su

temperatura baja a los 4 °C, empieza repentinamente a dilatarse y se hace menos

densa y más ligera. La causa de este extraño cambio radica también en los

enlaces que unen a las moléculas de agua. Al enfriarse, las moléculas disminuyen

la rapidez de su movimiento y comienzan a agruparse. A los 0 °C, los enlaces las

obligan a detenerse y las separan unas de otras, formando los ligeros cristales de

hielo.

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Los puentes de hidrógeno del agua hacen que cuando esta se solidifique, forme

una estructura cristalina, con más espacio vacío entre moléculas que en su fase

liquida. Es por eso y hielo es menos denso que el agua líquida y flota.

Elevada fuerza de cohesión

Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas,

formando una estructura compacta que la convierte en un líquido

casi incomprensible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos

animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos

perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus

líquidos internos.

Elevada fuerza de adhesión

Esta fuerza está también en relación con los puentes de hidrógeno que se

establecen entre las moléculas de agua y otras moléculas polares y es

responsable, junto con la cohesión del llamado fenómeno de la capilaridad, se

debe en parte la ascensión de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas, a

través de los vasos leñosos

10

Cuando se introduce un capilar  en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si

trepase agarrándose por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente,

donde la presión que ejerce la columna de agua , se equilibra con la presión capilar.

Importancia biológica

Fue en el agua donde se origino la vida, y allí nació esa larga evolución que une a

las plantas y animales primitivos, que virtualmente no son más que agua, con el

hombre que es dos tercios de agua. Antes de nacer el hombre pasa bastante

tiempo en el agua del protector saco membranoso, dentro del claustro materno, y

por su cuerpo fluye el agua hasta el día de muerte. El ser humano puede soportar

varios días sin comer, pero sin agua, lo más que podemos soportar son 10 días.

La vida empezó en los mares primigenios, rica mezcla de agua, bióxido de

carbono, metano y amoniaco. Por cientos de millones de años lo volcanes

vomitaron en la atmosfera vapor de agua y otros gases; ahí se enfriaron, se

condensaron y volvieron a tierra donde de inmediato se tornaron de nuevo en

vapor. Poco a poco la tierra se enfrió y el agua empezó a acumularse en las

cuencas oceánicas en vez de evaporarse. Las lluvias arrastraron en disolución

carbono, hidrogeno y nitrógeno y así los océanos se llenaron con todos los

ingredientes necesarios para la vida. Estimulados por la vigorosa energía

ultravioleta del sol, la electricidad de los relámpagos y la radiactividad de la propia

Tierra, estos elementos se combinaron hasta, que por simple casualidad se

formaron compuestos que se podían duplicar a sí mismos.

La importancia del agua en la iniciación de la vida puede verse en todas las

funciones de los organismos vivos, tanto vegetales como animales. Los más

sencillos organismos unicelulares medran en el agua, que los penetra; corre hacia

adentro y hacia afuera de sus paredes, llevándoles alimento y limpiándolos de

impurezas. Tratándose de formas superiores de vida, el proceso es el mismo,

aunque más complicado.

11

Contenido en agua en algunos organismos:

12

Contenido en agua en algunos tejidos humanos:13

Organismo % de Agua

Algas 98

Caracol 80

Crustáceos 77

Espárragos 93

Espinacas 93

Estrella de mar 76

Persona adulta 62

Hongos 80

Lechuga 95

Lombriz 83

Maíz 86

Medusa 95

Pino 47

Semilla 10

Tabaco 92

Trébol 90

Tejido % de Agua

Líquido cefalorraquídeo 99

Plasma sanguíneo 91-93

Glóbulos rojos 60-65

Tej. Nervioso (s. gris) 85

Tej. Nervioso (médula) 93

Tej. Nervioso (s.blanca) 70

Músculo 75-80

Piel 72

Hígado 70-75

Tej. Conjuntivo 60

Hueso (sin médula) 20-25

Tej. Adiposo 10-20

Dentina 3

Ciclo del Agua

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En la Tierra hay la misma cantidad de agua ahora que cuando la Tierra empezó.

El ciclo de la agua es cómo el agua de tierra se recicla. El ciclo incluye

la precipitación, la evaporación, la condensación, y la transpiración. El agua de la

tierra continua cambiando de agua líquida al vapor y viceversa. Este ciclo sucede

a causa del calor del sol y la gravedad.

Moléculas de agua de lagos, los ríos, las corrientes, los depósitos, y el océano se calientan por el sol y

se transforman en vapor que sube en el aire. (Evaporación) Las plantas son calentadas por el sol, también, y mandan moléculas de agua en el aire por

sus hojas. [Transpiración] Estas moléculas de agua forman las nubes.

Cuándo el aire y el agua refrescan, ellos forman gotas de agua que cae a la tierra como lluvia. Si ellos son congelados, ellos llegan a ser la nieve o la aguanieve. [Condensación]

El vapor ha cambiado en un líquido. Una vez que el agua alcanza el suelo, puede fluir a través de la tierra hasta que alcance

los ríos, los lagos, las corrientes, o el océano. Esto es agua de superficie. Puede hundirse también en el suelo y el flujo de la gravedad con espacios en la piedra, en la grava, y en la

arena hasta que alcance estas masas de agua. Esto es agua subterránea. El ciclo empieza otra vez.

Causas de afectación

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La contaminación del agua es el principal factor de afectación, es causada por las

actividades humanas que se comenzó a producir desde los primeros intentos de

industrialización. Durante la revolución industrial los procesos de producción

requerían de la utilización de una gran cantidad de agua para la transformación de

las materias primas. A su vez, los efluentes de dichos procesos productivos eran

vertidos en los cauces naturales de agua sin ningún tipo de depuración, con

sus desechos contaminantes correspondientes. Aquí comenzó a extenderse el

grave problema de la contaminación del agua.

Generalmente, la contaminación del agua se produce a través de la introducción

directa o indirecta en los acuíferos o cauces de agua (ríos, mares, lagos, etc.) de

diversos contaminantes. Existen dos formas principales de contaminación del

agua: Una de ellas tiene que ver con su ciclo natural, durante el que puede entrar

en contacto con ciertos constituyentes contaminantes (como sustancias minerales

y orgánicas disueltas o en suspensión) que existen en la corteza terrestre, la

atmósfera y en las aguas. El otro tipo de contaminación del agua que tiende a ser

la más importante y perjudicial es aquella que el ser humano ha provocado.

Se muestra como es arrojada a ríos o lagos aguas residuales que fueron utilizadas para procesos

industriales

Principales medios de contaminación:

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El vertido de sustancias tóxicas residuales de los procesos industriales, que

son arrojados a ríos y lagos.

La contaminación derivada del uso de pesticidas, fertilizantes y otros

químicos en la agricultura que se escurren desde el suelo hacia

acuíferos subterráneos o a otras fuentes de agua.

La basura que es arrojada en las costas y que es arrastrada por los cursos

del agua, tal como en el caso de los gigantescos parches de basura en los

océanos, formadas con desperdicios que tardan cientos o miles de años en

degradarse.

El uso de combustibles contaminantes en embarcaciones, que muchas

veces van a parar al mar como resultado de la limpieza de las

embarcaciones, o bien como consecuencia de accidentes, como el

Prestige.

El vertido de las aguas residuales provenientes del sistema de aguas de las

ciudades.

Se muestra como es arrojada la basura en las costas y que es arrastrada por los cursos del agua

Medios de remediación

Depuración de aguas residuales:

17

Los procesos empleados en las plantas depuradoras municipales suelen

clasificarse como parte del tratamiento primario, secundario o terciario.

Las aguas residuales contienen residuos procedentes de las ciudades y fábricas.

Es necesario tratarlos antes de enterrarlos o devolverlos a los sistemas hídricos

locales. En una depuradora, los residuos atraviesan una serie de cedazos,

cámaras y procesos químicos para reducir su volumen y toxicidad. Las tres fases

del tratamiento son la primaria, la secundaria y la terciaria. En la primaria, se

elimina un gran porcentaje de sólidos en suspensión y materia inorgánica. En la

secundaria se trata de reducir el contenido en materia orgánica acelerando los

procesos biológicos naturales. La terciaria es necesaria cuando el agua va a ser

reutilizada; elimina un 99% de los sólidos y además se emplean varios procesos

químicos para garantizar que el agua esté tan libre de impurezas como sea

posible.

Muestra las etapas del proceso de depuración del agua en una planta depuradora.

La reutilización planificada de agua residual puede tener múltiples beneficios,

entre los que cabe destacar los siguientes:

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Una disminución de los costes de tratamiento y de vertido del agua residual.

La reutilización de un agua residual ofrecerá una clara ventaja económica

cuando las exigencias de calidad de la alternativa de reutilización

considerada sean menos restrictivas que las definidas por los objetivos de

calidad del medio receptor en el que normalmente se venía realizando el

vertido de ese agua residual.

Una reducción del aporte de contaminantes a los cursos naturales de agua,

en particular cuando la reutilización se efectúa mediante riego agrícola, de

jardinería o forestal. La reutilización de agua residual mediante riego

permite que las substancias orgánicas difíciles de mineralizar puedan ser

degradadas biológicamente durante su infiltración a través del terreno de

cultivo, donde sus componentes minerales serán posteriormente asimilados

por las plantas.

El aplazamiento, la reducción o incluso la supresión de instalaciones

adicionales de tratamiento de agua de abastecimiento, con la consiguiente

reducción que ello representa tanto de los efectos desfavorables sobre los

cursos naturales de agua como de los costes de abastecimiento de agua.

Un ahorro energético, al evitar la necesidad de aportes adicionales de agua

desde zonas más alejadas a la que se encuentra la planta de regeneración

de agua.

Un aprovechamiento de los elementos nutritivos contenidos en el agua,

especialmente cuando el agua regenerada se utiliza para riego agrícola y

de jardinería.

Una mayor fiabilidad y regularidad del caudal de agua disponible. El flujo de

agua residual es generalmente mucho más fiable que el de la mayoría de

los cauces naturales de agua.

Conclusiones

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Si el Agua, la sustancia más común de la Tierra, empezara de pronto a

comportase como debiera según su constitución molecular, la vida quedaría

sometida a una serie de desastres. La sangre herviría en el cuerpo, plantas y

árboles se secarían y morirían, y el mundo se convertiría en un árido desierto.

Pero las moléculas del agua están unidas en formas distintas de las de cualquier

otro compuesto; por esta razón, tienen propiedades que son singulares y

paradójicas.

Por ejemplo, el agua es una de las poquísimas sustancias que son más pesadas

como líquidos que como sólidos. Liquida, puede remontar un tubo a pesar de la

fuerza de gravedad. Es tan benigna que en ella pueden medrar infinitas formas de

vida, y tan corrosiva que, con tiempo suficiente, desintegrara el metal más duro.

Aunque parece cambiar de forma con milagrosa facilidad, existiendo a veces en

sus formas solidas, liquida y gaseosa en el mismo rio o el mismo lago, en realidad

tiene que liberar prodigiosas cantidades de energía para producir estas

transformaciones.

Una provisión adecuada de agua es, literalmente, cuestión de vida o muerte no

solo para el ser humano, sino para todas las formas de vida vegetal y animal. El

hombre que perdiera tan solo el 15 % del agua que almacena su cuerpo, moriría

rápidamente, y más del 50 % del peso de casi todos los organismos depende del

agua. Esta disuelve y distribuye elementos tan necesarios para la vida como el

bióxido de carbono, el oxigeno y las sales. En el cuerpo humano es esencial para

la circulación de la sangre, la eliminación de los desechos y aun para el

movimiento de los músculos: sin ella, el hombre no podría ni tan siquiera mover un

parpado.

Todo organismo necesita reponer el agua perdida a través de la excreción y la

evaporación, y cada uno ha creado medios para satisfacer esta necesidad. Esa

sed infinita es herencia del mar, en el que empezó la vida.

Propuestas

20

Gran parte de la contaminación se debe a la agricultura intensiva, que requiere de

pesticidas y fertilizantes cuya fabricación consume gran cantidad de agua y

conlleva vertidos de sustancias contaminantes a los cauces. Por otro lado, el uso

de estos pesticidas y fertilizantes contamina el suelo y los acuíferos. Podemos

contribuir a reducir la contaminación derivada de esta actividad consumiendo

menos productos de la agricultura intensiva. Si optamos por consumir productos

ecológicos estaremos contribuyendo a la salud de nuestro planeta. Otra actividad

que consume y contamina el agua es el blanqueado del papel, por lo que consumir

papel reciclado contribuye a una menor contaminación del agua. Muchas veces

algunas deshechos, como por ejemplo las bolsas de plástico, terminan en el agua

al ser arrastradas por el viento. Estas van al mar y permanecen allí largo tiempo

hasta su total descomposición. Podemos evitar esto reduciendo el uso de las

bolsas de plástico y depositando aquellas que ya no sirven en el contenedor

amarillo para su posterior tratado y reciclaje.

Algunas prevenciones:

1.- Elaborar campañas en donde se concientice a la industrias a no arrojar desperdicios tóxicos ni derivados del petróleo a ríos, lagos, etc.2.- Elaborar campañas para organismos de laboratorios para que analicen las aguas contaminadas.3.- Concientizar a las personas a no contaminar el agua.4.- orientar a la población sobre las consecuencias de la contaminación del agua y su efecto al medio ambiente.5.- Dictar talleres y entregar volantes a las comunidades cerca de las consecuencias que provoca la contaminación del agua.6.- Exigir a las autoridades dinamismo en el tema para que logren controlar el problema.

Bibliografía

Luna B. Loopol de Kenneth S. Daris, 1982, Editoria Time Life International de Mexico, Mexico, Segunda edición, p.p. 9 - 12, 24 – 30, 103 – 110, 171 – 178

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