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Propiedades del agua
¿Alguna vez te has maravillado con un arco iris que aparece después de una lluvia, la frescura del rocío en una mañana temprano o un hielo que se derrite en la palma de tu mano? Todos estos son regalos del agua, ese elemento asombrosamente común pero esencial que constituye aproximadamente el 71% de la superficie de nuestro planeta y cerca del 60% de nuestro cuerpo.
Sin embargo, el agua es mucho más que un simple líquido que fluye de nuestros grifos, forma los océanos y cae del cielo. Su papel en nuestras vidas va más allá de lo obvio. Posee una serie de propiedades fisicoquímicas únicas que no solo la hacen vital para la vida tal como la conocemos, sino que también la convierten en un tema fascinante de estudio.
En esta sección, nos adentraremos en el intrigante mundo del agua. Exploraremos sus propiedades, desde su capacidad de disolver más sustancias que cualquier otro líquido - lo que le ha valido el título de "disolvente universal" - hasta su notable habilidad para conducir electricidad, lo que hace que cada tormenta eléctrica sea un espectáculo impresionante. Aprenderemos sobre su alta capacidad calorífica, la cual contribuye a moderar el clima de la Tierra, y su menor densidad en estado sólido, una característica que permite a los peces sobrevivir bajo el hielo en invierno.
Así que prepárate para una emocionante aventura de descubrimiento. A medida que nos adentramos en el mundo del agua, te prometemos que nunca volverás a mirar un vaso de agua de la misma manera. Porque, después de todo, el agua no es simplemente H2O; es el elixir de la vida, una fuerza poderosa y un recurso imprescindible para nuestra supervivencia. ¡Bienvenidos al maravilloso mundo de las propiedades del agua!
PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS
CAPACIDAD DE DISOLVER
El agua es el fluido que más compuestos puede disolver, consagrándola como "solvente universal". Esto se debe a su naturaleza polar, la habilidad para crear puentes de hidrógeno con otros componentes polares e iónicos, y su elevada constante dieléctrica (80 a temperatura ambiente). Esta capacidad de disolver es crucial para dos funciones vitales: actúa como medio en el que la mayoría de las reacciones metabólicas ocurren, y el suministro de nutrientes y eliminación de residuos se realizan mediante sistemas de transporte acuosos.
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
Aunque el agua pura es un mal conductor eléctrico, su conductividad aumenta significativamente cuando contiene sales, debido a la presencia de iones con cargas eléctricas.
FUERZA DE UNIÓN ENTRE MOLÉCULAS
Los puentes de hidrógeno unen las moléculas de agua de manera tan fuerte que forman una estructura compacta, lo que la hace prácticamente incompresible. Esto implica que su volumen no se reduce fácilmente bajo presión, ya que las moléculas de agua se mantienen unidas a distancias intermoleculares más o menos constantes.
GRAN FUERZA DE ADHESIÓN
Una vez más, los puentes de hidrógeno del agua son clave, ya que se forman entre ellos y otras moléculas polares, y son responsables, junto con la cohesión, de la capilaridad.
CAPILARIDAD Este fenómeno depende de la habilidad de las moléculas de agua para adherirse a las paredes de los conductos capilares y de la cohesión entre las moléculas de agua. Consiste en el ascenso del agua a través de tubos de diámetro capilar. Las plantas aprovechan esta propiedad para transportar la savia desde las raíces hasta las hojas.
TENSIÓN SUPERFICIAL
Debido a la diferencia entre las fuerzas de atracción dentro del líquido y en la superficie, se forma una acumulación de moléculas en la superficie, creando una fina película que ofrece una gran resistencia a romperse. Esto permite a muchos organismos "caminar" sobre el agua y vivir asociados a esta película superficial.
ALTO CALOR ESPECÍFICO
Se requiere una gran cantidad de energía para aumentar su temperatura, lo que convierte al agua en un buen aislante térmico. Esta característica permite que el citoplasma acuoso sirva como protección contra cambios bruscos de temperatura. Por esta razón, actúa como regulador térmico; amortigua y regula los cambios de temperatura ambiental y corporal. Debido a sus elevados valores de calor específico (1 cal/g °C) y calor de vaporización (539.6 cal/g a la temperatura de ebullición), puede almacenar y absorber una gran cantidad de calor, que luego tarda en perder.
REACCIONES QUÍMICAS
El agua tiene la habilidad de combinarse con sales para formar hidratos. En algunos casos, estos hidratos pueden experimentar una pérdida de agua de cristalización, lo que altera su apariencia, un fenómeno conocido como eflorescencia. Un ejemplo es el sulfato de cobre: en su estado hidratado es de un tono azul, pero al perder agua se transforma en sulfato de cobre anhidro, que es de color blanco.
El agua interactúa con óxidos ácidos, también conocidos como anhídridos, dando lugar a la formación de oxácidos.
Además, el agua puede reaccionar con óxidos metálicos o básicos para formar hidróxidos. Aunque muchos óxidos no son solubles en agua, los óxidos de metales activos se combinan con ella fácilmente.
Es interesante notar que algunos metales son capaces de descomponer el agua, algunos lo hacen a temperatura ambiente y otros necesitan altas temperaturas para hacerlo.
El agua también interactúa con no metales, especialmente con los halógenos. Por ejemplo: Si pasamos carbón caliente sobre agua, esta se descompone formando una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno, conocida como "gas de agua".
CLASIFICACIÓN DEL AGUA
El agua puede ser categorizada de diferentes formas basándose en su origen, propiedades físico-químicas y aplicaciones.
A) SEGÚN SU ORIGEN:
Agua subterránea
Es el agua que se halla en la zona saturada del subsuelo. Se desplaza lentamente desde zonas de alta presión y elevación hacia áreas de menor presión y elevación, como ríos y lagos. México posee una abundante cantidad de acuíferos en su subsuelo; para propósitos de evaluación, gestión y administración de las aguas nacionales, se han identificado 653.
Agua superficial
Este término se refiere a cualquier agua que esté expuesta a la atmósfera, como ríos, lagos, reservorios, estanques, corrientes, océanos, mares, estuarios y humedales. Es el agua que fluye o se almacena en la superficie de la tierra y se considera útil.
Agua fósil
Es un tipo de agua subterránea que ha permanecido en las rocas sedimentarias durante miles o incluso millones de años desde su formación.
B) SEGÚN SUS PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
Agua destilada
Es agua pura que no contiene ninguna sal disuelta, ya que ha sido purificada o limpiada a través del proceso de destilación.
Agua dulce
Es agua con una baja concentración de sales, normalmente considerada apta para la producción de agua potable.
Agua salada
Es agua con una concentración de sales minerales relativamente alta (35 gramos por litro), presente en los océanos y mares de la Tierra.
Agua salobre
Este tipo de agua tiene más sales disueltas que el agua dulce, pero menos que el agua marina. Puede ser el resultado de la mezcla de agua marina con agua dulce, como sucede en estuarios, deltas o algunos acuíferos fósiles.
Agua dura
Es agua que contiene cantidades relativamente grandes de sales disueltas, principalmente calcio y magnesio.
Agua blanda Es agua con mínimas cantidades de sales disueltas, contiene menos de 0.5 partes por mil de sal disuelta.
C) SEGÚN SU USO
Agua potable
La OMS y UNICEF la definen como el agua utilizada para fines domésticos y de higiene personal, así como para beber y cocinar. Se considera que hay acceso al agua potable cuando la fuente está a menos de 1 kilómetro del lugar de uso. Un acceso óptimo implica disponer de al menos 100 litros diarios para cada miembro de la familia.
Agua potable salubre
Es agua cuyas características microbianas, químicas y físicas cumplen con las pautas de la Organización Mundial de la Salud o los estándares nacionales sobre la calidad del agua potable.
Aguas claras o de primer uso
Son las que provienen de diversas fuentes naturales y almacenamientos artificiales, que no han sido utilizadas previamente.
Aguas residuales, negras o servidas
Estos términos se refieren a las aguas que han sido contaminadas por diversos usos. Son un residuo, y comúnmente se les conoce como aguas negras por el color que presentan. Algunos expertos distinguen entre aguas servidas y residuales, sugiriendo que las primeras provienen sólo del uso doméstico, mientras que las segundas serían la mezcla de aguas domésticas e industriales. En cualquier caso, son todas aquellas aguas que son llevadas por el alcantarillado y a veces incluyen las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno. Para determinar el grado de contaminación y poder establecer el sistema de tratamiento más adecuado, se utilizan varios parámetros expresados en la Norma Oficial Mexicana de la Secretaría de Salud.
Agua estancada
Es el agua que queda retenida en la superficie del suelo porque está saturado o es impermeable y no tiene suficiente inclinación para escurrir. Si contiene una cantidad significativa de materia orgánica y nutrientes, los microorganismos se proliferan hasta acabar con todo el oxígeno disuelto en el agua. Cuando esto sucede, proliferan otros microorganismos que pueden vivir sin oxígeno y utilizan otras sustancias para respirar. El agua estancada tiene un olor típico a "podrido", debido a la emisión de gases como sulfuros, metano e hidrógeno, producto de la respiración anaerobia de dichos microorganismos.