TUTORIAL I

EL AGUA

El Agua

Nombre común que se aplica al estado líquido del compuesto de hidrógeno y oxígeno H2O. Los antiguos filósofos consideraban el agua como un elemento básico que representaba a todas las sustancias líquidas. Los científicos no descartaron esta idea hasta la última mitad del siglo XVIII. En 1781 el químico británico Henry Cavendish sintetizó agua detonando una mezcla de hidrógeno y aire. Sin embargo, los resultados de este experimento no fueron interpretados claramente hasta dos años más tarde, cuando el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto de oxígeno e hidrógeno. En un documento científico presentado en 1804, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista alemán Alexander von Humboldt demostraron conjuntamente que el agua consistía en dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno, tal como se expresa en la fórmula actual H2O.

El agua es esencial para todos los tipos de vida, por lo menos tal y como la entendemos. Las principales funciones biológicas del agua son:

Es un excelente disolvente, de sustancias tóxicas y compuestos bipolares. Incluso moléculas biológicas no solubles (p.e lípidos) forman con el agua, dispersiones coloidales.

Participa como agente químico reactivo, en las reacciones de hidratación, hidrólisis y oxidación-reducción.

Permite la difusión, es decir el movimiento en su interior de partículas sueltas, constituyendo el principal transporte de muchas sustancias nutritivas.

Constituye un excelente termorregulador (calor específico), permitiendo la vida de organismos en una amplia variedad de ambientes térmicos. Ayuda a regular el calor de los animales. Tiene un importante papel como absorbente de radiación infrarroja, crucial en el efecto invernadero.

Interviene (plantas) en el mantenimiento de la estructura celular.

Proporciona flexibilidad a los tejidos.

Actúa como vehículo de transporte en el interior de un ser vivo y como medio lubricante en sus articulaciones.

La vida en la Tierra ha evolucionado gracias a las importantes características del agua. La existencia de esta abundante sustancia en sus formas líquida, gaseosa y sólida ha sido sin duda un importante factor en la abundante colonización de los diferentes ambientes de la Tierra por formas de vida adaptadas a estas variantes y a veces extremas condiciones.

FISICOQUÍMICA DEL AGUA

El agua presneta las siguientes propiedades fisicoquímicas:

Acción disolvente

El agua es el líquido que más sustancias disuelve por eso se le conoce como el "disolvente universal", esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias ya que éstas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.

Ésta capacidad disolvente, resulta ser la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en el que transcurren la mayoria de las reacciones metabólicas y su importante función de transporte en los organismos vivos para llevar a todo el sistema los nutrientes necesarios así como para desechar todo lo que éstos sistemas ya no necesitan.

Fuerzas de cohesión entre sus moléculas:

Los puentes de hidrógeno que forma el agua, mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible.

Elevada fuerza de adhesión.

Nuevamente los puentes de hidrógeno del agua, son los responsables, al establecerse entre ellos mismos y otras moléculas polares, además de ser responsable junto con la cohesión de la capilaridad, al cual se debe, en parte la ascensión de la sabia bruta desde las raíces hasta las hojas.

Gran calor específico:

El agua absorve grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno. Su temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse, el punto de congelación del agua por ejemplo es un proceso altamente exotérmico. Ésta propiedad le permite al citoplasma acuoso, servir de protección para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura.

Elevado calor de vaporización:

A 20°C se precisan 540 calorias para evaporar un gramo de agua, los que nos permite hacernos una idea de la energía necesaria para romper los puentes de hidrógeno establecidos entre las moléculas del agua líquida y, posteriormente, para dotar a éstas moléculas de la energía suficiente para dejar la fase líquida y pasar al estado de vapor.

Elevada constante dieléctrica:

Ya que el agua tiene moléculas dipolares, es un gran medio disolvente de compuestos iónicos, tales como sales minerales y de compuestos covalentes polares como los glúcidos.

EL AGUA

El agua constituye un elemento natural indispensable para el desarrollo de la vida y de las actividades humanas; resulta difícil imaginar cualquier tipo de actividad en la que no se utilice, de una u otra forma.

En nuestro planeta cubre el 75% de su superficie, pero no toda el agua se encuentra en condiciones aptas para el uso humano. El 97.5% del agua es salada, el 2.5% resultante es agua dulce distribuida en lagos, ríos, arroyos y embalses; esta mínima proporción es la que podemos utilizar con mas facilidad.

El agua para satisfacer distintas necesidades se transforma en un recurso. Sin embargo no todas las personas disponen de él. Esto sucede por varios motivos, entre los cuales se puede mencionar la desigual distribución natural del agua en la superficie terrestre. Esta imposibilidad lleva a situaciones de escasez, que no tiene causas exclusivamente naturales, sino que también sociales. Esto nos permite decir que existe una estrecha relación entre la posibilidad de abastecimiento y el desarrollo, porque cuanto mayor es el desarrollo, mayor es la capacidad para obtenerla y mayor es la contaminación.

La humanidad requiere el agua cada vez en mayores cantidades para realizar sus actividades. El mayor consumo de agua también se debe al incremento de las practicas de irrigación agrícolas, al gran desarrollo industrial o a la existencia de hábitos de consumo que, en ocasiones, implican su derroche.

USOS DEL AGUA

El consumo de agua varia según el tipo de actividad para el cual se emplea. La agricultura de irrigación es la que demanda mayor cantidad; a ella le sigue la industria y en el ultimo termino el consumo domestico.

En el caso de la agricultura, debemos considerar que mediante la irrigación artificial se logra incrementar la producción de alimentos. En el proceso industrial, el agua también es imprescindible: algunas industrias usan agua potable para elaborar sus productos, mientras que la mayoría la utilizan en sus procesos productivos, como refrigerante o como diluyente de efluentes.

En el caso del consumo doméstico se tiene en cuenta el uso en la higiene personal, el lavado de utensilios, cocina, bebida, lavado de autos, riego de jardines, etc.

En la actualidad, por ejemplo, la agricultura representa mas del 90% del consumo global de agua dulce continental; el resto se distribuye entre la industria y el uso domestico. El problema de la distribución del agua con respecto a las sociedades que la consumen ha generado respuestas tecnológicas variadas. Los antiguos romanos construyeron acueductos y norias.

El problema de la contaminación de las aguas dulces es conocido de antiguo. Uno de los primeros testimonios históricos lo constituye el relato de las Sagradas Escrituras (Éxodo, 7, 14-25) acerca de una de las diez plagas de Egipto, en la que se describe la transformación en "sangre" de las aguas del río Nilo. Dicho fenómeno fue sin duda debido a la contaminación biológica producida por microorganismos (algas, bacterias sulfurosas o dinofíceos). Con el incremento de la población y el surgimiento de la actividad industrial la polución de ríos, lagos y aguas subterráneas aumenta constantemente. La Organización Mundial de la Salud define a la polución de las aguas dulces de la siguiente manera: "Debe considerarse que un agua está polucionada, cuando su composición o su estado están alterados de tal modo que ya no reúnen las condiciones a una u otra o al conjunto de utilizaciones a las que se hubiera destinado en su estado natural".

AGUAS RESIDUALES

El concepto de aguas residuales designa a aquel tipo de agua que se halla contaminada especialmente con materia fecal y orina de seres humanos o de animales. Aunque claro, no se reduce únicamente a esta presencia, asimismo, disponen de otras sustancias residuales provenientes del ámbito doméstico, industrial, agua de lluvia y la típica infiltración de agua en el terreno.

También se las designa como aguas cloacales y esto está en relación con que las mismas son transportadas a través de las cloacas, que son obras destinadas justamente a evacuar las aguas de este tipo u otro tipo de agua que presenta uso.

Como consecuencia de la amenaza concreta que suponen para el medio ambiente y asimismo para la salud de los seres vivos, las aguas residuales demandan especiales sistemas de tratamiento para liberarlas justamente de estas sustancias altamente contaminantes.

Entonces, este tipo de agua debe ser cuidadosamente tratada para proteger la salud pública como también para cuidar a nuestro medio natural.

En primer lugar se deberá conocer a ciencia cierta su composición, fase que se denomina caracterización del agua. A través de esta, conoceremos los elementos biológicos y químicos presentes, y así, en función de esta información, los profesionales expertos diseñarán una planta de tratamiento adecuado. El objetivo final es que el agua regrese al medio ambiente de manera depurada y libre de todo agente contaminante.

Dependiendo del tipo de contaminación que exista se decidirá cuál es el mejor método para aplicarle. Por ejemplo, en el caso de materia en suspensión se opta por la sedimentación y filtración, y en el caso de la materia ya disuelta se usan tratamientos de tipo biológico.

Cabe destacarse que también es indispensable que la planta que se desarrolle a los efectos de tratar el agua residual disponga de estrictas normas que velen por el medio ambiente, es decir, que su actividad no provoque olores molestos para quienes viven alrededor de la misma.

ACTIVIDADES

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TIPOS DE AGUAS RESIDUALES

Aguas Residuales Municipales. Residuos líquidos transportados por el alcantarillado de una ciudad o población y tratados en una planta de tratamiento municipal

Aguas Residuales Industriales. Las Aguas Residuales provenientes de las descargas de Industrias de Manufactura

Otra forma de denominar a las Aguas Residuales es en base al contenido de contaminantes que esta porta, así se conocen como

Aguas negras a las Aguas Residuales provenientes de inodoros, es decir, aquellas que transportan excrementos humanos y orina, ricas en sólidos suspendidos, nitrógeno y coliformes fec ales

Aguas grises a las Aguas Residuales provenientes de tinas, duchas, lavamanos y lavadoras, que aportan sólidos suspendidos, fosfatos, grasas y coliformes fecales, esto es, aguas residuales domésticas, excluyendo las de los inodoros

Aguas negras industriales a la mezcla de las aguas negras de una industria en combinación con las aguas residuales de sus descargas. Los contaminantes provenientes de la descarga están en función del proceso industrial, y tienen la mayoría de ellos efectos nocivos a la salud si no existe un control de la descarga.

ACTIVIDADES 2

Prepara exposiciones de acuerdo a los grupos establecidos

GRUPO 1. Características  físicas del agua
GRUPO 2. Características químicas del agua
GRUPO 3. Propiedades del agua
GRUPO 4. Aguas residuales.