3.2.    Importancia del agua para la humanidad.

El agua, al mismo tiempo que constituye el líquido más abundante en la Tierra, representa el recurso natural más importante y la base de toda forma de vida.

El agua puede ser considerada como un recurso renovable cuando se controla cuidadosamente su uso, tratamiento, liberación, circulación. De lo contrario es un recurso no renovable en una localidad determinada.

No es usual encontrar el agua pura en forma natural, aunque en el laboratorio puede llegar a obtenerse o separse en sus elementos constituyentes, que son el hidrógeno (H) y el oxígeno (O). Cada molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, unidos fuertemente en la forma H-O-H.

En nuestro planeta las aguas ocupan una alta proporción en relación con las tierras emergidas, y se presentan en diferentes formas:

• mares y océanos, que contienen una alta concentración de sales y que llegan a cubrir un 71% de la superficie terrestre;
• aguas superficiales, que comprenden ríos, lagunas y lagos;
• aguas del subsuelo, también llamadas aguas subterráneas, por fluir por debajo de la superficie terrestre.

Aproximadamente 97% del agua del planeta es agua salina, en mares y océanos; apenas 3% del agua total es agua dulce (no salina) y de esa cantidad un poco más de dos terceras partes se encuentra congelada en los glaciares y casquetes helados en los polos y altas montañas.

Desde los mares, ríos, lagos, e incluso desde los seres vivos, se evapora agua constantemente hacia la atmósfera, hasta que llega un momento en que esa agua se precipita de nuevo hacia el suelo. De esta agua que cae, una parte se evapora, otra se escurre por la superficie del terreno hasta los ríos, lagos, lagunas y océanos, y el resto se infiltra en las capas de la tierra, y fluye también subterráneamente hacia ríos, lagos y océanos. Esta agua subterránea es la que utlizan los vegetales, los cuales la devuelven después de nuevo a la atmósfera.

Como observamos, al volver el agua a la atmósfera se completa un ciclo, que se denomina ciclo hidrológico o del agua.

De esta manera la naturaleza garantiza que el agua no se pierda y pueda volver siempre a ser utilizada por los seres vivos.

http://www.jmarcano.com/recursos/agua.html

3.2.1. EL AGUA PARA LA AGRICULTURA, LA INDUSTRIA, Y LA COMUNIDAD:

Desde tiempos antiguos ante el invento de la agricultura el agua fue muy importante ante tal avance en el mundo ya que era necesario para que los cultivos crecieran y las comunidades pudieran sobrevivir ya que como se ve en zonas agrícolas y no agrícolas el consumo de estos productos es esencial  para la vida y desarrollo de la población

Uso del agua en la agricultura “Conforme las ciudades utilizan más agua para su población en acelerado crecimiento, la agricultura debe mejorar considerablemente la eficacia y productividad del uso que hace del agua” [http://www.fao.org/ag/esp/revista/0511sp2.htm]

Uso industrial [http://www.rel-uita.org/agricultura/ambiente/agua/sabias_que_14.htm]

“El agua es utilizada por la industria de diferentes maneras: para limpiar, calentar y enfriar; para generar vapor; para transportar sustancias o partículas disueltas; como materia prima; como disolvente; y como parte constitutiva del propio producto (Por ej. industria de bebidas)”.

El agua es utilizada a nivel industrial de muchas formas y tanto para consumo como para la elaboración de productos, así también es utilizada para el aseo de las fabricas , y tiene un sinfín de utilidades que muchas veces puede generar sobre explotación de este precido liquido .

El uso en comunidades

El uso en la comunidad es esencial como ya se mención antes este liquido es vital para que la población  viva se necesita el consumo necesario del liquido ya que el 70% de el ser humano esta constituido por agua es vital su consumo para que se lleven a cabo todas las funciones del hombre.

3.2.2 PURIFICACION DEL AGUA

Existen muchas formas de desinfección del agua la mas común es hervirla 

“otra forma de desinfectar el agua de drenaje es el uso de radiación UV. La radiación ultra violeta es un proceso demostrado para la desinfección del agua, aire y superficies sólidas contaminadas microbiológicamente” [http://www.lareserva.com/home/como_purificar_agua_sodis ]  

Desinfección por calor: “Cuando se aplica un tratamiento por calor, una solución se calienta durante 30 segundos a una temperatura de 95 grados centígrados. Esta temperatura es suficiente para matar a todos los agentes patógenos. Una desventaja del tratamiento por calor es el consumo de gas.”[Misma fuente]

Filtración lenta por arena: “Durante muchos años los agricultores comerciales han usado la técnica llamada  "filtración lenta por arena" . Este procedimiento se usa frecuentemente como un método muy eficaz para eliminar los sólidos suspendidos en el agua. El mecanismo de filtración se compone de una serie de estratos de arena con una variedad de tamaños de grano y de gravedad específica. Los filtros de arena se pueden obtener en diferentes tamaños y materiales tanto manuales como de funcionamiento automático.” [Misma fuente] 

Entre otra muchas más formas mas costosas y  complicadas formas de purificar el agua. Que muchas veces resulta  casi imposible de pagar y llevar a cabo por su complejidad.

3.3 EL PORQUE DE LAS MARAVILLAS DEL AGUA : ¡El Agua!, la bebemos, lavamos con ella, cocinamos con ella, nadamos en ella y generalmente pensamos que nunca faltará. Este líquido claro, inodoro e insípido forma tan grande parte de nuestras vidas que es muy rara la vez que pensamos en todas sus propiedades maravillosas. Nosotros moriríamos en pocos días sin agua (nuestros cuerpos están conformados por un 65% de agua). El agua es necesaria para disolver los minerales esenciales y el oxígeno, el agua limpia nuestros cuerpos de desechos, y transporta los nutrientes a las partes que nuestro cuerpo necesita. El agua es la única sustancia que posee estas propiedades. Y como veremos, el agua contiene gran cantidad de propiedades fascinantes que nos hacen pensar que ha sido diseñada «justamente» para la vida.

3.3.1ESTRUCTUA Y PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS. MODELO CINETICO MOLECULAR DE LOS LIQUIDOS

“La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. El  ángulo entre los enlaces H-O-H   es  de 104'5º. El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.

El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra (igual número de protones que de electrones ), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa , mientras que los núcleos de hidrógeno quedan  parcialmente desprovistos de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva.

Por ello se dan interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua, formándose enlaces por puentes de hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes.
Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras cuatro molécula unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas.” [http://www.aula21.net/Nutriweb/agua.htm]

Propiedades del agua:

Disolución: esta propiedad se refiere  a que el agua disuelve casi todo tipo de sustancias así por esto es llamada “el disolvente universal”

 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 incompresible.” Esto quiere decir que este líquido no puede comprimirse.[misma fuente]

Calor especifico: esto se refiere a que el agua tiene un punto de ebullición (99°c), uno de estado liquido (temp. ambiente) y uno mas para estado solido(0°c).

Además de que esta mezcla tiene un valor de ph neutra.

el modelo cinético de los liquidos podemos observar que los átomos se encuentran mas separados que los de el estado solido ya que su temperatura aumenta y estos se desplazan con mayor fuerza

3.3.2 PROPIEDADES DEL AGUA. PUNTOS DE FUSION Y EBULLICION. DENSIDAD. CAPACIDAD CALORIFICA. CALORES LATENTES DE FUSION Y EVAPORACION. TENCION  SUPERFICIAL. PODER DISOLVENTE

Disolución: esta propiedad se refiere  a que el agua disuelve casi todo tipo de sustancias así por esto es llamada “el disolvente universal”

 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 incompresible.” Esto quiere decir que este líquido no puede comprimirse.[misma fuente]

Calor especifico: esto se refiere a que el agua tiene un punto de ebullición (99°c), uno de estado liquido (temp. ambiente) y uno mas para estado solido (0°c)

PUNTO DE FUSION:  “ Fusión es el proceso por el que una sustancia sólida al calentarse se convierte en líquido. Es el proceso inverso a la solidificación.   Llamamos punto de fusión de una sustancia a la temperatura a la que se produce su fusión. Es una propiedad física característica de cada sustancia.

Mientras el sólido cambia de estado sólido a estado líquido, la temperatura se mantiene constante.” [www.educared.org/global/anavegar5/podium/.../punto_fusion.htmEn caché]

DENSIDAD: “Una de las propiedades de los sólidos, así como de los líquidos e incluso de los gases es la medida del grado de compactación de un material: su densidad. La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen” [http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Densidad_Concepto.htm]

3.3.3 COMPOCICION DEL AGUA: ELECTROLISIS Y SINTESIS 

 La electrólisis del agua consiste en: “ la descomposición del agua, en moléculas de hidrógeno, y en moléculas de oxígeno, mediante la aplicación de una corriente eléctrica en un recipiente de agua”.

La síntesis del agua es : Es la manera en que se comprueba que dos moléculas de hidrogeno reaccionan con una molecula de oxigeno para formar 2 moleculas de agua.

http://www.youtube.com/watch?v=sE5qbph29zM&feature=player_embedded  

3.3.4 ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA ENLACES COVALENTES. MOLECULAS POLARES Y NO POLARES. PUENTES DE HIDROGENO

La estructura molecular del agua comprende en 2 átomos de hidrogeno y un átomo de oxigeno , con un angulo de 105° entre si.

Los enlaces covalentes se forman gracias a que se comparten electrones el hidrogeno y el oxigeno . para que suceda esto el oxigeno atrae hacia él el los electrones con mayor fuerza que el hidrogeno por lo que se forma una molécula polar dando así la carga positiva al hidrogeno y una carga negativa al oxigeno.

Puentes de hidrogeno

Estos son enlaces intermoleculares que son más fuertes de este tipo pero débiles a comparación de enlaces ionicos o covalentes. Se necesita aprox. 5kcal/mol; de energía para romperlos pero a comparación de los covalentes o ionicos son débiles pues para romper de este tipo se necesitan de 80 a 100kcal/mol. En estos enlaces intermoleculares un atomo de hidrogeno esta enlasado a un atomo mas pequeño y electronegativo, este atomo electronegativo atrae al hidrogeno que es parcialmente positivo de otra molecula formando asi un puente de hidrogeno que une a las moleculas

3.3.5. Regulación del clima.

La tierra está conformada en su mayor parte por el agua de los océanos (más de dos terceras partes de su superficie). Como la mayoría de nosotros vivimos en la tierra, nos es difícil comprender que el agua de los océanos desempeñe un papel dominante en la regulación del clima. Sin embargo los océanos son la mayor fuente de agua en el ciclo hidrológico y la fuente principal de calor para la atmósfera. La evaporación de los océanos proporcionan  a la atmósfera vapor de agua, que cuando se condensa en la atmósfera le proporciona el calor latente de condensación.

 En la regulación del clima global participan todos los sistemas de la naturaleza: la atmósfera y la hidrosfera (sobre todo los océanos), la criosfera (hielo, nieve), la litosfera (la corteza terrestre) y la biosfera. En las últimas décadas, también el ser humano (como causante del aumento en la emisión de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano) se ha convertido en un factor que afecta al clima.

 En el sistema climático de la Tierra, el mar cumple una función primordial. La elevada capacidad calórica del agua marina y las particularidades de su balance térmico, como la mezcla de las capas superiores, amortiguan las diferencias de temperatura a lo largo del año. Tanto el sistema de circulación general de la atmósfera como el de los océanos contribuyen, en proporciones similares, al equilibrio térmico entre las latitudes altas y bajas. 

Los océanos tienen un papel vital en el clima, por la capacidad calorífica de las grandes cantidades de agua que almacenan, que les permite absorber enormes cantidades de energía. El contenido calorífico de toda la atmósfera es igual al contenido calorífico de toda la atmósfera es igual al contenido calorífico que tienen sólo 3 m de agua debajo de la superficie de los océanos. Una consecuencia de esta propiedad es el efecto atenuante que tienen los océanos en  el clima de las tierras costeras (cálidas o frías), donde la convención de aire que se encuentra en contacto con la superficie del océano origina corrientes de aire (brisa marina) hacia la tierra por las noches. Pero aún más importante por medio  del movimiento de las corrientes del océano, los océanos son transportadores fundamentales de calor.

Los océanos tienen una alta capacidad para absorber CO2  que es el gas invernadero más peligroso. Los océanos ayudan a moderar la temperatura del aire de la tropósfera, extrayendo cerca de 29% del Co2 en exceso que enviamos a la atmósfera, al quemar combustible fósiles o sus derivados.

Además, los océanos influyen sobre el clima no sólo térmicamente, sino también como parte de los grandes ciclos biogeoquímicos, especialmente el ciclo del carbono que, en forma de dióxido de carbono, es fundamental para la futura evolución del clima. Quien quiera saber hoy cómo será el clima mañana, no puede ignorar los océanos

http://es.wikipedia.org/wiki/Factores_abióticos

http://www.eurekalert.org/staticrel.php?view=uadbcdd040105sp

3.3.6. Soluciones. Concentración en porciento molar.

Las disoluciones rodean nuestro mundo cotidiano; la vemos en alimentos, bebidas, líquidos de limpieza, cosméticos etc. Es decir, las bebemos, las respiramos, nadamos en ellas, incluso estamos compuestos de ellas. Como las disoluciones siempre están compuestas de al menos dos sustancias, necesitamos ser capaces de identificar el papel que desempeña cada una. El soluto es la sustancia que está siendo disuelta, mientras que el disolvente es la sustancia que está haciendo la disolución. Cuando una disolución está compuesta por dos sustancias en el mimo estado (como sucede en una disolución líquido-líquido), es difícil establecer cuál es el soluto y cuál el disolvente. Una regla práctica es que la sustancia presente en mayor cantidad es el disolvente.

Todas las disoluciones que incluyen agua como solvente se denomina acuosa, en tanto que las disoluciones líquidas que no se disuelven en agua se denominan no acuosas.

Las disoluciones acuosas son mesclas homogéneas, puesto que por lo general se puede observar una sola fase formándola. Como ya se mencionó, a la fase dispersora se le denomina disolvente ya a la fase dispersa soluto. El grado de solubilidad se mide por la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente. Cuando existe cierta cantidad de soluto en una determinada cantidad de disolvente, se trata de la concentración. Pude existir una pequeña cantidad de soluto en una determinada cantidad de disolvente y tener una disolución diluida, pero si aumenta la cantidad de soluto en esa cantidad de disolvente, tendremos una disolución concentrada. La concentración es un término que expresa la cantidad de soluto contenida en una cantidad unitaria de la disolución. Las concentraciones de la disolución proporcionan una base de comparación. El agua de mar contiene 30 g de sales disueltas por litro de agua potable típica con tiene menos de 0.4 gramos de sal disuelta.

Concentraciones de disoluciones por porcentaje.

Las disoluciones son mezclas; sus componentes pueden presentarse en diferentes proporciones. Las concentraciones o cantidades relativas  de las  disoluciones pueden variar mucho, así que debemos tener una forma para describirlas Un método para definir las concentraciones se basa en el porcentaje de soluto en la disolución. Este método tal vez cause confusión, ya que puede haber dos tipos de concentraciones de porcentaje:

a)       Por masa.         

b)       Por volumen

Disoluciones de porcentaje de masa.

Porcentaje=              Masa del soluto      x 100 del soluto

Masa   de   la  disolución                      

3.3.7. Electrólitos y no electrólitos.

Un  electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, que se comportan como un medio conductor eléctrico. Debido a que en general constan de iones en solución, los electrólitos también conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrólitos fundidos y electrólitos sólidos.Los electrólitos son minerales presentes en la sangre y otros líquidos corporales que llevan una carga eléctrica.Los electrólitos afectan la cantidad de agua en el cuerpo, la acidez de la sangre (el pH), la actividad muscular y otros procesos importantes. Usted pierde electrolitos cuando suda y debe reponerlos tomando líquidos.

Los electrólitos comunes abarcan:

• Calcio
• Cloruro
• Magnesio
• Fósforo
• Potasio
• Sodio

·         Medición

La medición de los electrólitos es un procedimiento diagnóstico realizado comúnmente, ejecutado vía examen de sangre con electrodos selectivos o urinálisis por tecnólogos médicos. Cada electrólito se puede ordenar como un examen por aparte, como:

• Calcio ionizado
• Calcio sérico
• Cloruro sérico
• Magnesio sérico
• Fósforo sérico
• Potasio sérico
• Sodio sérico

Bebidas deportivas

Los electrólitos suelen encontrarse en bebidas deportivas. En terapia de rehidratación oral, las bebidas con electrólitos contienen sales de sodio y potasio restablecen el agua del cuerpo y los niveles de electrólitos después de la deshidratación causada por el ejercicio, diaforesis,diarrea, vómito, intoxicación o hambre. Los atletas que no consumen electrólitos bajo estas condiciones corren el riesgo de sobrehidratación (o hiponatremia).

Debido a que las bebidas deportivas típicamente contienen niveles muy altos de azúcar, no son recomendados para su uso regular por niños. El agua es considerado la única bebida esencial para los niños durante el ejercicio. Hay disponibles sobres medicinales de rehidratación y bebidas para reemplazar a los electrólitos claves perdidos durante diarrea y otros problemas gastrointestinales. Los dentistas recomiendan que los consumidores regulares de bebidas deportivas tomen precauciones contra la caries dental.

Electroquímica

Cuando se coloca un electrodo en un electrólito y se aplica un voltaje, el electrólito conducirá electricidad. Los electrones solos normalmente no pueden pasar a través del electrólito; en vez de ello, una reacción química sucede en el cátodo, consumiendo los electrones del cátodo, y otra reacción ocurre en el ánodo, produciendo electrones para ser capturados por el ánodo. Como resultado, una nube de carga negativa se desarrolla en el electrólito alrededor del cátodo, y una carga positiva se desarrolla alrededor del ánodo. Los iones en el electrólito se mueven para neutralizar estas cargas para que las reacciones puedan continuar y los electrones puedan seguir fluyendo.

Por ejemplo, en una solución de sal ordinaria (cloruro de sodio, NaCl) en agua, la reacción en el cátodo será:

2H₂O + 2e⁻ → 2OH⁻ + H₂

con lo que burbujeará gas hidrógeno; la reacción en el ánodo es:

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻

con lo que se liberará gas oxígeno

http://definicion.de/electrolitos/

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002350.htm

3.3.8. Ácidos, bases y pH.

Desde hace miles de años se sabe que el vinagre, el jugo de limón y muchos otros alimentos tienen un sabor ácido. Sin embargo, no fue hasta hace unos cuantos cientos de años que se descubrió por qué estas cosas tenían un sabor ácido. El término ácido, en realidad, proviene del término Latino acere, que quiere decir ácido. Anque hay muchas diferentes definiciones de los ácidos y las bases, en esta lección introduciremmos los fundamentos de la química de los ácidos y las bases.

En el siglo XVII, el escritor irlandés y químico amateur Robert Boyle primero denominó las substancias como ácidos o bases (llamó a las bases alcalis) de acuerdo a las siguientes características:

Los Ácidos tienen un sabor ácido,corroen el metal, cambian el litmus tornasol (una tinta extraída de los líquenes) a rojo, y se vuelven menos ácidos cuando se mezclan con las bases.

Las Bases son resbaladizas, cambian el litmus a azul, y se vuelven menos básicas cuando se mezclan con ácidos.

Un ácido al reaccionar con una base o viceversa, se neutraliza, y se obtiene como resultado una sal y agua.

Ácido + Base                     Sal + agua

Teorías de ácido-base.

Teoría de Arrhenius.

En 1884, el químico sueco, Svante Arrhenius, definió un ácido como todas las sustancias que al estar en una disolución acuosa produce iones hidrógeno (H +), o bien, iones hidronio (H3O+), y a una base como toda sustancia que al estar en disolución acuosa producen iones oxhidrilo (OH-).

Teoría de Bronsted-Lowry

Aunque el concepto de Arrhenius es muy útil para describir muchas reacciones, también está un poco limitado en su alcance. En 1923, los químicos Johannes Nicolaus Brønsted y Thomas Martin Lowry reconocieron independientemente que las reacciones ácido-base involucran la transferencia de un protón. Un ácido de Brønsted-Lowry (o simplemente ácido de Brønsted) es una especie que dona un protón a una base de Brønsted-Lowry. La teoría ácido-base de Brønsted-Lowry tiene varias ventajas sobre la teoría de Arrhenius. Considere las siguientes reacciones del ácido acético (CH₃COOH), el ácido orgánico que le da al vinagre su sabor característico:

Teoría de Lewis.

Un tercer concepto fue propuesto por Gilbert N. Lewis, el cual incluye reacciones con características ácido-base que no involucran una transferencia de protón. Un ácido de Lewis es una especie que acepta un par de electrones de otra especie; en otras palabras, es un aceptor de par de electrones. Las reacciones ácido-base de Brønsted son reacciones de transferencia de protones, mientras que las reacciones ácido-base de Lewis son transferencias de pares de electrones. Todos los ácidos de Brønsted son también ácidos de Lewis, pero no todos los ácidos de Lewis son ácidos de Brønsted. Las siguientes reacciones podrían ser descritas en términos de química ácido-base.

En la primera reacción, un anión fluoruro, F^-, cede un par electrónico al trifluoruro de boro para formar el producto tetrafluoroborato. El fluoruro "pierde" un par de electrones de valencia debido a que los electrones compartidos en el enlace B-F están ubicados en la región de espacio entre los dos núcleos atómicos y, en consecuencia, están más distantes del núcleo del fluoruro que en el anión fluoruro solitario. BF₃ es un ácido de Lewis porque acepta el par de electrones del fluoruro. Esta reacción no puede ser descrita en términos de la teoría de Brønsted, debido a que no hay transferencia de protones. La segunda reacción puede ser descrita por cualquiera de las dos últimas teorías. Un protón es transferido desde un ácido de Brønsted no especificado hacia el amoníaco, una base de Brønsted; alternativamente, el amoníaco actúa como una base de Lewis y transfiere un par libre de electrones para formar un enlace con un ion hidrógeno. La especie que gana el par de electrones es el ácido de Lewis; por ejemplo, el átomo de oxígeno en H₃O⁺ gana un par de electrones cuando uno de los enlaces H-O se rompe, y los electrones compartidos en el enlace se localizan en el oxígeno. Dependiendo del contexto, los ácidos de Lewis también pueden ser descritos como agentes reductores o como electrófilo.

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=58&l=s

http://es.wikipedia.org/wiki/Ácidos_y_bases_de_Lewis